Synthetische rubberproductie

Synthetische elastomeren worden op industriële schaal geproduceerd in oplossings- of emulsiepolymerisatiemethoden. ( Oplossingspolymerisatie en emulsiepolymerisatie worden beschreven in de artikelchemie van industriële polymeren .) In oplossing gemaakte polymeren hebben in het algemeen meer lineaire moleculen (d.w.z. minder vertakkingen van zijketens van de hoofdpolymeerketen), en ze hebben ook een smallere verdeling van moleculaire moleculen gewicht (dat wil zeggen, grotere lengte) en vloeien gemakkelijker. Bovendien kan de plaatsing van de monomeereenheden in het polymeermolecuul nauwkeuriger worden geregeld wanneer de polymerisatie in oplossing wordt uitgevoerd. Het monomeer of de monomeren worden opgelost in een koolwaterstofoplosmiddel , gewoonlijk hexaan of cyclohexaan, en gepolymeriseerd met behulp van een organometaalkatalysator zoals butyllithium.

In emulsiepolymerisatie , wordt het monomeer (of monomeren) geëmulgeerd in water met een geschikte zeep (bijvoorbeeld natriumstearaat) gebruikt als een oppervlakte-actieve stof , en een in water oplosbare vrije radicaalkatalysator (bijvoorbeeld kaliumpersulfaat, peroxiden, een redoxsysteem) toegevoegd om polymerisatie te induceren. Nadat de polymerisatie het gewenste niveau heeft bereikt, wordt de reactie gestopt door een radicaalremmer toe te voegen. Ongeveer 10 procent van het synthetische elastomeer geproduceerd door emulsietechnieken wordt verkocht als latex . De rest wordt gecoaguleerd met aangezuurde zoutoplossing, gewassen, gedroogd en geperst tot balen van 35 kg (77 pond).

Schematische weergave van de emulsiepolymerisatiemethode. Monomeermoleculen en radicale initiatoren worden toegevoegd aan een op water gebaseerd emulsiebad samen met zeepachtige materialen bekend als oppervlakteactieve stoffen of oppervlakteactieve middelen. De oppervlakte-actieve moleculen, samengesteld uit een hydrofiel (wateraantrekkend) en hydrofoob (waterafstotend) uiteinde, vormen een stabiliserende emulsie voor polymerisatie door de monomeerdruppeltjes te coaten. Andere oppervlakteactieve moleculen klonteren samen in kleinere aggregaten genaamd micellen, die ook monomeermoleculen absorberen. Polymerisatie vindt plaats wanneer initiatoren in de micellen migreren, waarbij de monomere moleculen worden geïnduceerd om grote moleculen te vormen die het latexdeeltje vormen. Encyclopædia Britannica, Inc.

Wanneer emulsiepolymerisatie van SBR "heet" wordt uitgevoerd (dwz bij 50 ° C of 120 ° F), zijn de polymeermoleculen meer vertakt. Wanneer de polymerisatie "koud" wordt uitgevoerd (dwz bij 5 ° C of 40 ° F), zijn ze meer lineair en hebben ze over het algemeen een hoger molecuulgewicht - eigenschappen die de rolweerstand en slijtvastheid van banden verbeteren. In sommige gevallen wordt de polymerisatie voortgezet om producten met een zodanig hoog moleculair gewicht te geven dat ze normaal gesproken onhandelbaar zouden zijn. In deze gevallen wordt ongeveer 30 procent van een zware olie toegevoegd vóór coagulatie om "olie-verlengde" elastomeren met superieure slijtvastheid op te leveren