Polibutadiene

Dall’1,3-butadiene si può ottenere, tramite un processo di polimerizzazione, la gomma sintetica che mostra una elevata resistenza all’usura ed è usata nella fabbricazione di pneumatici oltre che come additivo per migliorare la resistenza meccanica di resine quali il polistirolo e acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS).

A seconda del catalizzatore usato e delle condizioni di reazione si possono ottenere tre tipi di polimeri detti cis, trans e vinilico. Le forme cis e trans derivano dall’unione coda-coda dei monomeri di partenza e tale tipo di polimerizzazione è detta 1,4.

polibutadiene

I doppi legami trans che si formano durante la polimerizzazione consentono alla catena polimerica di avere una conformazione tale da presentare un certo grado di cristallinità, mentre nel caso in cui i doppi legami si formano in cis il polimero non presenta cristallinità e pertanto si presenta amorfo con conseguente elevata elasticità.

La polimerizzazione può avvenire in soluzione acquosa con iniziatori radicalici, oppure in soluzione con iniziatori ionici. In questo ultimo caso, mediante catalizzatori di tipo anionico-coordinato, si ottengono polimeri a configurazione controllata ovvero polimeri stereoregolari.

Il polibutadiene viene prodotto per polimerizzazione in soluzione secondo quattro metodologie che permettono di ottenere il polimero a diverso tenore in cis come massa gommosa.

1)      Processo con catalizzatori al cobalto

Una miscela butene benzene (75:25) viene utilizzata quale mezzo di reazione e come iniziatore si usano sali solubili di cobalto come l’ottanoato di isobutilalluminio cloruro. La reazione viene condotta a 5°C e si ottiene una resa dell’80%. Questo processo dà un polimero al 97-98% in configurazione 1,4 cis

2)      Processo con catalizzatori al nichel

Usa come mezzo di reazione il toluene e come iniziatori sali solubili di nichel, alluminio trietile, borotrifluoruro. La reazione viene condotta a 40°C con una resa dell’87%. Il polimero prodotto è al 97-98% di configurazione 1,4 cis

3)      Processo con catalizzatore Ziegler modificato con iodio

Impiega come solvente toluene e come iniziatori tetracloruro di titanio, iodio e alluminio triisobutile. La reazione viene condotta a  tra – 4°C e +4 °C con una resa del 60%. Il polimero prodotto è al 92-95% in configurazione 1,4 cis

4)      Processo con catalizzatore al litio

Impiega come solvente esano e come iniziatore litio butile. La reazione viene condotta a   50°C con una resa del 95%. Il polimero prodotto è al 35-45% in configurazione 1,4 cis.

Il polibutadiene con contenuto in cis del 95% ha proprietà simili a quelle della gomma naturale, mentre il polibutadiene con contenuto in trans del 90% assomiglia alla guttaperca. Il polibutadiene viene copolimerizza con monomeri vinilici dando prodotti di grande interesse applicativo quali i copolimeri con stirene, acrilonitrile, acido metacrilico, 2-vinil-piridina.

a)      Copolimeri butadiene-stirene ( BUNA, GRS, SBR).

La copolimerizzazione butadiene stirene in rapporto 75:25 viene fatta in emulsione acquosa con iniziatori di tipo radicalico in presenza di un agente di trasferimento di catena come il dodecilmercaptano. Il prodotto ottenuto si presenta in granuli e nel copolimero le unità butadieniche sono presenti in configurazioni diverse, generalmente per il 65% in 1,4-trans, per il 18% in 1,4-cis e per il 17% in forma vinilica. La vulcanizzazione viene effettuata in modo tradizionale con lo zolfo. I copolimeri butadiene-stirene trovano impiego per la produzione di copertoni, cinghie, tubi, oggetti stampati, suole per scarpe, isolamenti elettrici.

Se si vogliono ottenere copolimeri butadiene-stirene con caratteristiche superiori si deve operate a una temperatura più bassa e usando sistemi catalitici più attivi.

b)     Copolimeri butadiene-acrilonitrile

Vengono ottenuti per polimerizzazione in soluzione acquosa con un tenore di acrilonitrile dal 20 al 50%. Il gruppo nitrile stabilizza il prodotto vulcanizzato e tali copolimeri hanno eccellente resistenza all’abrasione e ottima resistenza nei confronti degli oli e degli idrocarburi alifatici e trovano applicazione per tubi flessibili per benzina, serbatoi e, in forma di lattice, per l’impregnazione di carta, pellami e tessili.

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Author: Chimicamo

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