Este documento trata sobre elastómeros (cauchos sintéticos). Explica que los elastómeros son polímeros de cadena larga con propiedades físicas, químicas y mecánicas especiales como estabilidad química, resistencia a la abrasión y gran elongación. Luego describe los principales cauchos sintéticos como el SBR (estireno-butadieno), polibutadieno y neopreno, así como sus usos. Finalmente, explica el proceso de vulcanización mediante el cual se un

1. ELASTOMEROS
(CAUCHOS SINTÉTICOS)
(HULES SINTETICOS)
Procesos Petroquímicos – HC 527
Ing. César Luján Ruiz

2. • LOS ELASTOMEROS SON POLÍMEROS DE
CADENA LARGA CON ESPECIALES
PROPIEDADES FÍSICAS, QUÍMICAS Y
MECÁNICAS.
• ESTOS MATERIALES TIENEN ESTABILIDAD
QUÍMICA, ALTA RESISTENCIA A LA
ABRASIÓN, BUENA RESISTENCIA, Y GRAN
ELONGACIÓN.

3. CAUCHOS SINTÉTICOS
 SON POLÍMEROS BASTANTE PRÓXIMOS A LOS TERMOPLÁSTICOS
POR SUS PROPIEDADES Y MÉTODOS DE OBTENCIÓN.
 COMPITEN (O MAS BIEN) SE COMPLEMENTAN CON EL CAUCHO
NATURAL.
 SE LOS CONOCE TAMBIÉN COMO ELASTÓMEROS O HULES Y LA
MAYORÍA SE OBTIENE DEL BUTADIENO.
 EL MÁS IMPORTANTE POR VOLUMEN DE PRODUCCIÓN ES EL SBR
O CAUCHO ESTIRENO BUTADIENO SEGUIDO POR EL
CISPOLIBUTADIENO (PB).
 CON MENORES VOLUMENES OTROS CAUCHOS SINTÉTICOS TALES
COMO EL CAUCHO NITRILO (RESISTENTE A LOS SOLVENTES),
CAUCHO BUTILO, ETILEN-PROPILENO, Y NEOPRENO.

4. • Hule Estireno – Butadieno (SBR)
Es el más importante y difundido
• Hule de cis 1,4 polibutadieno (PB)
Es el segundo en importancia, posee propiedades singulares que lo
hacen recomendable para la industria de neumáticos.
Es más flexible incluso que el caucho natural, resiste la abrasión y
produce menos calor por fricción.
• Hules de nitrilo NBR (butadieno-acrilinotrilo)
Posee una elevada resistencia a los HCs y solventes.
• Hule de neopreno (policloropreno)
Es el más antiguo de los sintéticos, muy usado en mangueras
flexibles, alambres y cables, correas de transmisión, etc
PRINCIPALES ELASTOMEROS

5. • Caucho natural cis 1-4 poliisopreno.
Es elástico, flexible, impermeable (liso y no poroso),
excelente aislante de la vibración.
• Caucho sintético cis 1-4 poliisopreno. Aplicado en la
formulación de neumáticos, resistencia pobre al
petróleo, ozono.
• Caucho Butilo (copolimerización del isobuteno (97 a
98.5%) e isopreno (3 a 1.5%). Obtención de cámaras de
aire para neumáticos, tuberías de gas (propano y
butano), aislamiento de cables.
• Caucho EPR (etileno - propileno). Aplicaciones
principales en la industria automotriz (70%) tal como
tuberías de circulación de agua, aislante de cables
PRINCIPALES ELASTOMEROS

6. MONOMERO BUTADIENO
 EL BUTADIENO ES EL MONÓMERO MÁS IMPORTANTE
EN LA PRODUCCIÓN DE HULE SINTÉTICO EL CUAL
PUEDE SER POLIMERIZADO A POLIBUTADIENO O
COPOLIMERIZADO CON ESTIRENO A SBR.
• ES TAMBIÉN LA MATERIA PRIMA MÁS IMPORTANTE
PARA LA POLIMERIZACIÓN DE NEOPRENO.
• EL BUTADIENO ES UN IMPORTANTE INTERMEDIARIO
PARA LA SÍNTESIS DE MUCHOS QUÍMICOS COMO LA
HEXAMETILENDIAMINA (NYLON 66) Y ÁCIDO ADÍPICO
(NYLON6).

