Poliisoprè
El poliisoprè és, en sentit estricte, un nom col·lectiu per nomenar als polímers formats per unions de molècules d'isoprè[1] en un procés conegut com a polimerització. A la pràctica, el terme poliisoprè s'utilitza habitualment per referir-se a l'isòmer cis -1,4-poliisoprè sintètic, obtingut per la polimerització industrial de l'isoprè. La forma natural més important d'aquest isòmer cis és el "cautxú natural" i s'extreu de la saba dels arbres.[2] Tant el poliisoprè sintètic com el cautxú natural són altament elàstics i, en conseqüència, s'utilitzen per fabricar pneumàtics i altres aplicacions diverses.
L'isòmer trans del poliisoprè (trans-1,4-poliisoprè) és molt més dur que l'isòmer cis i presenta baixa elasticitat. Es pot sintetitzar o extreure de la saba de les plantes. La resina natural és coneguda com a gutaperxa.[2] Les seves aplicacions principals són com a aïllant elèctric i com a components de pilotes de golf.
La producció mundial anual de poliisoprè sintètic va ser de 13 milions de tones el 2007 i de 16 milions de tones el 2020.[3]
Síntesi
[modifica]En principi, la polimerització de l'isoprè pot donar lloc a quatre isòmers diferents.[4] La quantitat relativa de cada isòmer en el polímer depèn del mecanisme de la reacció de polimerització.[5]
En la polimerització iònica (en aquest cas aniònica) que s'inicia amb n-butil-liti, es produeix com a poliisoprè dominant el cis -1,4-poliisoprè.[6][7]
La polimerització per coordinació, amb el catalitzador de Ziegler-Natta TiCl4/Al(i -C4H9)3, forma un cis -1,4-poliisoprè més pur (fins al 98%), similar al cautxú natural.[8] Amb el catalitzador de Ziegler-Natta VCl3/Al(i - C4H9)3, es forma un poliisoprè trans- dominant.[8] Amb catalitzadors de Neodimi s'obtenen polímers amb una fracció d'unitats cis de fins al 99%.[9]
El poliisoprè dominant 1,2 i 3,4 es produeix amb un catalitzador de MoO2Cl2 suportat per un lligand de fòsfor i un cocatalitzador d'Al(OPhCH2)(i -Bu)2.[10]
Història
[modifica]El 1953, Frederick W. Stavely estava treballant a la companyia de pneumàtics Firestone quan va descobrir el poliisoprè. Per aquella època, estava investigant en la reacció del butil-liti en el butadiè i va descobrir que la polimerització de l'isoprè amb el metall Liti produïa poliisoprè (sobrenomenat "goma coral" per la seva aparença) amb un alt contingut de polímer cis.[6][11]
La primera comercialització reportada d'un poli-1,4-isoprè estereoregular amb > 90% cis (90% a 92%) va ser el 1960 per la companyia química Shell. Shell va utilitzar un catalitzador d'alquil-liti. Un contingut del 90% de cis-1,4 va resultar insuficientment cristal·lí per ser útil.[12]
El 1962, Goodyear va aconseguir fabricar un polímer cis del 98,5% utilitzant un catalitzador Ziegler-Natta, i això va tenir èxit comercial.
Ús
[modifica]El cautxú natural i el poliisoprè sintètic s'utilitzen principalment per a pneumàtics. Altres aplicacions inclouen productes de làtex, calçat, cinturons, mànegues i preservatius.[13]
Per a les pilotes de golf es va utilitzar gutaperxa natural i trans -1,4-poliisoprè sintètic.
Vegeu també
[modifica]Referències
[modifica]- ↑ «Gran Enciclopèdia catalana. Poliisoprè». Grup Enciclopèdia. [Consulta: 8 juliol 2025].
- ↑ 2,0 2,1 Finar, I.L.. Química Orgánica II. Estereoquímica y química de los productos naturales. (en castellà). 1970. Espanya-Madrid: Alhambra, p. 456-461. ISBN 84-205-0208-1.
- ↑ «Outlook on the Polyisoprene Global Market to 2026 - by Region, Type and Application». GlobeNewswire News Room, 19-04-2021. [Consulta: 27 maig 2021].
- ↑ Beebe, David H. «Structure of 3,4-(cis-1,4-)trans-1,4-polyisoprene by 13C n.m.r.» (en anglès). Polymer, 19, 2, 2-1978, pàg. 231–233. DOI: 10.1016/0032-3861(78)90049-6.
- ↑ Scoti, Miriam; De Stefano, Fabio; Zanchin, Giorgia; Leone, Giuseppe; De Rosa, Claudio «Synthesis, Structure, and Properties of Poly(isoprene)s of Different Constitutions and Configurations from Catalysts Based on Complexes of Nd, Co, and Fe» (en anglès). Macromolecules, 56, 12, 27-06-2023, pàg. 4629–4638. DOI: 10.1021/acs.macromol.3c00615. ISSN: 0024-9297.
- ↑ 6,0 6,1 Stavely, F. W.; Coworkers «Coral Rubber—A Cis -1,4-Polyisoprene» (en anglès). Rubber Chemistry and Technology, 29, 3, 9-1956, pàg. 673–686. DOI: 10.5254/1.3542582. ISSN: 0035-9475.
- ↑ Kamienski, C. W. «LITHIUM CATALYSIS IN INDUSTRIAL POLYMERIZATION» (en anglès). Industrial & Engineering Chemistry, 57, 1, 1-1965, pàg. 38–55. DOI: 10.1021/ie50661a007. ISSN: 0019-7866.
- ↑ 8,0 8,1 Schoenberg, E.; Marsh, H. A.; Walters, S. J.; Saltman, W. M. «Polyisoprene». Rubber Chemistry and Technology, 52, 3, 7-1979, pàg. 526–604. DOI: 10.5254/1.3535230. ISSN: 1943-4804.
- ↑ Friebe, Lars; Nuyken, Oskar; Obrecht, Werner. Neodymium-Based Ziegler/Natta Catalysts and their Application in Diene Polymerization (en anglès). 204. Springer Berlin Heidelberg, 2006, p. 1–154. DOI 10.1007/12_094. ISBN 978-3-540-34809-2.
- ↑ Geng, Jieting; Sun, Yanjie; Hua, Jing Polymer Science Series B, 58, 5, 2016, pàg. 495–502. DOI: 10.1134/S1560090416050043.
- ↑ Stavely, Frederick W. «Lithium Polymerization Catalysts. Charles Goodyear Medal Address—1972». Rubber Chemistry and Technology, 45, 4, 7-1972, pàg. 56–60. DOI: 10.5254/1.3542894. ISSN: 1943-4804.
- ↑ «Synthetic Polyisoprene». National Metal and Materials Technology Center. [Consulta: 27 maig 2021].
- ↑ «4 Non-Latex Condoms to Avoid Latex Allergies». Cleveland Clinic, 15-10-2020. [Consulta: 27 novembre 2022].