BR – Polybutadieen
Properties
Polybutadieenrubber (BR, PBD) is een van de goedkoopste en in het grootste volume geproduceerde synthetische elastomeren voor algemeen gebruik, dat soms wordt gebruikt als vervangingsmiddel voor natuurrubber (NR). Het wordt geproduceerd door anionische polymerisatie of door coördinatiepolymerisatie van 1,3-butadieen, meestal in een apolair oplosmiddel. De laatste methode wordt vaak gekozen omdat het molecuulgewicht (MW) dan strak kan worden geregeld en de stereoregulariteit uitstekend is.1 Het 1,3-butadieen kan op drie verschillende manieren in de groeiende polymeerketen terechtkomen, waardoor de drie structurele isomeren cis-1,4, trans-1,4 en vinyl-1,2 ontstaan, zoals in onderstaande figuur is aangegeven.
Zowel cis-1,4- als trans-1,4-polybutadieen hebben een vergelijkbare lage glasovergangstemperatuur (Tg) van ongeveer -107°C, terwijl 1,2-vinyl een veel hogere Tg van ongeveer 0°C heeft en dus niet geschikt is voor de meeste elastomeertoepassingen. Ondanks vergelijkbare Tg’s hebben cis- en trans-PBD zeer verschillende mechanische eigenschappen en toepassingen. Zo heeft cis-1,4 rijk PBD een zeer lage kristalliniteit en het laagste smeltpunt, terwijl polybutadieen met een hoog trans-1,4-gehalte een veel hogere kristalliniteit heeft en veel harder en minder flexibel is.
Butadieenrubbers worden meestal uitgehard met zwavelsystemen en worden vaak gecompoundeerd met andere polymeren en additieven zoals oliën, vulstoffen, crosslinkers en antioxidanten, waardoor een veelzijdige variatie van de elastomere eigenschappen mogelijk is.
Butadieenrubbers zijn niet bestand tegen olie, benzine en koolwaterstofoplosmiddelen. Zij hebben ook een slechte hittebestendigheid en zijn gevoelig voor aantasting door ozon door de aanwezigheid van dubbele bindingen in de polymeerruggengraat die gevoelig zijn voor thermisch-oxidatieve degradatie. De afbraak gebeurt meestal door oxidatieve verknoping en veroorzaakt verbrossing.
COMMERCIËLE IR/NR Elastomeren
De belangrijkste fabrikanten van poybutadieenrubbers zijn Firestone, Cray Valley, AsahiKasei, GoodYear en Lanxess. Er zijn drie soorten polybutadieen beschikbaar: high-cis, medium-cis, en low-cis. Daarvan is medium-cis rubber de populairste kwaliteit.
Toepassingen
Het belangrijkste gebruik van cis polybutadieen rubber is in banden. Het wordt gebruikt in zijwanden en loopvlakken om prestaties zoals tractie, rol- en slijtageweerstand te optimaliseren, wordt het gewoonlijk gecompoundeerd met andere elastomeren zoals natuurrubber en SBR. Andere toepassingen zijn golfbalkernen, binnenbanden van slangen voor zandstralen, en afdekkingen voor pneumatische en waterslangen. Polybutadieen wordt ook gebruikt als hardingsmiddel in kunststoffen, met name in high-impact polystyreen (HIPS) en acrylonitril-butadieen-styreen (ABS).
High vinyl en high trans polybutadieen worden op veel kleinere schaal geproduceerd en worden op veel kleinere schaal gebruikt. Zo wordt hoogvinyl-PBD soms gebruikt in banden van hoge kwaliteit om de reboundweerstand te verbeteren, terwijl hoogtrans-PBD wordt gebruikt in de buitenlaag van golfballen.
1Dit type elastomeer wordt vaak genoemd naar het metaal in de katalysator. Enkele veel voorkomende afkortingen zijn Ti-Br (titaan), Li-BR (lithium), Co-BR (kobalt) en Ni-BR (nikkel). Li-BR heeft een hoog trans-1,4-gehalte, terwijl de andere drie hoofdzakelijk uit cis-1,3-eenheden bestaan.
2De eigenschappen en prestaties van polybutadieen hangen sterk af van de isomeerstructuur, de vertakkingsgraad en de vernetting, alsmede van de samenstelling (type en hoeveelheid additieven).