Caucho etileno-propileno

Introducción
Los cauchos y elastómeros de etileno-propileno (también llamados EPM y EPDM) son unos de los cauchos sintéticos más usados y de mayor crecimiento para propósitos generales y específicos. Se vendieron cerca de 870 toneladas métricas (1,9 billones de libras) desde su introducción comercial en la década del 60. Las tecnologías de polimerización y catálisis, hoy en uso, proveen la habilidad de diseñar polímeros para satisfacer la demanda y de aplicaciones específicas y las necesidades de procesamiento. La versatilidad en el diseño y performance del polímero ha resultado en el amplio uso en juntas de hermeticidad para autos, burletes para vidrio, mangueras para radiador, jardín y riego, tubos, cinturones, aislante eléctrico, membranas para techos, modificador de impacto en plásticos, vulcanizado de termoplásticos y aditivos para aceite de motor.
Es un caucho de muy reciente historia, pues su origen data de 1961, cuando consiguió los primeros trabajos el profesor K. Ziegler, al polimerizar las olefinas y oleínas con alto peso molecular. Sin embargo, el polímero inicial de etileno-propileno no pudo salir al mercado hasta el año 1964, fecha en que descubrió el mismo profesor cómo reticulaba el elastómero con una aportación de azufre (4%) e incorporación de un tercer monómero, y adquiría el compuesto propiedades visco-elásticas.

Propiedades y características
Los cauchos de etileno-propileno se destacan por su resistencia al calor, oxidación, ozono y a la intemperie debido a su estructura polimérica de cadena saturada. Como elastómeros no polares, tienen buena resistividad eléctrica y resistencia a solventes polares, como agua, ácidos, álcalis, ésteres fosfatados y muchas cetonas y alcoholes. Los grados amorfos o de baja cristalinidad tienen excelente flexibilidad a baja temperatura con una temperatura de transición vítrea de -60°C.
Resistencias al agrietamiento por calor a temperaturas de 130°C pueden ser obtenidas mediante sistemas de vulcanización con azufre y resistencias al calor de hasta 160°C pueden obtenerse mediante cura con sistemas de peróxido. La resistencia a la compresión es buena, particularmente a altas temperaturas, si son utilizados sistemas de curado basados en azufre o peróxidos.
Estos polímeros responden de forma aceptable incluso con altas cargas de relleno y plastificante disminuyendo su precio. Estos incluso pueden desarrollar alta resistencia al desgarro y a la tracción, excelente resistencia a la abrasión, como así también, se ve mejorada su resistencia al hinchamiento por aceite y su retardo a la llama.

Propiedades generales de los elastómeros de etileno-propileno

Propiedades del polímero	Valor
Viscosidad Mooney ML 1+4 @ 125°C	5-200+
Contenido de etileno	45 a 80% en peso
Contenido de dieno	0 a 15% en peso
Densidad	0,86 a 0,87g / cm3

Propiedades vulcanizado	Valor
Dureza (Shore A)	30 a 95
Resistencia a la tracción	7 a 21MPa
Elongación	100 a 600%
Compresión	20 a 60%
Temperatura de trabajo	-50 a 160°C
Resistencia al desgarro	Mediana a buena
Resistencia a la abrasión	Buena a excelente
Elasticidad	Mediana a buena
Propiedades eléctricas	Excelentes

Los rangos pueden ser mayores dependiendo la composición. No todas las propiedades pueden lograrse en un mismo compuesto.

Estructura y síntesis química
Los cauchos de etileno-propileno son sintetizados tanto en bloques o a partir de monómeros como los polímeros termoplásticos polipropileno y polietileno. El etileno y el propileno son combinados al azar para producir polímeros elásticos y estables. Una amplia familia de elastómeros de etileno-propileno pueden ser producidos alcanzando desde estructuras amorfas no cristalinas hasta semi-cristalinas dependiendo de la composición del polímero y de cómo son combinados. Estos polímeros también son producidos en un amplio rango de viscosidades Mooney (o pesos moleculares).
El etileno y el propileno se combinan para formar un polímero de cadena carbonada saturada, químicamente estable generando una excelente resistencia al calor, a la oxidación, al ozono, y a la intemperie. Un tercer monómero dieno no conjugado puede ser terpolimerizado de forma controlada para mantener la cadena saturada y una zona reactiva no saturada a un lado de la cadena principal susceptible de sufrir vulcanización o modificación química del polímero. Los terpolímero son denominados EPDM (etileno-propileno-dieno con la M haciendo referencia a la estructura de cadena saturada). El copolímero etileno-propileno se denomina EPM.

