BR – Polybutadieeni

Ominaisuudet

Polybutadieenikumi (BR, PBD) on yksi edullisimmista ja suurimman volyymin synteettisistä yleiskäyttöön tarkoitetuista elastomeereistä, jota käytetään toisinaan luonnonkumin (NR) korvaajana. Sitä valmistetaan joko anionisella polymerisaatiolla tai 1,3-butadieenin koordinaatiopolymerisaatiolla yleensä poolittomassa liuottimessa. Jälkimmäinen on usein valittu menetelmä, koska se mahdollistaa sekä molekyylipainon (MW) tiukan hallinnan että erinomaisen stereoregulaarisuuden.1 1,3-butadieeni voi päästä kasvavaan polymeeriketjuun kolmella eri tavalla, jolloin syntyy kolme rakenneisomeeria cis-1,4, trans-1,4 ja vinyyli-1,2, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty.

Sekä cis-1,4- että trans-1,4-polybutadieenin lasittumislämpötila (Tg-lämpötila) on samankaltainen ja matala (noin -107 °C), kun taas 1,2-vinyylin Tg-lämpötila on paljon korkeampi (noin 0 °C), minkä vuoksi se soveltuu huonosti useimpiin elastomeerisovelluksiin. Huolimatta samankaltaisesta Tg:stä cis- ja trans-PBD:llä on hyvin erilaiset mekaaniset ominaisuudet ja käyttötarkoitukset. Esimerkiksi cis-1,4-pitoisella PBD:llä on hyvin alhainen kiteisyys ja alhaisin sulamispiste, kun taas polybutadieenilla, jossa on korkea trans-1,4-pitoisuus, on paljon korkeampi kiteisyys ja se on paljon kovempaa ja vähemmän joustavaa.

Butadieenikumeja kovetetaan tyypillisesti rikkisysteemeillä, ja ne sekoitetaan usein muihin polymeereihin ja lisäaineisiin, kuten öljyihin, täyteaineisiin, ristisilloitusaineisiin ja hapettumisenestoaineisiin, jolloin elastomeeriominaisuuksia voidaan muunnella monipuolisesti.

Butadieenikumit eivät kestä öljyä, bensiiniä ja hiilivetyjen liuottimia. Niillä on myös huono lämmönkestävyys ja ne ovat alttiita otsonihyökkäyksille, koska polymeerin selkärangassa on kaksoissidoksia, jotka ovat alttiita lämpö-oksidatiiviselle hajoamiselle. Hajoaminen tapahtuu yleensä oksidatiivisen ristisilloittumisen kautta ja aiheuttaa haurastumista.

Kaupalliset IR/NR-elastomeerit

Joitakin merkittäviä poybutadieenikumien valmistajia ovat Firestone, Cray Valley, AsahiKasei, GoodYear ja Lanxess. Polybutadieenia on saatavana kolmea eri tyyppiä: high-cis, medium-cis ja low-cis. Näistä keskikokoinen cis-kumi on suosituin laatu.

Käyttökohteet

Cis-polybutadieenikumin tärkein käyttökohde on renkaat. Sitä käytetään sivuseinissä ja kulutuspinnoissa Suorituskyvyn, kuten veto-, vierintä- ja kulutuskestävyyden, optimoimiseksi sitä tyypillisesti sekoitetaan muiden elastomeerien, kuten luonnonkumin ja SBR:n, kanssa. Muita käyttökohteita ovat golfpallosydämet, hiekkapuhallusletkujen sisäputket sekä paineilma- ja vesiletkujen suojukset. Polybutadieenia käytetään myös muovien kovettimena, erityisesti iskunkestävässä polystyreenissä (HIPS) ja akryylinitriilibutadieenistyreenissä (ABS).

Korkeavinyyli- ja trans-polybutadieenia valmistetaan paljon pienemmässä mittakaavassa ja käytetään paljon pienemmässä mittakaavassa. Esimerkiksi korkeavinyylistä PBD:tä käytetään joskus korkealaatuisissa renkaissa parantamaan kimmoisuutta, kun taas korkeatrans PBD:tä käytetään golfpallojen ulkokerroksessa.