7. USOS Y FUENTES DEL BUTADIENO

8. PROCESO DE PRODUCCIÓN
PROCESO DE STEAM CRACKING
EL BUTADIENO ES OBTENIDO PRINCIPALMENTE
COMO UN COPRODUCTO CON OTRAS OLEFINAS
LIGERAS DE LAS UNIDADES DE STEAM CRACKING
ORIENTADAS A LA PRODUCCIÓN DE ETILENO.
LA FRACCIÓN C4:
ISOBUTILENO, BUTENO-1, BUTENO-2,
1,2 BUTADIENO, 1,3 BUTADIENO (30% Y 50%), ENTRE
OTROS.
ES SEPARADA DEL RESTO DE OLEFINAS LIGERAS EN
UNA DEBUTANIZADORA.

10. DEBIDO A QUE MUCHOS DE LOS COMPONENTES C4 INCLUIDOS EN LA CORRIENTE C4 TIENE
VOLATILIDADES RELATIVAS MUY SIMILARES AL 1-3 BUTADIENO, ES MUY COMPLICADO LOGRAR
UNA SEPARACIÓN USANDO UNA DESTILACIÓN CONVENCIONAL

11. PROCESO DE PRODUCCIÓN
EL BUTADIENO SE OBTIENE POR DESTILACIÓN
EXTRACTIVA DE LA CORRIENTE C4.
SE UTILIZAN DIFERENTES SOLVENTES SEGÚN LA
TECNOLOGÍA SIENDO LAS MÁS POPULARES:
LA DIMETILFORNAMIDA (DMF) (NIPPON ZEON)
LA N-METILPIRROLIDONA (NMP) (LURGI, BASF)
EL ACETONITRILO (ACN) (SHELL)
LA SOLUBILIDAD DEL SOLUTO SE DEFINE COMO LA MÁXIMA
CANTIDAD DE SOLUTO QUE SE DISOLVERÁ EN UNA CANTIDAD
DADA DE DISOLVENTE A UNA TEMPERATURA ESPECÍFICA.

12. PROCESO DE PRODUCCIÓN
LA CONFIGURACIÓN ADECUADA DE UNIDADES DE DESTILACIÓN
EXTRACTIVA Y DESTILACIÓN CONVENCIONAL PERMITEN
SEPARA AL 1-3 BUTADIENO DEL RESTO DE HIDROCARBUROS C4.
EN ALGUNOS SOLVENTES LOS COMPONENTES DEL C4
TIENE DIFERENTES SOLUBILIDADES, COMPARADO CON EL
1-3 BUTADIENO, PERMITIENDO AL 1-3 BUTADIENO SER
SEPARADO POR DESTILACIÓN EXTRACTIVA
EN GENERAL, EL HIDROCARBURO MÁS INSATURADO ES MÁS
SOLUBLE EN EL SOLVENTE.
POR LO TANTO, LOS BUTANOS Y BUTENOS SON MENOS
SOLUBLES QUE EL 1-3 BUTADIENO.
LOS C4 ACETILENOS SON MÁS SOLUBLES QUE EL BUTADIENO.

13. LA CORRIENTE DE ALIMENTACIÓN DE C4 ES ALIMENTADO A UNA COLUMNA DE
DESTILACIÓN EXTRACTIVA, EL CUAL PRODUCE:
UN REFINADO RICO EN BUTENOS (LIBRE DE BUTADIENO Y ACETILENOS)
BUTADIENO CRUDO Y COMPONENTES C4 ACETILENOS
POR DESTILACIÓN CONVENCIONAL SE SEPARAN EL 1-3 BUTADIENO DEL 1-2
BUTADIENO Y DEL PROPINO.