Estructura química del EPDM con ENB

Hay dos clases de terpolímero comúnmente utilizados, principalmente el etiliden norboneno (ENB) seguido de diciclopentadieno (DCPD). Cada dieno se incorpora con una diferente tendencia para introducir una larga cadena ramificada o polímeros con cadenas laterales que influyen en el procesado y el grado de curado por vulcanización con azufre o peróxido. Una diferencia importante que introduce el dieno es la posibilidad de un centro reactivo propicio para la vulcanización con azufre a diferencia del EPM que no puede ser vulcanizado con azufre por carecer de insaturaciones en su cadena carbonada.

Tabla de comparación según el dieno utilizados

Dieno	Cura	Propiedades obtenidas	Cadenas largas ramificadas
ENB	Rápido y alto grado de curado	Buena resistencia a la tracción y compresión	De media a baja
DCPD	Lento curado con azufre	Buena resistencia a la compresión	Elevada

Otro tercer monómeros utilizado, aunque menos frecuente es el vinil norborneno (VNB). Los dienos, por lo general comprenden desde el 2,5% hasta un 12% en peso de la composición, sirven como enlaces cruzados para el curado con azufre y funcionan como un coagente en el curado con peróxidos.

Catalizadores especiales son utilizados para polimerizar los monómeros en estructuras poliméricas controladas. Desde un comienzo, en los elastómeros de etileno-propileno, han sido utilizadas una familia de catalizadores denominados de Ziegler-Natta. Las mejoras en los catalizadores y procesos dieron como resultado el incremento de la productividad manteniendo la estructura del polímero. Estos catalizadores se forman in situ por reacción de las sales de vanadio y haluros de alquilo-aluminio. Más recientemente, una nueva familia de catalizadores, denominadas metaloceno, fue desarrollada y utilizada en la producción comercial de elastómeros de etileno-propileno.

Procesos de fabricación
Existen tres grandes procesos comerciales de polimerización de caucho etileno-propileno: en solución, en suspensión y en fase gaseosa. Los sistemas de producción varían según el productor. Hay diferencias en el grado del producto obtenido dependiendo de cada productor y proceso usado, pero todos son capaces de generar una variedad de polímero de EPM o EPDM. La forma física puede variar desde sólidos como balas, pellets y gránulos a mezclas con aceites.

El proceso de polimerización en solución es el más ampliamente utilizado y su gran versatilidad logra una amplia gama de polímeros. El sistema de etileno, propileno y catalizador son polimerizados en exceso de solvente hidrocarbonado. Si son utilizados estabilizadores y aceites, estos son añadidos directamente después de la polimerización. El solvente y monómeros no reaccionados son entonces separados mediante agua caliente, vapor o mediante evaporación mecánica. El polímero, el cual se halla en forma de grumos, es secado mediante eliminación del agua en tornillos, prensas mecánicas y/o hornos de secado. Los grumos secos son luego conformados en balas o extruidos en pellets. Los polímeros de alta viscosidad son vendidos a granel en forma de balas desmenuzadas o pellets. Los grados amorfos son comercializados comúnmente en balas sólidas.

Esquema del proceso de polimerización en solución

El proceso de polimerización en suspensión es una modificación de la polimerización en masa. El sistema de monómeros y catalizador es inyectado en un reactor lleno con propileno. La polimerización tiene lugar en forma inmediata, formando grumos de polímero que no es soluble en el propileno. La polimerización en suspensión reduce la necesidad de solvente y equipos para la manipulación del solvente y la baja viscosidad de la suspensión ayuda al control de la temperatura del proceso y a la manipulación del producto. El proceso no está limitado por la viscosidad de la solución, de forma que polímeros con altos pesos moleculares pueden ser producidos sin un proceso adicional. La eliminación del propileno y termonómero completan el proceso antes del conformado y embalado del producto.

