1.

Introduzione

Gomma sintetica Locuzione con cui si definisce ogni sostanza prodotta artificialmente, dotata di proprietà chimico-fisiche simili a quelle del caucciù. Si tratta di polimeri ottenuti per concatenazione di piccole molecole (dette monomeri) solitamente di idrocarburi insaturi.

La lavorazione industriale della gomma sintetica segue essenzialmente le stesse fasi di quella della gomma naturale: si effettua la mescola per preparare la materia greggia, aggiungendo ingredienti diversi (rinforzanti, diluenti, plastificanti, coloranti, protettivi, acceleranti, vulcanizzanti), a seconda delle caratteristiche che si vogliono far assumere al prodotto finale; poi si preparano manufatti di varia forma, con il processo di formatura; infine si procede alla vulcanizzazione, che conferisce alla gomma proprietà speciali, grazie alle varie reazioni chimiche che gli ingredienti previamente utilizzati sviluppano per azione del calore.

2.

Evoluzione dei processi di sintesi

Nel 1860 il chimico britannico Charles Hanson Greville Williams (1829-1910) dimostrò che il caucciù è un particolare polimero dell’isoprene, di formula CH₂9C(CH₃)-CH9CH₂(2-metilbutadiene). Questo risultato diede un impulso considerevole alle ricerche di chimica industriale e nei successivi settant’anni furono compiuti numerosi esperimenti mirati a ottenere per via sintetica la gomma naturale, a partire dall’isoprene. Durante la prima guerra mondiale si ottenne la polimerizzazione di un monomero simile all’isoprene, il 2,3-dimetilbutadiene, CH₂9 C(CH₃)-CH₂9 C(CH₃), che poteva essere utilizzato per produrre una gomma sintetica (gomma metilata) di scarsa utilità pratica.

Nel corso degli anni Trenta, gli studi del chimico statunitense Wallace Hume Carothers e dello scienziato tedesco Hermann Staudinger posero le basi delle attuali conoscenze sui polimeri, enormi molecole costruite per concatenazione, e indirizzarono la ricerca verso lo studio di monomeri diversi dall’isoprene. La polimerizzazione dell’isoprene, che produceva una gomma sintetica indistinguibile dal caucciù, fu realizzata per la prima volta negli Stati Uniti, durante la seconda guerra mondiale.

3.

Varietà di gomme sintetiche

1.

Neoprene

È una delle prime gomme sintetiche prodotte negli anni Trenta del Novecento. Il neoprene è il polimero del cloroprene, un composto di formula CH₂9C(Cl)-CH9CH₂ (2-clorobutadiene) che viene sintetizzato a partire da acetilene (etino) e acido cloridrico. È molto resistente al calore e a sostanze chimiche come oli e petrolio, perciò viene usato per fabbricare tubature per oleodotti e rivestimenti isolanti di cavi e macchinari.

2.

Buna

Nel 1935 vennero sintetizzate una serie di gomme, denominate genericamente buna, prodotte per copolimerizzazione, cioè per polimerizzazione di due o più monomeri, chiamati comonomeri. Il nome buna deriva dalle iniziali di butadiene, uno dei comonomeri, e natrium (sodio), usato come catalizzatore. Se come secondo monomero si usa l’acrilonitrile, un derivato del cianuro di formula CH₂9CH(CN) (propenonitrile), si ottiene la buna-N, una gomma resistente agli oli e all’abrasione. La maggior parte della gomma sintetica attualmente prodotta è costituita da un copolimero di butadiene e stirene (etenilbenzene).

3.

Gomma butilica

La gomma butilica è stata sintetizzata nel 1940 per copolimerizzazione dell’isobutene CH₂9C(CH₃)₂ (2-metilpropene) con butadiene o isoprene. Può essere lavorata in miscela con altre sostanze come il caucciù, ma è relativamente difficile da vulcanizzare; non è molto elastica, ma è molto resistente agli agenti ossidanti e corrosivi. Poco permeabile ai gas, viene usata prevalentemente per fabbricare le camere d’aria di pneumatici.

4.

Gomme speciali

Sono state sintetizzate anche gomme dalle caratteristiche particolari; una di queste è il Koroseal, un polimero del cloruro di vinile, CH₂9CHCl (cloroetene), che mostra un’elevata resistenza al calore, all’elettricità, agli agenti corrosivi e alla luce; non può essere vulcanizzato ma, se non è sottoposto a temperature molto elevate, resiste all’abrasione meglio della gomma naturale o del cuoio.

Il thiokol invece è una gomma ottenuta per copolimerizzazione dell’1,2-dicloroetene, CHCl9CHCl, con il tetrasolfuro di sodio Na₂S₄. Può essere vulcanizzata e resiste al contatto con oli e solventi organici; viene usata come isolante perché non si degrada per effetto delle scariche elettriche e della luce.