14. CAPITULO 3.1 BASF BUTADIENE EXTRACTION TECHNOLOGY
HANDBOOK OF PETROCHEMICAL – ROBERT MEYERS

15. PROCESO DE PRODUCCIÓN
PROCESO DE DEHIDROGENACION
EL BUTADIENO PUEDE PRODUCIRSE POR DESHIDROGENACIÓN
CATALÍTICA DE BUTANOS O MEZCLA BUTANO/BUTENO:
CH3CH2CH2CH3 CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 (1)
CH2=CH-CH2-CH3
CH2=CH-CH=CH2 + H2 ∆H°298= 124 Kj/mol (2)
CH3-CH=CH-CH3

16. EL PROCESO INDUSTRIAL OPERA EN PRESENCIA DE CATALIZADOR
(Fe2O3/Cr2O3), LA TEMPERATURA ENTRE 620 ºC - 680 ºC Y PRESION
EN EL RANGO DE 1.5 A 1.8 ATMOSFERAS
Manufactura del butadieno por deshidrogenación de butilenos

18. MONOMERO ESTIRENO
ES CONSIDERADO EL TERCER POLÍMERO EN
ORDEN DE IMPORTANCIA, DESPUÉS DEL
POLIETILENO Y EL CLORURO DE VINILO.
EL ESTIRENO (VINILBENCENO) ES UN
LÍQUIDO CON PUNTO DE EBULLICIÓN DE
142.5°C QUE POLIMERIZA FÁCILMENTE
CUANDO ES INICIADO POR RADICALES
LÍBRES, O ESTÁ EXPUESTO A LA LUZ.

19. PRODUCCION DE ESTIRENO
•EL PRECURSOR DEL ESTIRENO ES EL ETILBENCENO, QUE SE
PRODUCE POR ALQUILACIÓN DE BENCENO CON ETILENO Y UN
CATALIZADOR DE FRIEDEL Y CRAFT, COMO EL CLORURO DE ALUMINIO.
•EL ETILBENCENO SE ÓXIDA EN FASE LÍQUIDA A HIDROPERÓXIDO DE
ETILBENCENO.

20. PRODUCCION DE ESTIRENO
•LA REACCIÓN DEL PROPILENO CON EL HIDROPERÓXIDO
PRODUCE EL ÓXIDO DE PROPILENO Y FENILMETILCARBINOL.
•EL FENILMETILCARBINOL SE DESHIDRATA PARA PRODUCIR
ESTIRENO.
•EN ESTE PROCESO SE OBTIENE EL ESTIRENO Y COMO
COPRODUCTO EL ÓXIDO DE PROPILENO.

21. ALTERNATIVA DE PRODUCCION DEL
ESTIRENO POR DESHIDROGENACIÓN DEL
ETILBENCENO
•ESTA REACCIÓN OCURRE UTILIZANDO CATALIZADORES
COMO ÓXIDOS DE Fe, Cr, Si, Co, O SUS MEZCLAS.
•LAS CONDICIONES TÍPICAS DE REACCIÓN SE EFECTÚAN EN
FASE VAPOR, ENTRE 600 °C – 700 °C Y EN CONDICIONES DE
PRESIÓN ATMOSFÉRICA.

22. Diagrama esquemático MONSANTO/LUMMUS CREST producción estireno

23. COPOLIMERO BUTADIENO – ESTIRENO (SBR)

24. ELASTOMERO ESTIRENO – BUTADIENO (SBR)
•ES EL ELASTÓMERO MÁS UTILIZADO Y SE PRODUCE POR LA
COPOLIMERIZACIÓN DE BUTADIENO (75%) Y ESTIRENO (25%).
•LA TÉCNICA DE POLIMERIZACIÓN MÁS UTILIZADA ES POR
EMULSIÓN Y SE INICIA POR MEDIO DE RADICALES LIBRES,
OBTENIÉNDOSE UN COPOLÍMERO ALEATORIO.
•LA MICROESTRUCTURA DEL POLÍMERO ES 60 - 68 % TRANS, 14 -
19% CIS Y 17 - 21% 1,2.
•EL ELASTÓMERO OBTENIDO POR MEDIO DE CATALIZADORES DE
COORDINACIÓN PERMITE PRODUCIR SBR DE MEJOR CALIDAD.
•ESTO SE MUESTRA EN LA MEJORA DE PROPIEDADES MECÁNICAS
COMO UNA MAYOR RESISTENCIA A LA TENSIÓN.
•EL PRINCIPAL USO DEL SBR ES EN LA PRODUCCIÓN DE
NEUMÁTICOS, RECUBRIMIENTOS, ADHESIVOS.