Esquema del proceso de polimerización en suspensión

La tecnología para polimerización en estado gaseoso fue recientemente desarrollada para la obtención de cauchos de etileno-propileno. El reactor consiste en un lecho fluidizado vertical. Los monómeros y nitrógeno en forma de gas con el catalizador son introducidos al reactor y el producto sólido es removido periódicamente. El calor de reacción es retirado mediante la circulación de gas que además sirve para generar el lecho fluido. No son utilizados solventes, eliminando la necesidad de una etapa posterior de eliminación, lavado y secado. Este proceso tampoco está limitado por la viscosidad de la solución, con lo que se logran polímeros con altos pesos moleculares sin afectar la productividad. Se inyecta una cantidad sustancial de negro de humo al reactor como un ayudante de fluidización para prevenir que se peguen los gránulos de polímeros formados entre sí o en las paredes del reactor. Pero los productos preparados incluso con unos niveles bajos de negro de carbono son completamente negros y no resultan satisfactorios para aplicaciones que requieren productos coloreables. Agentes coadyuvantes blancos coloreables de la fluidización incluyen diferentes tipos de sílices calcinadas, arcillas, talco y carbonato de calcio. Un problema principal, de la adición de estos coadyuvantes de la fluidización blancos coloreables durante la producción, es su tendencia a generar unas fuertes cargas estáticas negativas lo que, en condiciones de polimerización, conduce a que se acumule resina sobre las paredes del reactor. Lo que puede ser salvado con la utilización de algún agente antiestático.
El producto obtenido se forma en gránulos para permitir un rápido mezclado posterior.

Productores
Los mayores productores y proveedores de EPM y EPDM son Bayer Polymers, Crompton Corp., Exxon-Mobil Chemical Co., DSM Elastomers, Dupont Dow Elastomers, Herdillia, JSR, Kumho Polychem, Mitsui Chemicals, Polimeri Europa y Sumitomo Chemical Co.

Procesado y vulcanización
El procesado, la vulcanización y las propiedades físicas de los elastómeros de etileno-propileno son en gran medida controlados por las características de contenido de etileno, contenido de dieno, peso molecular (viscosidad Mooney) y la distribución del peso molecular. Por ejemplo, disminuyendo el contenido de etileno disminuye la cristalinidad y las propiedades asociadas como dureza y módulo.
Contenido de dieno
Los copolímeros etileno-propileno sólo puede ser reticulado con peróxidos o radiación. Mientras que los terpolímeros etileno-propileno-dieno pueden ser reticulados tanto con peróxidos como con azufre. The cure rate and the crosslink density increase with increasing diene content. La grado de curado y la densidad de reticulación se incrementa con el aumento del contenido de dieno.
Los terpolímeros con altos niveles de ENB son especialmente adecuados para la producción de perfiles por vulcanización continua a baja presión o para co-vulcanización de cauchos de dieno.
Contenido de etileno
La distribución del comonómero de propileno puede variar de azar a alternante. Si los contenidos de etileno y propileno son aproximadamente iguales, ambos monómeros dentro de la molécula del polímero se distribuyen por igual, es decir, el caucho es amorfo.
Si el contenido de etileno es más o menos 65% en peso, las secuencias de etileno crecen en número y longitud. Estas secuencias son capaces de formar cristales. Propileno interrumpe secuencias largas de etileno y les impide cristalizar:
- En los bajos niveles de propileno (por debajo del 35 por ciento en peso), una pequeña cantidad de cristalinidad está presente, lo que proporciona al EPM buena resistencia en verde.
- En los altos niveles de propileno (por encima de 50 por ciento en peso), sólo existen cortas secuencias de etileno en la cadena del polímero provocando que no haya cristalinidad.
En el vulcanizado, una mayor cristalinidad del polímeros resulta en una resistencia a la tracción mejorada y una mayor dureza, pero también con una mayor resistencia a la compresión en bajas temperaturas.
Otros efectos del aumento de contenido de etileno incluyen:
- Mejora la resistencia verde en frío.
- Extrusión buena
- Alta capacidad de llenado con carga y plastificante.
Peso molecular
El peso molecular del caucho EP se puede variar dentro de un rango relativamente amplio durante la polimerización. En general, las de mayor peso molecular proporcionan las siguientes propiedades:
- Mayor resistencia en verde a temperaturas elevadas
- Mayor capacidad para relleno / carga de aceite.
- Compresión inferior
- Mejor resistencia a la rotura
El peso molecular del polímero tiene una influencia considerable en la resistencia al colapso de extruidos a temperaturas elevadas. Esta es una propiedad de especial importancia para la producción continua de productos de extrusión. Otro  factor que tiene influencia es la distribución del peso molecular.
La viscosidad Mooney de EPDM da una indicación del peso molecular del polímero.

