Przegląd najważniejszych elastomerów

Poliizopren (kauczuk izoprenowy, IR)

Kauczuki izoprenowe są analogami kauczuku naturalnego. Otrzymuje się je przez polimeryzację w roztworze w obecności katalizatorów Zieglera-Natty lub metali alkalicznych, bądź też na drodze emulsyjnej polimeryzacji wolnorodnikowej. 

Produkty otrzymywane w reakcjach katalizowanych przez metale alkaliczne ustępują właściwościami kauczukowi naturalnemu (wytrzymałością na rozciąganie i rozdzieranie, odpornością na ścieranie, właściwościami zmęczeniowymi) i nie mogą go całkowicie zastąpić. Pod tym względem lepiej prezentują się kauczuki otrzymywane w obecności katalizatorów Zieglera-Natty.

W zależności od użytego katalizatora uzyskuje się poliizopren o odmiennej strukturze - cis-1,4-poliizopren i mniej rozpowszechnione: trans-1,4-poliizopren, 1,2-poliizopren oraz 3,4-poliizopren. Syntetyczny cis-1,4-poliizopren znajduje główne zastosowanie w przemyśle oponiarskim oraz w produkcji: pasów, uszczelek, gumy porowatej, formowych wyrobów technicznych, obuwia i artykułów sportowych. Trans-1,4-poliizopren jest polimerem termoplastycznym o dobrej odporności na ścieranie i stosowany jest przede wszystkim do produkcji piłek golfowych i artykułów ortopedycznych. 3,4-poliizopren stanowi dodatek do mieszanek kauczukowych służących do wyrobu opon specjalnych.

Polibutadien (kauczuki butadienowe, BR)

W wyniku polimeryzacji 1,3-butadienu, w zależności od użytego katalizatora oraz warunków prowadzenia reakcji można otrzymać cis-1,4-, trans-1,4- oraz 1,2-polibutadien. Wymienione izomery mają odmienne właściwości fizykochemiczne. W łańcuchu polimerowym struktury te mogą być rozmieszczone w różny sposób i w różnej ilości, co wpływa na parametry technologiczne otrzymanego kauczuku.

Największe znaczenie przemysłowe mają polibutadieny o wysokiej zawartości struktury cis-1,4-, otrzymywane w reakcjach katalizowanych przez kompleksy kobaltu i niklu (94-98% cis-1,4-), tytanu (87-95% cis-1,4-) oraz organicznych związków litu (35-40% cis-1,4-). Ze względu na regularność budowy i niski rozrzut masy cząsteczkowej, charakteryzują się one niską stratą histerezy oraz dobrą odpornością na zużycie. Odmiany te znajdują zastosowanie głównie w przemyśle oponiarskim. Amorficzny 1,2-polibutadien otrzymywany w procesie polimeryzacji anionowej z użyciem związków litu (99% struktury 1,2-) stał się ważnym dodatkiem do produkcji bieżników opon ze względu na doskonałą odporność na poślizg na mokrej nawierzchni. 

Kauczuki butadienowe, w mniejszych ilościach, stosuje się do produkcji taśm transporterowych i artykułów mrozoodpornych oraz w roli modyfikatora udarności tworzyw butadienowo-styrenowo-akrylonitrylowych (ABS).

Kopolimery butadienowo-styrenowe (kauczuki butadienowo-styrenowe, SBR)

Kauczuki butadienowo-styrenowe są kopolimerami zawierającymi zazwyczaj ok. 23,5% styrenu. Wytwarza się je poprzez polimeryzację emulsyjną (E-SBR), jak i polimeryzację w roztworze (S-SBR). Ze względu na obecność wiązań podwójnych w merach butadienu, w cząsteczkach kopolimerów obecne są fragmenty o różnej strukturze - ok. 18% cis-1,4-; 65% trans-1,4-; 17% 1,2-. Ponieważ polimeryzacja emulsyjna jest reakcją wolnorodnikową, jednostki butadienu i styrenu są rozmieszczone w łańcuchach polimerowych losowo, chociaż temperatura prowadzenia polimeryzacji emulsyjnej ma wpływ na stosunek formy cis- do formy trans-. Kauczuki niskotemperaturowe odznaczają się lepszymi własnościami technologicznymi.

Kopolimery butadienowo-styrenowe otrzymywane w roztworze, w obecności katalizatorów Zieglera-Natty lub inicjatorów anionowych również charakteryzują się podobną zawartością procentową styrenu, jednak użyte związki metaloorganiczne pozwalają kontrolować udział struktur cis-/trans-/winylowych w polimerze oraz rozrzut masy cząsteczkowej. Dlatego też kauczuki S-SBR, w porównaniu do E-SBR, cechuje wyższa elastyczność, dobra wytrzymałość na rozdzieranie i zwiększona odporność na powstawanie spękań.

Kauczuki butadienowo-styrenowe stosuje się głównie do produkcji opon samochodowych. Wytwarza się z nich także masowo taśmy przenośnikowe, węże, wyroby formowe oraz mikrogąbki i wyroby ze spienionej gumy. Wulkanizaty kauczuków butadienowo-styrenowych nie są odporne na działanie ozonu oraz rozpuszczalników węglowodorowych i halogenowęglowodorowych.