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ポリジエン(ジエンエラストマー・合成ゴム)とは-POLYDIENES

ポリジエン(ジエンエラストマー・合成ゴム)の物性

ジエンエラストマーは、通常170〜250 K(-100°C〜-25°C)の範囲の室温より低いガラス転移温度を持つ結晶性ポリマーです。それらは不飽和部位を含み、多くの場合、加硫(軽く架橋)してエラストマーネットワークを作成し、破壊荷重以下の不可逆的な変形に抵抗します。

最も重要なジエンエラストマー(合成ゴム)は、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエン(PBD)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、ポリクロロプレン(CR)およびポリイソプレン(IR)です。これらのゴムの中で、ポリブタジエンとブタジエン共重合体(SBR)が合成ゴムの最大の販売量を持っています。

スチレンブタジエンゴム(SBR)は最大体積のエラストマーです。これは、ブタジエンと10〜25パーセントのスチレンの高度にランダムな共重合体です。スチレンの添加により、強度と耐摩耗性が向上し、価格が下がり、多くの場合、ブレンド中の他の材料との適合性が向上します。SBRは、ブレーキ液に対する優れた耐性と、添加剤で保護された場合の優れた経年安定性を備えています。多くのグレードのSBRは、235〜370 Kの温度に長時間耐えることができます。ただし、低温での柔軟性と引張強度は天然ゴムよりも低くなります。

ニトリルブタジエンゴム(NBR)も重要な共重合体です。このゴムは、油、燃料、および他の化学物質に対する耐性が優れていますが、風化やオゾンに対する耐性はありません。ニトリル含量が高いほど、耐油性は高くなりますが、柔軟性は低くなります。多くの場合、30〜45%の中程度のニトリル含有量が、柔軟性と耐薬品性の最適な妥協点です。NBRはPBDよりも優れた温度耐性を備えており、約10℃の温度に耐えることができます。240〜380 K

 2番目に大きい体積のエラストマーであるポリブタジエン(PBD)は、合成ゴムの世界全体の消費量の約25%を占めています。世界のポリブタジエンの生産量は、まもなく310万トンを超えます。ビニル含有量が非常に低いため、ガラス転移温度が非常に低く(-90°C)、弾性が非常に高く、おそらく最も弾性のあるゴムです。PBDは、タイヤの用途にとって重要な低発熱性だけでなく、優れた耐摩耗性と耐引裂性も備えています。SBRと比較して、ガラス転移温度が低いため、転がり抵抗が低くなります。ただし、濡れた表面での摩擦はSBRよりも低くなります。このため、通常、最高のタイヤ性能を実現するために、SBRと天然ゴムをブレンドしています。

ネオプレンとしても知られるポリクロロプレン(CR)は、4番目に大きな体積のジエンエラストマーです。優れた紫外線安定性を示し、酸素、オゾン、油、燃料、その他多くの化学物質に対する優れた耐薬品性を備えています。CRは、優れた耐摩耗性と靭性で知られています。その機械的特性は一般に天然ゴムの機械的特性よりも劣りますが、優れた耐薬品性を備えています。

ポリイソプレン (IR / NR)も広く使用されている市販のゴムです。ゴムの木からラテックスの形で収穫されるか(NR)、1-メチル-1,3-ブタジエンの重合により合成的に生成されます(IR)。天然ゴムは、インドゴムまたはカウチュークとしても知られています。ほとんどのジエンと同様に、オゾン、ガソリン、および多くの有機溶剤に対する耐性が低い。高い弾力性、耐摩耗性、強度のために、多くの用途がまだあります。生産されたIRとNRの最大部分はタイヤに使用されます。通常、優れた性能を達成するためにSBRおよびPBDゴムとブレンドされます。

厳密に言えば、ブチルゴム(IIR)はジエンゴムではなく、イソブチレンと少量のイソプレンの共重合体であり、加硫の不飽和部位を提供します。ガス透過性が異常に低く、UV、酸素、オゾンの攻撃に対する優れた耐性があります。不飽和結合の含有量が低いため、優れた耐薬品性と熱安定性も備えています。

合成および天然ジエンゴムの主な欠点は、耐熱性が低いことです。骨格内の二重結合のため、それらは飽和オレフィンよりも熱的に不安定です。実際、ほとんどのジエン系ゴムは約100°Cまで長期安定です。

市販のジエンエラストマー

最も需要が多い市販のジエンエラストマーはSBRです。2012年には、世界中で500万トン以上が生産されました。数社の大手メーカーおよびその製品の商品名は、Goodyear ( Plioflex, Pliolite),やKraton Polymers (Kraton® D)、and Firestone Polymers ( Stereon™Duradene™)などがあります。これらの企業の多くは、PBDゴム(PR)も生産しています。主な商品名は Diene™Budeneがあります。

イソプレンゴムのいくつかの主要な生産者とブランドは、Goodyear (Natsyn)やKraton Polymers ( Cariflex™) です。クロロプレンゴムの重要な生産者には、DuPont (Neoprene)やTosoh Corp. (Skyprene®)があります。

ブチルゴム(ブチル、ブロモブチル、クロロブチル)の主なメーカーは、ExxonMoble (Exxon™ butyl rubber) です。

ポリジエン(ジエンエラストマー・合成ゴム)の用途

SBRの主な用途は、タイヤです(約75%)。車のタイヤには多くの場合、最大50パーセントのSBRが含まれています。スチレンとブタジエンの比率は、タイヤの特性に影響を与えます。スチレンの含有量が多いほど、硬度は向上しますが、ゴムの弾性は低下します。他の重要な用途は、靴底とかかと、ホース、接着剤、床タイル、ガス​​ケット、およびチューインガムです。
SBRは、同じモノマーから作られた熱可塑性ブロック共重合体、いわゆるスチレン-ブタジエンブロック共重合体(SBS共重合体)と混同しないでください。

ブタジエンゴムの主な用途はタイヤです。製造されたポリマーの約70パーセントがタイヤのサイドウォールとトレッドに入っています。通常、PBDゴムは、トレッド用途向けに天然ゴムやSBRなどの他のエラストマーと組み合わされています。他の用途には、ゴルフボールコア、サンドブラスト用ホースのインナーチューブ、空気圧ホースおよび水ホース用ホースのカバー、固体ロケットブースター用燃料(酸化剤と組み合わせて)、および強化プラスチックがあります。ポリブタジエンの総体積の約25%は、プラスチック、特に耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)およびアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)の機械的特性を改善するために使用されます。

エラストマーの大部分は、石油ベースの潤滑剤または酸素/オゾンに対して優れた耐薬品性を備えています。ポリクロロプレンは、両方に対して良好な耐性を提供するため、異常です。そのため、自動車用ガスケット、Oリング、ガソリンチューブ、ホース、耐食性コーティングなどの要求の厳しい用途で使用されています。他の重要な用途は、ダイビングスーツ、靴のかかと、ケーブルコーティング、工業用ホース、手袋、接着剤、バインダーです。

もう1つの非常に弾力性のある耐薬品性ゴムは、ニトリルブタジエンゴム(NBR)です。優れた耐油性のため、ガソリンホース、Oリング、ガスケット、Vベルト、その他多くの自動車用ゴム部品に使用されています。また、使い捨ての実験用手袋、合成皮革、プリンターローラー、およびケーブルジャケットとしても使用されます。

ブチルゴムは、タイヤ産業で主に使用される別のエラストマーです。ガス透過性が低いため、タイヤのインナーチューブに使用されます。また、サッカー、バスケットボール、ラグビー、サッカーボールなどのスポーツボールの膀胱にも使用されます。

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