Tabla resumen de características generales de los elastómeros de etileno-propileno

Característica	Elevado	Bajo
Contenido de etileno	Buena resistencia a la tracción en verde Mejora extrusión Elevada resistencia a la tracción y módulo Alta carga (reduce costos)	Baja temperatura de flexión Baja dureza y módulo Mejora calandrado y molienda
Contenido de dieno	Diferentes grados de curado Mayor versatilidad Buena resistencia a la compresión Módulo elevado	Resistencia al quemado Alta estabilidad térmica Baja dureza y módulo
Peso molecular	Buena resistencia a la tracción, desgarro y módulo Elevada carga Buena resistencia en verde Resistencia al colapsado	Facilidad para el mezclado Mejores grados para extrusión Mejora calandrado Baja viscosidad Resistencia al quemado
Distribución del peso molecular	Mejora el procesado (extrusión, calandrado y molienda) Resistencia al colapsado	Curado elevado Bajo hinchamiento Dificulta procesado

Aplicaciones principales
Vehículos
El caucho EPDM se utiliza comúnmente en sellante en todos los vehículos. Esto incluye sellos de las puertas, juntas de ventanas, sellos de la carrocería, y, a veces juntas para el capote.

Burlete de EPDM

En general, EPDM se utiliza especialmente en las mangueras en el circuito del sistema de enfriamiento de un automóvil.

Manguera de EPDM

Además, el EPDM puede ser utilizado como tubo de carga de aire en motores turbo. Más específicamente, se puede utilizar para conectar el lado frío del refrigerador de aire de carga (también conocido como "intercooler") para el colector de admisión.

Sellado de puertas de cámaras frigoríficas
El EPDM ofrece una buena performance en el aislamiento térmico. Se utiliza en puertas de cámaras frigoríficas para el sellado.

Burletes de EPDM para armado de cámaras frigoríficas

Equipo de seguridad
Los cauchos de etileno-propileno se utilizan también como material para las juntas de la cara de los respiradores industriales, con mayor frecuencia elegida ya que el uso de la silicona se debe evitar por lo general en ambientes con pintura en aerosol de industrias automotrices.

Máscara de gases

Aislamiento de cables
El EPDM se utiliza también como material para la envoltura exterior de los cables utilizados en los aparatos eléctricos para la instalación al aire libre o expuestas a la luz UV.

Cubierta exterior de cables

Impermeabilización de techos
El EPDM se utiliza como revestimiento a prueba de agua de techos. Tiene la ventaja de que no contamina el agua de lluvia escurrida, que es de vital importancia si el dueño de casa desea utilizar esta agua para la higiene personal. Varias casas cuentan con acumuladores de agua de lluvia por lo tanto deben hacer uso de este tipo de techos.

Membrana de caucho de etileno-propileno

Colocación de membrana de EPDM en techo

Estanques
Láminas de caucho EPDM se utiliza para la línea a prueba de agua y estanques artificiales.

Fabricación de estanque artificial

Fuentes:
Ethylene propylene rubbers - Arnis U. Paeglis
Handbook of Elastomers (EPDM Rubber Technology) - R. Karpeles y A. Grossi
The Vanderbilt Rubber Handbook (Ethylene Propylene Rubbers) - J. Riedel y R. Vander Laan
Encyclopedia of Polymer Science & Engineering (Ethylene Propylene Elastomers) - Gary Ver Strate
http://en.wikipedia.org
http://www.buna-ep.com
http://molpaco.com.ar

 

 

Poliisopreno (Caucho natural y sintético)

