BR – Polybutadiène

Propriétés

Le caoutchouc polybutadiène (BR, PBD) est l’un des élastomères synthétiques à usage général les moins chers et les plus volumineux qui est parfois utilisé comme substitut du caoutchouc naturel (NR). Il est produit soit par polymérisation anionique, soit par polymérisation par coordination du 1,3-butadiène, généralement dans un solvant non polaire. Cette dernière est souvent la méthode de choix car elle permet à la fois un contrôle étroit de la masse moléculaire (MW) et une excellente stéréorégularité1. Le 1,3-butadiène peut entrer dans la chaîne polymère en croissance de trois manières différentes, donnant les trois isomères structurels cis-1,4, trans-1,4 et vinyle-1,2, comme le montre la figure ci-dessous.

Les cis-1,4- et trans-1,4-polybutadiène ont tous deux une faible température de transition vitreuse (Tg) similaire d’environ -107°C alors que le 1,2-vinyle a une Tg beaucoup plus élevée d’environ 0°C et ne convient donc pas à la plupart des applications élastomères. Malgré des Tg similaires, les PBD cis et trans ont des propriétés mécaniques et des utilisations très différentes. Par exemple, le PBD riche en cis-1,4 a une très faible cristallinité, et le point de fusion le plus bas, alors que le polybutadiène avec une teneur élevée en trans-1,4 a une cristallinité beaucoup plus élevée et est beaucoup plus dur et moins flexible.

Les caoutchoucs de butadiène sont généralement durcis par des systèmes de soufre et sont souvent composés avec d’autres polymères et additifs tels que des huiles, des charges, des agents de réticulation et des antioxydants, ce qui permet une variation polyvalente des propriétés élastomères.

Les caoutchoucs butadiène ne sont pas résistants à l’huile, à l’essence et aux solvants hydrocarbonés. Ils ont également une faible résistance à la chaleur et sont susceptibles d’être attaqués par l’ozone en raison de la présence de doubles liaisons dans le squelette du polymère qui sont sujettes à une dégradation thermo-oxydative. Cette dégradation se produit généralement par réticulation oxydative et provoque une fragilisation.

Elastomères IR/NR COMMERCIAUX

Les principaux fabricants de caoutchoucs de poybutadiène sont Firestone, Cray Valley, AsahiKasei, GoodYear et Lanxess. Trois types de polybutadiène sont disponibles : high-cis, medium-cis, et low-cis. Parmi ceux-ci, le caoutchouc cis moyen est le grade le plus populaire.

Applications

La principale utilisation du caoutchouc polybutadiène cis est dans les pneus. Il entre dans les parois latérales et les bandes de roulement Pour optimiser les performances telles que la traction, le roulement et la résistance à l’abrasion, il est généralement composé avec d’autres élastomères tels que le caoutchouc naturel et le SBR. D’autres applications sont les noyaux de balles de golf, les chambres à air des tuyaux pour le sablage, et les couvertures de tuyaux pneumatiques et d’eau. Le polybutadiène est également utilisé comme agent de ténacité dans les matières plastiques, notamment dans le polystyrène à haut impact (HIPS) et l’acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS).

Le polybutadiène à haute teneur en vinyle et en trans est produit à une échelle beaucoup plus petite et est utilisé à une échelle beaucoup plus petite. Par exemple, le PBD à haute teneur en vinyle est parfois utilisé dans les pneus de haute qualité pour améliorer la résilience de rebondissement tandis que le PBD à haute teneur en trans est utilisé dans la couche externe des balles de golf.