Propriétés du caoutchouc naturel

Le caoutchouc a des propriétés physiques et chimiques uniques.Le comportement contrainte-déformation du caoutchouc présente les effets Mullins et Payne et est souvent modélisé comme hyperélastique.La souche de caoutchouc cristallise. Caoutchouc naturel est sensible à la vulcanisation et sensible à la fissuration par l'ozone en raison de la faible liaison allyl CH dans chaque unité de répétition. Les deux principaux solvants pour le caoutchouc sont la térébenthine et le naphta (pétrole). Étant donné que le caoutchouc n'est pas facilement soluble, le matériau est finement divisé par hachage avant le trempage.Une solution d'ammoniac peut être utilisée pour empêcher la coagulation du latex brut.Le caoutchouc commence à fondre à environ 180 °C (356 °F).

Élasticité

À l'échelle microscopique, le caoutchouc lâche est une chaîne de rides désordonnée et changeant de manière irrégulière. Dans le caoutchouc extensible, la chaîne est presque linéaire. La force de restauration est due à la prédominance de l'architecture froissée sur une architecture plus linéaire. Voir les chaînes idéales pour un traitement quantitatif , et les forces entropiques pour plus d'exemples.Le refroidissement en dessous de la température de transition vitreuse permet des changements de conformation locaux, mais la réorganisation est pratiquement impossible en raison de la plus grande barrière d'énergie pour le mouvement coordonné des chaînes plus longues. Le caoutchouc 'gelé' a si peu d'élasticité que de petits changements dans la longueur de la liaison et les angles de liaison provoquent une déformation. : cela a conduit à la catastrophe du Challenger, lorsque les joints toriques plats de la navette spatiale américaine n'ont pas réussi à se détendre pour combler l'écart grandissant. La transition vitreuse est rapide et réversible : la force est restaurée lors du chauffage.Les chaînes parallèles de caoutchouc étiré ont tendance à se cristalliser. Cela prend un certain temps, car les spires des brins torsadés doivent s'écarter du chemin des cristallites en croissance. Par exemple, la cristallisation se produit lorsqu'un ballon jouet gonflé se fane avec un relativement grand volume résiduel après quelques jours. Il rétrécit là où vous le touchez, car votre main est suffisamment chaude pour faire fondre le cristal.La vulcanisation du caoutchouc crée des liaisons disulfure et polysulfure entre les chaînes, ce qui limite les degrés de liberté et fait que les chaînes se resserrent plus rapidement pour une contrainte donnée, augmentant la constante du ressort et rendant le caoutchouc plus rigide et moins ductile.

Puanteur

Les dépôts de stockage de caoutchouc brut et le traitement du caoutchouc créent une puanteur suffisamment forte pour être une source de plaintes et de protestations des riverains.Les impuretés microbiennes proviennent du traitement du caoutchouc en vrac. Ces impuretés se décomposent et génèrent des COV lors du stockage ou de la dégradation thermique.La détection de ces composés par chromatographie en phase gazeuse/spectrométrie de masse (GC/MS) et chromatographie en phase gazeuse (GC) a montré qu'ils contenaient du soufre, de l'ammoniac, des oléfines, des cétones, des esters, du sulfure d'hydrogène, de l'azote et des acides gras de faible poids moléculaire (C2 -C5 ). Lors de la production de concentrés de latex à partir de caoutchouc, l'acide sulfurique est utilisé pour la coagulation. Cela produit du sulfure d'hydrogène nauséabond. L'industrie peut atténuer ces odeurs désagréables avec des systèmes d'épuration.

Maquillage chimique

Le caoutchouc est le polymère cis-1,4-polyisoprène-poids moléculaire 100 000 à 1 000 000 Daltons. Typiquement, une petite proportion (jusqu'à 5 % en masse sèche) d'autres matériaux tels que les protéines, les acides gras, les résines et les matériaux inorganiques (sels) se trouvent dans le caoutchouc naturel. Le polyisoprène peut également être synthétisé, produisant ce que l'on appelle parfois le 'caoutchouc naturel synthétique', mais les voies synthétiques et naturelles sont différentes.Certaines sources de caoutchouc naturel, telles que la gutta-percha, consistent en trans-1 ,4-polyisoprène,un isomère structurel aux propriétés similaires.Le caoutchouc naturel est un élastomère et un thermoplastique.Une fois le caoutchouc vulcanisé,il est thermodurci.La plupart des caoutchoucs utilisés quotidiennement sont vulcanisés au point qu'ils possèdent les propriétés des deux ;c'est-à-dire que s'il est chauffé et refroidi, il se dégrade mais n'est pas détruit.La performance finale des produits en caoutchouc dépend non seulement des polymères, mais également des modificateurs et des charges, tels que le noir de carbone, la pommade, la poudre blanche, etc.

Biosynthèse

Les granules de caoutchouc se forment dans le cytoplasme de cellules gélatineuses spécialisées appelées laticifères dans les usines de caoutchouc. Les particules de caoutchouc sont entourées d'une membrane phospholipidique monocouche avec la queue hydrophobe tournée vers l'intérieur. Cette membrane permet aux protéines biosynthétiques d'être séquestrées à la surface de la particule de caoutchouc en croissance. , qui permet l'ajout de nouvelles unités monomères de l'extérieur du biofilm mais à l'intérieur du conduit de lait. Une particule de caoutchouc est une entité enzymatiquement active composée de trois couches de matériau, de particules de caoutchouc, de biofilm et d'unités monomères libres. Le biofilm est étroitement ancré à le noyau en caoutchouc par la charge négative élevée des doubles liaisons le long du squelette du polymère de caoutchouc. Les unités de monomères libres et les protéines de liaison constituent la couche externe. l'action de la caoutchouc transférase.Des monomères sont ajoutés à l'extrémité pyrophosphate du polymère en croissance. Ce processus déplace les pyrophosphates terminaux à haute énergie. Cette réaction produit un polymère cis. L'étape initiale est catalysée par la prényltransférase, les trois monomères de prényl pyrophosphate sont convertis en farnésyl pyrophosphate. Farnésyl pyrophosphate peut être combiné avec la transférase de caoutchouc pour étendre de nouveaux polymères caoutchouteux.Le pyrophosphate d'isopentényle requis est obtenu à partir de la voie du mévalonate, qui est dérivée de l'acétyl-CoA dans le cytosol. Dans les plantes, le pyrophosphate d'isoprène peut également être obtenu à partir du 1-déox-D-xyulose-5-phosphate/2-C-méthyl -Voie D-érythritol-4-phosphate dans le plasmide. Les proportions relatives d'unités d'initiateur de farnésyl pyrophosphate et de monomères d'extension isoprène pyrophosphate déterminent le taux de synthèse de nouvelles particules par rapport au taux d'allongement des particules existantes. Bien que le caoutchouc soit connu pour être produit par une seule enzyme, les extraits de latex contiennent de nombreuses protéines de petit poids moléculaire avec des fonctions inconnues. La protéine agit probablement comme un cofacteur car le taux de synthèse diminue avec une élimination complète.