Introducción
El caucho es un hidrocarburo elástico, cis -1,4-poliisopreno, polímero del isopreno o 2 metilbutadieno. C₅H₈ que se extrae de una emulsión lechosa (conocida como látex) que surge en la savia de varias plantas, pero que también puede ser producido sintéticamente. La principal fuente comercial de látex es un arbol llamado Hevea brasiliensis. Otras plantas que contienen látex son el ficus euphorkingdom heartsbias y el diente de león común. Se obtiene caucho de otras especies como Urceola elastica de Asia y la Funtamia elastica de África occidental. También se obtiene a partir del látex de Castilla elástica, del Kalule patenium argentatum y de la Gutta-percha palaquium gutta. Hay que notar que algunas de estas especies como la gutta percha son isómeros trans que tienen la misma formulación química, es el mismo producto pero con isomería diferente. En la actualidad el Hevea se cultiva en grandes plantaciones, Las zonas de mayor producción son Malasia, India, Tailandia, Vietnam y Brasil.

Distribución de productores y consumidores de caucho natural

Caucho natural y cauchos sintéticos.

Cuando se calienta el látex o se le añade ácido acético, los hidrocarburos en suspensión, con pequeñas cantidades de otras sustancias se coagulan y pueden extraerse del líquido. El producto obtenido es el caucho bruto del comercio, viscoso y pegajoso, blando en caliente y duro y quebradizo en frío. Al estirarlo, no vuelve a adquirir después la forma primitiva.

El producto, observado ya por colon en las indias occidentales, permaneció prácticamente sin valor hasta que en 1839, Charles Goodyear descubrió que amasando bien el caucho con azufre y calentándolo a una temperatura superior a 100 ºC, el azufre se combina químicamente con el caucho y el producto que resulta tiene propiedades mucho más útiles; no se deforma por el calor, no es quebradizo en frío y sobre todo, no es pegajoso. A demás, si se estira un trozo, recupera después de la tensión su forma primitiva. Los anillos del S₈ se abren y se combinan con los dobles enlaces de las moléculas de caucho formando puentes de cadenas de azufre de una molécula de caucho a otra y dando lugar a una trama total. Este proceso se llama vulcanización. Distintas sustancias como el negro de humo y óxidos de zinc y plomo, y muchos productos orgánicos, actúan de acelerantes de la vulcanización, dando a demás un caucho más tenaz y duradero (cámaras para ruedas de automóvil). El caucho natural se considera como un polímero del isopreno.

La formación de los distintos cauchos sintéticos se basa en la polimerización del butadieno o de homólogos (isopreno) o derivados (cloropreno) que tiene la misma estructura.

Se conocen gran variedad de cauchos sintéticos, algunos de cualidades mecánicas mejores que el caucho natural. El "buna 85" esta formado por polimerización del butadieno, el "neopreno" por polimerización del cloropreno, el "perbunan N" a partir del butadieno y el cianuro de vinilo, el "buna S" a partir del butadieno y el estirol, así como otros muchos de composición más o menos conocidas y patentados con nombres que no guardan relación con los monómeros que los integran ("ameripol", "koroseal", "thincol", "chemigum", etc.).

Estructura del caucho

El caucho natural ilustra los requisitos estructurales de un elastómero; cadenas largas y flexibles; fuerzas intermoleculares débiles y enlaces intermoleculares ocasionales. El caucho es cis-1,4-poliisopreno. Al no tener sustituyentes fuertemente polares, la atracción intermolecular queda limitada a las fuerzas de Van Der Waals, débiles por la configuración cis en todos los dobles enlaces. La figura que se encuentra a continuación compara las cadenas extendidas del caucho con la de su isómero trans. Apreciamos que la configuración trans permite cadenas extendidas muy regularmente zigzagueantes que pueden juntarse bien, cosa que no es posible para la configuración cis. El estereoisómero totalmente trans se encuentra en la naturaleza en forma de gutapercha; es altamente cristalino y carece de elasticidad.

Los enlaces cruzados del caucho se logran por medio de la vulcanización, que establece puentes de azufre entre las moléculas, reacción que implica las posiciones alílicas muy reactivas por lo que depende del doble enlace en el polímero.

De los elastómeros sintéticos el más importante es el SBR un copolímero del butadieno (75%) y estireno (25%) que se produce por medio de radicales libres; compite con el caucho en el uso mayor de los elastómeros, o sea, la manufactura de neumáticos para automóviles. Puede obtenerse polibutadieno y poliisopreno totalmente cis por medio de la polimerización Ziegler-Natta.

