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Caucho sintético

Un caucho sintético es un elastómero artificial . Son polímeros sintetizados a partir de subproductos del petróleo . En Estados Unidos se producen anualmente alrededor de 32 millones de toneladas métricas de caucho , y de esa cantidad dos tercios son sintéticos. El caucho sintético, al igual que el caucho natural , tiene muchos usos en la industria automotriz para neumáticos , perfiles de puertas y ventanas, sellos como juntas tóricas y juntas , mangueras , correas , esteras y pisos . Ofrecen una gama diferente de propiedades físicas y químicas que pueden mejorar la confiabilidad de un producto o aplicación determinado. Los cauchos sintéticos son superiores a los cauchos naturales en dos aspectos principales: estabilidad térmica y resistencia a los aceites y compuestos relacionados. [1] Son más resistentes a agentes oxidantes, como el oxígeno y el ozono , que pueden reducir la vida útil de productos como los neumáticos.

Historia del caucho sintético.

John Boyd Dunlop ( c.  1915 )

El uso ampliado de bicicletas, y en particular de sus neumáticos , a partir de la década de 1890, creó una mayor demanda de caucho. En 1909, un equipo encabezado por Fritz Hofmann , que trabajaba en el laboratorio de Bayer en Elberfeld , Alemania, logró polimerizar el isopreno , fabricando el primer caucho sintético. [2] [3]

Los estudios publicados en 1930 y escritos independientemente por el ruso Lebedev, el estadounidense Wallace Carothers y el científico alemán Hermann Staudinger condujeron en 1931 a uno de los primeros cauchos sintéticos exitosos, el conocido como neopreno , que fue desarrollado en DuPont bajo la dirección de EK Bolton . El neopreno es muy resistente al calor y a productos químicos como el aceite y la gasolina , y se utiliza en mangueras de combustible y como material aislante en maquinaria. La empresa Thiokol aplicó su nombre a un tipo de caucho competidor basado en dicloruro de etileno . [4]

En 1935, químicos alemanes sintetizaron el primero de una serie de cauchos sintéticos conocidos como cauchos Buna . Estos eran copolímeros , lo que significa que los polímeros estaban formados por dos monómeros en secuencia alterna. Otras marcas incluyeron Koroseal , que Waldo Semon desarrolló en 1935, y Sovprene , que investigadores soviéticos crearon en 1940. [5]

Segunda Guerra Mundial

Lámina de caucho sintético saliendo del laminador de la planta de Goodrich (1941)
Cartel de la Segunda Guerra Mundial sobre neumáticos de caucho sintético.

La producción de caucho sintético en los Estados Unidos se expandió enormemente durante la Segunda Guerra Mundial, ya que las potencias del Eje controlaban casi todos los limitados suministros mundiales de caucho natural a mediados de 1942, tras la conquista japonesa de la mayor parte de Asia, particularmente en las colonias británicas del sudeste asiático. Malaya (ahora Malasia ) y las Indias Orientales Holandesas (ahora Indonesia ), de donde se obtenía gran parte del suministro mundial de caucho natural. [6]

Los objetivos de los bombardeos de la Operación Quemarropa de la Alemania nazi incluyeron la planta de Schkopau (50.000 toneladas/año) y la planta de caucho sintético Hüls cerca de Recklinghausen (30.000, 17%), [7] y la planta de neumáticos y cámaras Kölnische Gummifäden Fabrik en Deutz , en la orilla este. del Rin. [8] La fábrica de caucho sintético de Ferrara , Italia (cerca de un puente sobre el río) fue bombardeada el 23 de agosto de 1944. [9] Otras tres instalaciones de caucho sintético estaban en Ludwigshafen/Oppau (15.000), Hannover/Limmer (recuperación, 20.000), y Leverkusen (5.000). El 5 de marzo de 1944 [10] se estaba construyendo una planta de caucho sintético en Oświęcim , en la Polonia ocupada por los nazis, operada por IG Farben y abastecida con mano de obra esclava, por las SS, del campo asociado Auschwitz III (Monowitz) . [11] [12]

Tipos

El caucho sintético más frecuente son los cauchos de estireno-butadieno (SBR) derivados de la copolimerización de estireno y 1,3-butadieno . Otros cauchos sintéticos incluyen:

Se pueden preparar muchas variaciones de estos con mezclas de monómeros y con varios catalizadores que permiten el control de la estereoquímica . [13]

El poliisobutileno o caucho butílico se utiliza habitualmente en las cámaras de aire o en los revestimientos de neumáticos debido a su resistencia a la difusión del aire a través del revestimiento. Es un material mucho menos resistente que el cis- polibutadieno , que se utiliza frecuentemente en los flancos de los neumáticos para minimizar las pérdidas de energía y la acumulación de calor. Es tan resistente que se utiliza en súper pelotas . Un elastómero muy utilizado para láminas exteriores como cubiertas de tejados es el Hypalon o polietileno clorosulfonado . Los cauchos sintéticos como el EPR también se pueden utilizar para aislamiento eléctrico.

