NR – Caoutchouc naturel IR – Polyisoprène
Propriétés
Le caoutchouc hévéa (NR) est le seul caoutchouc non synthétique et est utilisé commercialement depuis le début du 20ème siècle. C’est un élastomère d’origine naturelle extrait de la sève de l’arbre Hevea Brasiliensis cultivé en plantation. Il est entièrement biodégradable et se compose principalement de cis-1,4-polyisoprène:
L’équivalent synthétique est le polyisoprène (IR) qui peut être produit par polymérisation du 2-méthyl-1,3-butadiène avec le catalyseur Ziegler-Natta. Les caoutchoucs NR et IR sont souvent mélangés avec d’autres ingrédients tels que des huiles, des charges, des agents de réticulation et des antioxydants, ce qui permet une variation polyvalente des propriétés de l’élastomère.
Le polyisoprène naturel et synthétique est un élastomère peu coûteux avec une bonne résistance à la fatigue et est, par conséquent, un excellent choix pour les applications dynamiques à basse température et à température ambiante. La résistance à la traction, l’allongement et la résistance à l’abrasion du caoutchouc naturel sont excellents sur sa plage de températures de travail d’environ -50°C à +100°C. Le polyisoprène synthétique, chimiquement similaire, présente une résistance inférieure à celle du caoutchouc naturel mais de meilleures propriétés à basse température. Dans les applications où l’uniformité et la facilité de traitement sont requises, le polyisoprène synthétique est souvent le meilleur choix. Comme la polymérisation de l’isoprène est effectuée dans des conditions étroitement contrôlées, la variation de la composition, de la structure et des propriétés résultantes est très faible, alors que le caoutchouc naturel contient des impuretés d’origine naturelle et que le poids moléculaire varie en fonction des conditions de croissance de l’hévéa. Ces deux facteurs ont un impact notable sur les propriétés physiques et la capacité de transformation du caoutchouc. En général, le caoutchouc synthétique présente une résistance supérieure au vieillissement et aux intempéries et est plus facile à traiter en raison de sa faible viscosité. Il est également souvent plus compatible avec d’autres caoutchoucs tels que le SBR et l’EPDM.
Le caoutchouc naturel et le caoutchouc synthétique diffèrent par leur microstructure ; le caoutchouc naturel est constitué presque entièrement du polymère cis-1,4 alors que l’isoprène synthétique est un mélange de polymère cis-1,4, trans-1,4 et 3,4. La quantité de cis-1,4 est généralement comprise entre 90 et 98 %. Une augmentation du cis-1,4 abaisse généralement la température de transition vitreuse, augmente la cristallinité et améliore la résistance mécanique. Ainsi, la résistance à la traction et la résistance au déchirement du polyisoprène synthétique sont généralement un peu plus faibles que celles du caoutchouc naturel.
Bien que le caoutchouc naturel (NR) et le poyisoprène (IR) puissent être utilisés avec l’eau, les organiques polaires (acides organiques, alcools, cétones) et certains acides et alcalis dilués, d’autres élastomères tels que l’EPDM sont préférables pour ces applications. Les composés de caoutchouc isoprène, tant naturels que synthétiques, sont attaqués par les solvants non polaires, les carburants et les huiles à base de pétrole. Ils présentent 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 thermique et oxydative. Cette dégradation se produit généralement par scission de la chaîne et entraîne une baisse des propriétés mécaniques.
Elastomères IR/NR COMMERCIAUX
Les principaux fabricants de caoutchouc polyisoprène sont Firestone, Eni, Cray Valley, LG Chem, GoodYear et Lanxess.