Un elastómero completo o mayormente polidiénico es, por supuesto, altamente no saturado. Sin embargo, lo único que se exige de un elastómero es una instauración suficiente para permitir la formación de enlaces cruzados: por ejemplo, en la manufactura del caucho butílico solo se copolimeriza un 5% de isopreno con isobutileno.

Estructura química.

El poliisopreno, o caucho natural es lo que llamamos un elastómero, es decir, después de ser estirado o deformado, recupera su forma original.

El poliisopreno es un polímero dieno, o sea un polímero formado a partir de un monómero que contiene dos enlaces dobles carbono-carbono. Como la mayoría de los polímeros dieno, tiene un enlace doble carbono-carbono en la cadena polimérica.

El poliisopreno obtenido por el proceso de radicales libres era, en relación con las propiedades que realmente importan, muy inferior al natural. Su estereoquímica era distinta: el caucho natural tiene la configuración cis en casi todos sus dobles enlaces; el material artificial era una mezcla de cis y trans. No pudo lograrse un caucho sintético verdadero hasta 1955; lo que se necesitaba era un tipo de catalizador totalmente nuevo, además de un mecanismo de polimerización enteramente diferente. Con ellos se hizo posible la polimerización estereoselectiva del isopreno, obteniéndose un material virtualmente idéntico a caucho natural: el cis 1,4 poliisopreno.

El poliisopreno puede extraerse de la savia del árbol de la Hevea, pero también puede sintetizarse por medio de la polimerización Ziegler-Natta. Este es un raro ejemplo de un polímero natural que puede hacerse casi tan bien como lo hace la naturaleza.

Los dobles enlaces de la molécula del poliisopreno son de gran importancia porque permiten su vulcanización; es decir la formación de puentes de azufre entre cadenas diferentes. Estos enlaces cruzados endurecen y dan mayor resistencia al caucho, y eliminan la pegajosidad del caucho no tratado.

En 1839 Charles Goodyear por accidente descubrió el proceso de vulcanización mediante la adicción de azufre al caucho natural.

El azufre forma puentes, que unen todas las cadenas poliméricas del caucho. Esto se denomina entrecruzamiento. Los puentes formados por cadenas cortas de átomos de azufre unen una cadena de poliisopreno con otra, hasta que todas las cadenas quedan unidas en una súper molécula gigante.

Caucho natural

Recolección y composición de látex recién extraído.

El caucho se obtiene del árbol por medio de un tratamiento sistemático de "sangrado", que consiste en hacer un corte en forma de ángulo a través de la corteza profundizando hasta el cámbium (capa de las plantas leñosas, situado entre la corteza y el leño). Una pequeña vasija que cuelga en el tronco del árbol para recoger el látex, jugo lechoso que fluye lentamente de la herida del árbol. El látex contiene 30 a 36% del hidrocarburo del caucho, 0.30-0.7% de cenizas, 1-2% de proteínas, 2% de resina y 0.5 de quebrachitol. La composición del látex varía en las distintas partes del árbol; generalmente el porcentaje de caucho (hidrocarburo) decrece del tronco a las ramas y hojas. La época del año afecta a la composición del látex, así como el tipo de suelo y la línea o casta del árbol. El caucho es una secreción irreversible o producto de desecho del árbol, y cuanto más se extrae, tanto más la planta regenera. El caucho es producido en el protoplasma por reacciones bioquímicas de polimerización catalizadas por enzimas.

Extracción de latex

El látex fresco es transformado en caucho seco tan pronto como sea posible después de la recolección. Primeramente, se cuela por un tamiz de lámina perforada para eliminar partículas de hojas y corteza. En seguida se diluye de su concentración de 30-35% de caucho a un título aproximado de 12%. Algunas plantaciones usan un hidrómetro especial llamado Metralac, que determina el contenido sólido del látex sin realizar el ensayo por evaporación. Después de la dilución, se deja el látex en reposo un corto tiempo para que las materias no separadas por el tamiz (arena y cieno) se sedimenten. Entonces está dispuesto para la coagulación.

