Production de caoutchouc synthétique

Les élastomères synthétiques sont produits à l'échelle industrielle dans des méthodes de polymérisation en solution ou en émulsion. ( La polymérisation en solution et la polymérisation en émulsion sont décrites dans la chimie des polymères industriels de l'article.) Les polymères fabriqués en solution ont généralement des molécules plus linéaires (c'est-à-dire, qui ramifient moins les chaînes latérales de la chaîne principale du polymère ), ainsi qu'une distribution plus étroite des molécules moléculaires. poids (c'est-à-dire, une plus grande longueur) et coulent plus facilement. De plus, la mise en place des unités monomères dans la molécule de polymère peut être contrôlée plus précisément lorsque la polymérisation est effectuée en solution. Le ou les monomères sont dissous dans un solvant hydrocarboné , généralement de l'hexane ou du cyclohexane, et polymérisés à l'aide d'un catalyseur organométallique tel que le butyllithium.

Dans polymérisation en émulsion , le monomère (ou les monomères) est émulsionné dans l’eau avec un savon approprié (par exemple, le stéarate de sodium) utilisé comme tensioactif , et un catalyseur radicalaire hydrosoluble (par exemple, le persulfate de potassium, des peroxydes, un système rédox) ajouté pour induire la polymérisation. Une fois que la polymérisation a atteint le niveau souhaité, la réaction est arrêtée par addition d'un inhibiteur de radicaux. Environ 10% de l' élastomère synthétique produit selon les techniques en émulsion est vendu sous forme de latex . Le reste est coagulé avec de la saumure acidifiée, lavé, séché et compressé en balles de 35 kg (77 livres).

Schéma de principe du procédé de polymérisation en émulsion. Des molécules de monomères et des initiateurs de radicaux libres sont ajoutés à un bain d'émulsion à base d'eau avec des matériaux similaires à des agents tensioactifs, ou agents de surface. Les molécules de surfactant, composées d'une extrémité hydrophile (attirant l'eau) et hydrophobe (hydrofuge), forment une émulsion stabilisante avant la polymérisation en recouvrant les gouttelettes de monomère. D'autres molécules de tensioactifs s'agglutinent en de plus petits agrégats appelés micelles, qui absorbent également les molécules de monomère. La polymérisation se produit lorsque les initiateurs migrent dans les micelles, induisant les molécules de monomère à former de grosses molécules qui constituent la particule de latex. Encyclopædia Britannica, Inc.

Lorsque la polymérisation en émulsion de SBR est effectuée «à chaud» (c'est-à-dire à 50 ° C ou 120 ° F), les molécules de polymère sont plus ramifiées. Lorsque la polymérisation est effectuée à froid (c.-à-d. À 5 ° C ou 40 ° F), elles sont plus linéaires et ont généralement un poids moléculaire plus élevé, des caractéristiques qui améliorent la résistance au roulement et à l'usure des pneus. Dans certains cas, la polymérisation est poursuivie afin de donner des produits d'un poids moléculaire si élevé qu'ils seraient normalement insolubles. Dans ces cas, environ 30% d'une huile lourde est ajoutée avant la coagulation pour donner des élastomères "à huile étendue" avec une résistance à l'usure supérieure