Goma de silicona

El caucho de silicona es también un elastómero sintético compuesto de polímeros de silicona . Los cauchos de silicona se utilizan ampliamente en la industria y existen múltiples formulaciones. Los cauchos de silicona suelen ser polímeros de una o dos partes y pueden contener cargas para mejorar las propiedades o reducir costos. El caucho de silicona generalmente no es reactivo, es estable y resistente a ambientes y temperaturas extremas.

Caucho natural versus caucho sintético

Estructura química del cispoliisopreno , principal componente del caucho natural. El cis-poliisopreno sintético y el cis-poliisopreno natural se derivan de diferentes precursores mediante diferentes vías químicas.

El caucho natural , procedente del látex de Hevea brasiliensis , es principalmente policis - isopreno .

El caucho sintético, al igual que otros polímeros , se fabrica a partir de diversos monómeros derivados del petróleo .

Algunos cauchos sintéticos son menos sensibles al agrietamiento por ozono que el caucho natural. El caucho natural es sensible debido a los dobles enlaces en su estructura de cadena, pero algunos cauchos sintéticos no poseen estos enlaces y, por lo tanto, son más resistentes al agrietamiento por ozono. Los ejemplos incluyen caucho Viton , EPDM y caucho butílico .

Una nueva clase de caucho sintético son los elastómeros termoplásticos que se pueden moldear fácilmente a diferencia del caucho vulcanizado de caucho natural convencional . Su estructura se estabiliza mediante reticulación mediante cristalitos en el caso de los poliuretanos o mediante dominios amorfos en el caso de los copolímeros en bloque SBS .

Referencias

  1. ^ Threadingham, Desmond; Obrecht, Werner; Wieder, Wolfgang (2011). Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a23_239.pub5. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Los poderes móviles del caucho , Leverkusen, Alemania: LANXESS AG : 20
  3. ^ Michalovic, Mark (2000). "Destino Alemania: un pobre sustituto". La historia del caucho.
  4. ^ Edwards, Douglas C. (2001). "Capítulo 5 - Caucho líquido". En Bhowmick, Anil K.; Stephens, Howard (eds.). Manual de elastómeros, segunda edición (primera ed.). Marcel Dekker Inc. pág. 135.ISBN 0-8247-0383-9. Consultado el 8 de febrero de 2015 .
  5. ^ Biografía actual 1940, "SEMON, WALDO LONSBURY" págs. 723–724
  6. ^ Gropman, Alan L. (1996). Movilizando la industria estadounidense en la Segunda Guerra Mundial . Instituto de Estudios Estratégicos Nacionales. pag. 115.ISBN 0788136461.
  7. ^ Stormont, John W. (marzo de 1946) [verano de 1945], AAFRH-19: La ofensiva de bombarderos combinados; Abril a diciembre de 1943 , Biblioteca Presidencial Dwight D. Eisenhower : Colección de registros militares del siglo XX, 1918-1950 Serie I: Estudios históricos Cuadro 35: Oficina histórica de la AAF; Cuartel general, Fuerza Aérea del Ejército, págs. 74–5, 81, SECRETO... Clasificación cancelada... 10 de junio de 1959{{citation}}: Mantenimiento CS1: ubicación ( enlace )
  8. ^ Gurney, Gene (Mayor, USAF) (1962), La guerra en el aire: una historia pictórica de las Fuerzas Aéreas de la Segunda Guerra Mundial en combate , Nueva York: Bonanza Books, p. 215{{citation}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  9. ^ "Fuerzas Aéreas del Ejército en la Segunda Guerra Mundial". 11 de febrero de 2009. Archivado desde el original el 11 de febrero de 2009.
  10. ^ Williamson, Charles C. (5 de marzo de 1944), Plan para completar la ofensiva de bombarderos combinados (Apéndices C y F) , Hughes, RD; Cabell, CP; Nazarro, JJ; Bender, FP; & Crigglesworth, WJ, Biblioteca presidencial Dwight D. Eisenhower: SMITH, WALTER BEDELL: Colección de documentos de la Segunda Guerra Mundial, 1941-1945; Cuadro No.: 48: HQ, USSTAF, DESCLASIFICADO... 24/04/74{{citation}}: Mantenimiento CS1: ubicación ( enlace )
  11. ^ Steinbacher, Sybille (2005). Auschwitz: una historia . Traducido por Whiteside, Shaun (1ª edición de Ecco). Nueva York: Ecco. pag. 45.ISBN 978-0060825812.
  12. ^ Herbert, Vernon; Bisio, Attilio (11 de diciembre de 1985). Caucho sintético: un proyecto que tenía que tener éxito . Contribuciones en Economía e Historia Económica. Prensa de Greenwood. pag. 32 y sigs. ISBN 978-0313246340.
  13. ^ Greve, Heinz-Hermann; Threadingham, Desmond (2000). "Caucho, 1. Encuesta". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a23_221. ISBN 978-3527306732.