El ácido fórmico está considerado como el mejor de los coagulantes para el caucho natural, pero el ácido acético se uso también mucho. Otros ácidos, el alumbre ordinario y el alumbre de amonio han sido usados como coagulantes. La cantidad de ácido requerida, depende del estado de los árboles y de las condiciones climáticas. Los árboles jóvenes dan un látex inestable y durante la sangría ha de añadirse al mismo algo de amoníaco para asegurar su estabilidad hasta su manufactura. Este amoníaco ha de tomarse en cuenta al determinar la cantidad de ácido necesario. El látex de árboles grandes, que no ha recibido amoníaco, necesita 40 ml de ácido fórmico (90%) por cada 100 litros de látex (con 12% de sólidos). El ácido de 90% se diluye en agua hasta una concentración de 4% y se mezcla muy bien con el látex. El volumen de ácido debe controlarse cuidadosamente, pues el exceso impide la coagulación. En intervalo de pH de 5.05 a 4.77 está el punto en que se efectúa la coagulación del caucho. Dicho intervalo se denomina también primera zona de sólido.

Propiedades

Las características del polímero crudo y las características vulcanizadas del poliisopreno sintético son similares a los valores obtenidos para el caucho natural. El caucho natural y el poliisopreno sintético ambos tienen una histéresis extensible y buenas características extensibles frente al calor. La naturaleza muy específica del poliisopreno sintético proporciona un número de factores que la distingan del caucho natural. Hay una variación mínima en las características físicas. Las condiciones de la polimerización se controlan bien para asegurar que el polímero es altamente específico químicamente. Los no polímeros son menos en el sintético que en el caucho natural.

En el proceso de fabricación del poliisopreno sintético, se requieren menos trabajo mecánico e interrupción. Los ciclos de mezcla son más cortos lo que permite ahorros de tiempo, de energía y aumento del rendimiento. Además, el poliisopreno sintético tiene más compatibilidad que el caucho natural en mezclas con solución SBR y EPDM. La uniformidad del poliisopreno sintético garantiza una calidad constante.

Tabla comparativa de las propiedades de distintos cauchos

			Caucho Natural Poliisopreno	SBR Butadieno Estireno	Nitrilo Butadieno Acrilonitrilo	Cloropreno Neoprene
Propiedades Generales		Adhesión a Metales	Excelente	Excelente	Excelente	Excelente
		Adhesión a Tejidos	Excelente	Buena	Buena	Excelente
		Rango de Temperatura de Trabajo (°C)	-20 a 80 °C	-10 a 80 °C	-35 a 130 °C	-10 a 100 °C
Propiedades Físicas	Generales Temperatura Ambiente	Rango de Dureza (Sh)	40 a 85 ShA	40 a 90 ShA	40 a 90 ShA	40 a 90 ShA
		Resistencia a la Tracción Máx. (Kg./cm²)	300	220	250	250
		Alargamiento de Rotura Máx.. (%)	650	600	650	600
		Deformación Permanente por Compresión	Excelente	Buena	Buena	Buena
		Resiliencia	Excelente	Buena	Buena	Excelente
		Resistencia Eléctrica	Excelente	Excelente	Uso en Casos Especiales	Pobre
	Mecánicas Temp. Ambiente	Resistencia a la Flexión	Buena-Excelente	Buena	Buena	Buena-Excelente
		Resistencia a la Abrasión	Buena	Buena- Excelente	Buena	Buena-Excelente
		Resistencia al Desgarre	Excelente	Pobre	Buena-Excelente	Buena
		Resistencia al Impacto	Excelente	Excelente	Pobre	Buena
	Altas Temp.	Envejecimiento a 100° C	Pobre-Buena	Buena	Buena	Buena-Excelente
		Elasticidad a 100° C	Buena	Buena	Buena	Buena
		Resistencia a la Llama	No Usar	Uso en Casos Especiales	Uso en Casos Especiales	Excelente
	Bajas Temperaturas	Temperatura de Rigidez (°C)	-30 a -45	-18 a -45	-10 a -45	-10 a -45
		Punto de Vidrio (°C)	-65	-65	-45	-65
Resistencia	Ambientales	Oxigeno	Buena	Pobre	Buena	Excelente
		Ozono	No Usar	No Usar	Pobre	Buena
		Agua y Luz Solar	Uso en Casos Especiales	Uso en Casos Especiales	Uso en Casos Especiales	Buena-Excelente
	Químicas	Agua / Vapor	Excelente/Buena	Buena/Pobre	Buena/Pobre	Buena
		Álcalis Diluidos / Concentrados	Excelente/Pobre	Pobre/Buena	Buena/Buena	Excelente
		Ácidos Diluidos / Concentrados	Excelente/Pobre	Pobre/Pobre	Buena	Excelente
		Hidrocarburos Alifáticos (Kerosén, etc.)	No Usar	No Usar	Excelente	Pobre
		Hidrocarburos Aromáticos (Benceno, Tolueno)	No Usar	No Usar	Buena-Excelente	Buena
		Hidrocarburos Clorados, Desengrasantes	No Usar	No Usar	Pobre-Buena	Uso en Casos Especiales
		Cetonas, Solventes oxigenados	Buena	Buena	Uso en Casos Especiales	Pobre
		Alcoholes	Buena-Excelente	Buena	Pobre-Buena	Excelente
Hinchamiento	Aceites	Animales y Vegetales	Uso en Casos Especiales	Uso en Casos Especiales	Buena	Buena
		Fuel Oil	No Usar	No Usar	Excelente	Buena
		Lubricantes Sintéticos Diester	No Usar	No Usar	Pobre-Buena	Uso en Casos Especiales
		Lubricantes de Bajo Pto. de Anilina < 190 °C	No Usar	No Usar	Excelente	Excelente
		Lubricantes de Alto Pto. de Anilina > 190 °C	No Usar	No Usar	Buena	Buena
		Líquidos de Freno Base no Hidrocarburo	Buena-Excelente	Buena-Excelente	No Usar	Uso en Casos Especiales
	Fluidos Hidráulicos	Base Hidrocarburo	No Usar	No Usar	Buena	Pobre
		Hidro-Glicol	Buena-Excelente	Buena-Excelente	Pobre	Buena
		Ester Silicio	Buena-Excelente	Buena-Excelente	Buena	Uso en Casos Especiales
		Ester Fosfórico	Buena	Buena	Uso en Casos Especiales	Pobre
	Refrigerantes	Amoniacal	Buena	Buena	Buena	Excelente
		Cloruro de Metilo	Uso en Casos Especiales	Uso en Casos Especiales	No Usar	No Usar