25. CAPACIDAD MUNDIAL INSTALADA DE SBR
2006
PAIS O REGION
CAPACIDAD INSTALADA (T/a)
ESTADOS UNIDOS Y CANADA 1400000
AMERICA LATINA 500000
EUROPA OCCIDENTAL 1100000
EUROPA ORIENTAL 800000
ASIA 2000000
RESTO DEL MUNDO 200000
TOTAL 6000000

26. TECNOLOGIA DE LOS NEUMÁTICOS
EN ESTADOS UNIDOS SE ESTABLECEN LOS SIGUIENTES
PORCENTAJES EN LA PRODUCCIÓN DE ELASTÓMEROS
ORIENTADOS A LA PRODUCCIÓN DE NEUMÁTICOS:
•EL SBR (ESTIRENO-BUTADIENO) 70%.
•EL POLIBUTADIENO 92%
•HULE BUTÍLICO 75%
•HULE NATURAL 90%

27. COMPONENTES DE UN NEUMÁTICOS
UN NEUMÁTICO TÍPICO PARA
VEHÍCULOS DE PASAJEROS ESTÁ
CONFORMADO POR LAS SIGUIENTES
PARTES:
•LA SUPERFICIE DE RODADURA
SOBRE LA CARRETERA
•EL REVESTIMIENTO
•EL CUERPO O CARCASA
•LAS PAREDES LATERALES

28. EL NEUMÁTICO ESTÁ CONSTITUIDO APROXIMADAMENTE POR
50% EN PESO DE ELASTOMEROS.
ESTE PORCENTAJE A SU VEZ SE SUBDIVIDE DEL SIGUIENTE
MODO:
35% SE ENCUENTRA EN LA CARA
15% EN LA PARED
35% EN LA CARCASA
15% EN EL REVESTIMIENTO.
LOS OTROS CONSTITUYENTES SON:
EL NEGRO DE HUMO
LAS CUERDAS
PLASTIFICANTES
ANTIÓXIDANTES
AZUFRE
ACELERADORES DE VULCANIZACIÓN.

29. USOS DE NEUMÁTICOS
AUTOS
CAMIONES MEDIANOS Y PEQUEÑOS
AUTOBUSES
TRACTORES O VEHÍCULOS PARA LA AGRICULTURA
AUTOS DE COMPETICIÓN
MOTOCICLETAS
AVIONES

30. CERCA DE 100 MATERIALES DISTINTOS VAN DENTRO DE CADA NEUMÁTICO

31. VULCANIZACION
LA VULCANIZACIÓN O CURADO DE UN ELASTOMERO ES UN
PROCESO QUÍMICO EN EL CUAL UNA MOLECULA INDIVIDUAL DE
UN POLIMERO SE UNE A OTRA MOLECULA DEL POLIMERO POR
PUENTES ATÓMICOS.
EL RESULTADO FINAL ES QUE EL MATERIAL SE HACE MAS
DURO, MAYOR VIDA UTIL Y MAS RESISTENTE AL ATAQUE
QUÍMICO.
EL MATERIAL SE TRANSFORMA DE UNA SUPERFICIE ADHESIVA
A UNA SUPERFICIE LISA Y SUAVE EL CUAL TIENE UNA
ADHERENCIA RELATIVA A SUPERFICIES METALICAS O
PLASTICAS SEGÚN LAS CANTIDADES DE AZUFRE AGREGADO.
REACCION DE RETICULACIÓN QUE MODIFICA LAS
PROPIEDADES DE LOS ELASTOMEROS IMPIDIENDO LA
DEFORMACIÓN PERMANENTE.

32. AL AGREGAR EL AZUFRE (S) Y CALENTAR, ESTE ELEMENTO
REACCIONA QUÍMICAMENTE CON EL HULE, FORMANDO PUENTES DE AZUFRE
QUE UNEN ENTRE SÍ A LOS POLÍMEROS DEL HULE
EL GRÁFICO MUESTRA LOS POLÍMEROS DEL HULE Y EL EFECTO DE LA
VULCANIZACIÓN.

33. POLY-ISOPRENO VULCANIZADO CON AZUFRE