La historia del caucho EPDM
Pero no fue hasta que el estadounidense Charles Goodyear vulcanizó con éxito el caucho natural en 1839 que el caucho se convirtió en un material valioso. Al calentar con azufre para la vulcanización, las cadenas moleculares del caucho se entrecruzan, lo que le da al caucho una buena elasticidad. ¿Por qué el caucho es elástico? Analicemos la estructura molecular del caucho. El monómero de la molécula del caucho natural es el isopreno. Sabemos que las fuerzas intermoleculares entre las cadenas de los polímeros determinan sus propiedades físicas. En el caucho, las fuerzas intermoleculares son débiles porque el isopreno no interactúa fácilmente con otros enlaces. Por ejemplo, dos amigos quieren darse la mano, pero cada uno tiene muchas cosas en la mano, lo que dificulta el apretón de manos. Las fuerzas entre las moléculas de caucho determinan la suavidad del caucho. Las moléculas de caucho giran fácilmente y tienen mucho espacio para moverse. La disposición de las moléculas presenta un estado natural irregular y aleatorio. Cuando se someten a influencias externas como flexiones y estiramientos, las moléculas se ven obligadas a exhibir ciertas regularidades. Cuando se elimina la fuerza externa, las moléculas de caucho vuelven a su estado irregular original. Por eso el caucho es elástico. Dado que la fuerza intermolecular es débil, las moléculas pueden girar libremente y no hay suficiente fuerza de unión entre las cadenas moleculares, por lo que las moléculas se deslizarán entre sí y la elasticidad no se mostrará. Este deslizamiento se ve debilitado por el entrelazamiento de moléculas. El entrelazamiento entre moléculas es inestable y se irá aflojando gradualmente a medida que aumenta la temperatura o pasa el tiempo, por lo que es necesario establecer una conexión sólida fuerte entre las cadenas moleculares. Este es el método de vulcanización inventado por Goodyear. El proceso de vulcanización se lleva a cabo generalmente a una temperatura de 140 a 150 grados centígrados. En aquella época, la pequeña estufa de Goodyear sólo se utilizaba para calentar. La función principal de la vulcanización es simplemente formar enlaces cruzados entre cadenas moleculares, mejorando así la interacción entre cadenas moleculares.
Durante los últimos miles de años, la gente ha estado utilizando ruedas de madera en sus coches o añadiendo llantas de metal a su alrededor. Después de que Goodyear inventara el práctico caucho vulcanizado en 1845, el ingeniero británico R.W. Thomson colocó un tubo de caucho inflable adecuado alrededor de la rueda y patentó el dispositivo. En 1890, los neumáticos se utilizaban oficialmente en bicicletas y, en 1895, en varios coches antiguos. Aunque el caucho es una sustancia blanda y quebradiza, es más resistente al desgaste que la madera o el metal. La durabilidad y las propiedades de absorción de impactos del caucho, combinadas con el diseño inteligente de los neumáticos, brindan a los pasajeros una comodidad sin precedentes. Con el aumento masivo del número de automóviles, la demanda de caucho utilizado para fabricar neumáticos ha alcanzado niveles astronómicos. Esta amplia aplicación hace que el caucho natural sea escaso. Ante la grave situación de la producción de caucho, los países compiten para desarrollar caucho sintético.
La gente pensó por primera vez en utilizar isopreno, la unidad estructural del caucho natural, para fabricar caucho sintético. Ya en 1880, los químicos descubrieron que el isopreno se ablandaba si se dejaba demasiado tiempo y se convertía en una sustancia parecida al caucho después de la acidificación.
El Kaiser Guillermo II utilizó una vez esta sustancia para fabricar neumáticos para un coche real y demostrar la magnífica tecnología química de Alemania. Sin embargo, existen dos dificultades al utilizar isopreno como materia prima para el caucho sintético: en primer lugar, la fuente principal de isopreno es el propio caucho natural; en segundo lugar, en la larga cadena del caucho natural, todas las unidades de isopreno están orientadas en la misma dirección; Las largas cadenas de gutapercha están estrictamente dispuestas en una dirección positiva y otra negativa, mientras que las unidades de isopreno a menudo se agregan de forma irregular durante la polimerización artificial, lo que da como resultado un producto que no es ni caucho ni una sustancia de gutapercha. Este material carece de la elasticidad y flexibilidad del caucho y se vuelve pegajoso muy rápidamente, por lo que no se puede utilizar para fabricar neumáticos para automóviles (a excepción, por supuesto, de los coches reales, que sólo se utilizan para eventos estatales). Durante la Primera Guerra Mundial, debido a la escasez de parches de caucho, los alemanes adoptaron el caucho metílico, polimerizado a partir de dimetilbutadieno, que podía producirse en grandes cantidades y a bajos precios. Durante la Primera Guerra Mundial, Alemania produjo aproximadamente 2500 toneladas de caucho metílico. Aunque este tipo de caucho fue eliminado después de la guerra debido a su insatisfactoria resistencia a la presión, fue el primer caucho sintético con valor práctico.
Hacia 1930, Alemania y la Unión Soviética sintetizaron un caucho llamado butadieno sódico utilizando butadieno como monómero y sodio metálico como catalizador. Como caucho sintético, el caucho de butadieno sódico es satisfactorio para resolver las deficiencias del parche de caucho. La polimerización con otros monómeros puede mejorar las propiedades del caucho de sodio. Por ejemplo, el caucho de estireno-butadieno (Buna-S) se obtiene polimerizando estireno y sus propiedades son muy similares a las del caucho natural. De hecho, durante la Segunda Guerra Mundial, el ejército alemán no experimentó una escasez grave de suministro de caucho debido a la existencia de caucho de estireno-butadieno. La Unión Soviética utilizó el mismo método para suministrar caucho a su propio ejército.
Estados Unidos investigó intensamente el caucho sintético después de la guerra. Primero, se sintetizó el caucho de cloropreno. Los átomos de cloro le dieron al caucho de cloropreno cierta resistencia a la corrosión que el caucho natural no tiene. Por ejemplo, tiene una alta resistencia a la corrosión frente a disolventes orgánicos como la gasolina y es mucho menos propenso a ablandarse e hincharse que el caucho natural. Por lo tanto, el neopreno es más adecuado que el caucho natural para aplicaciones como mangueras de aceite.
El neopreno demostró claramente por primera vez que en el campo del caucho sintético, como en muchos otros campos, los productos en tubos de ensayo no sólo pueden servir como sustitutos de las sustancias naturales, sino que también tienen mejores propiedades que las sustancias naturales.
En 1955, los estadounidenses utilizaron catalizadores Ziegler (también llamados catalizadores Ziegler-Natta) para polimerizar isopreno. Por primera vez se sintetizó artificialmente caucho natural sintético con la misma estructura que el caucho natural. Pronto también tuvo éxito el caucho de etileno-propileno, elaborado a partir de los dos monómeros más simples, etileno y propileno. Además, han surgido varios cauchos con propiedades especiales y la producción total de caucho sintético ha superado con creces la del caucho natural.