Proceso de fabricación

En el esquema siguiente se representa un organigrama simplificado para un proceso de la polimerización del isopreno. Antes de entrar en los reactores, el solvente, el catalizador y el monómero del isopreno deben estar libres de las impurezas químicas, de la humedad, y del aire, todo que molesta el catalizador. Primero, las corrientes purificadas entran en una cadena de reactores en serie en los cuales se inyecta el catalizador, y luego la polimerización empieza.

Después de que el grado deseado de polimerización se haya logrado, un desactivador o bloqueador de catalizador se agrega al cemento así que ningún otro acoplamiento del monómero o del polímero ocurre. Un antioxidante incoloro se agrega para proteger el polímero durante el acabado y el almacenaje. En el paso siguiente, la mezcla del cemento pasa a través de un sistema donde el solvente está recuperado y el cemento del polímero fragmentado por el agua caliente y el vapor. La mezcla de fragmentos entra en los estiradores para quitar el agua antes de que se refresque, se embale, se empaquete, y se coloque en el almacenaje listo para el envío.

Usos

El caucho natural es utilizado en la fabricación de artículos tales como guantes quirúrgicos, preservativos, banditas elásticas, chupones de biberones, suela de calzado,  pero su uso mayoritario es en neumáticos, más del 50 % de la producción mundial. 

Neumáticos

Suelas de calzados

Chupones

Botas

El poliisopreno también es utilizado para la elaboración de adhesivos, mediante la disolución en un solvente volátil como el tolueno.

Adhesivo de contacto

Adhesivo de cintas de pegar

El poliisopreno sintético tiene más compatibilidad que el caucho natural en mezclas con solución SBR y EPDM.

Dentro de los cauchos, el SBR es el más importante, alrededor del 60 % de la producción mundial de cauchos corresponden a este. Teniendo en cuenta que el caucho natural representa un 30%, los demás cauchos sintéticos suman un 10%.

Fuentes:

http://pslc.ws/

http://es.wikipedia.org

http://www.textoscientificos.com