¿Por qué el caucho sintético no puede reemplazar completamente al caucho natural?
Evolución del caucho natural:
La importancia del caucho en la historia de la humanidad es profunda. En particular, la invención de la rueda cambió drásticamente la vida humana, y la llegada del neumático mejoró la usabilidad y la comodidad de la rueda, revolucionando la movilidad humana y el transporte de mercancías, aumentando así significativamente la eficiencia en el trabajo. La aparición del neumático permitió la generalización del uso de las ruedas.
El descubrimiento y uso generalizado del caucho impulsó el desarrollo de las industrias de neumáticos y automoción, marcando un hito crucial en la civilización humana. Sin embargo, la principal fuente de caucho natural es el árbol del caucho, que prospera en regiones tropicales como Brasil y el sudeste asiático. Mientras tanto, las principales áreas de uso del caucho se concentran en regiones económicamente desarrolladas, lo que genera un desequilibrio significativo en la oferta y la demanda de caucho. En particular, durante la Primera Guerra Mundial, Alemania cortó el suministro de caucho; En la Segunda Guerra Mundial, Japón ocupó el Sudeste Asiático, la principal región productora de caucho natural, limitando el suministro de caucho a Europa y Estados Unidos. Por lo tanto, los científicos comenzaron a experimentar con caucho sintético y lograron avances importantes. La producción de caucho sintético, que no se vio afectada por el clima ni la geografía, aumentó de 23.000 toneladas en 1939 a 885.000 toneladas en 1944.
Con el fin de la guerra y la estabilización de los suministros de caucho natural, junto con el auge de la posguerra en la industria automotriz y otras industrias relacionadas, la demanda de caucho se disparó, manteniendo altos los precios del caucho natural. En consecuencia, el caucho sintético reemplazó parcialmente al caucho natural en ciertas aplicaciones y campos, estabilizándose en una participación de mercado de alrededor de 60%. En 2021, la producción mundial de caucho natural fue de 13,812 millones de toneladas, mientras que la producción de caucho sintético fue de aproximadamente 15,81 millones de toneladas, lo que indica niveles de producción similares para ambos.
A pesar de los continuos avances en tecnología y rendimiento del caucho sintético, ¿por qué no ha reemplazado completamente al caucho natural? Esta pregunta desconcertante y crucial surge incluso cuando cada fabricante de caucho sintético promociona el rendimiento superior de su producto, afirmando que supera con creces al caucho natural. Esto indica que el caucho natural todavía tiene muchas ventajas de rendimiento integrales e irremplazables.
El caucho natural, un producto de la naturaleza, tiene una estructura de cadena molecular y una composición química mucho más complejas que los productos sintetizados industrialmente, un nivel de complejidad que la tecnología actual no puede replicar por completo.
Las ventajas clave del caucho natural incluyen:
- Mayor peso molecular y estructura más compleja: La elasticidad superior y la resistencia al desgaste del caucho natural se atribuyen principalmente a su estructura de cadena molecular más larga y compleja. Estas grandes cadenas moleculares se entrelazan estrechamente, proporcionando excelente resistencia, resistencia al desgaste y resistencia al desgarro. Bajo una fuerza externa, estas cadenas moleculares se comprimen y luego regresan a su estructura original, exhibiendo una elasticidad excepcional.
- Estructura de cadena molecular más uniforme: El componente principal del caucho, el poliisopreno, tiene varios isómeros en su cadena polimérica. En caucho natural, 100% es la estructura cis-1,4, que ofrece un rendimiento estable y uniforme. Por el contrario, el caucho sintetizado artificialmente no puede alcanzar este nivel de uniformidad de la estructura interna molecular.
- Efectos positivos de componentes desconocidos: Además de las moléculas de caucho, el caucho natural contiene proteínas, ácidos grasos, azúcares y otros componentes. Aunque están presentes en pequeñas cantidades, pueden afectar positivamente las propiedades del caucho. Por ejemplo, el caucho natural suele resistir bajas temperaturas, pero el caucho sintético común puede endurecerse y volverse quebradizo en ambientes fríos, perdiendo elasticidad.
La complementariedad del caucho natural y sintético:
En resumen, el caucho natural exhibe una resistencia mecánica excepcionalmente alta, excelente elasticidad, resistencia a la fatiga, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, propiedades aislantes, estanqueidad al aire, impermeabilización y capacidades de aislamiento térmico. Sin embargo, no todas las propiedades del caucho natural superan a las del caucho sintético. La mayor ventaja del caucho sintético reside en su maleabilidad. Dependiendo de la aplicación y las propiedades requeridas, se pueden utilizar formulaciones específicas para mejorar ciertas características del caucho. Por ejemplo, el caucho de poliuretano, una variante sintética, muestra una excelente resistencia al aceite, lo que soluciona la debilidad del caucho natural en esta área. Además, el caucho de estireno-butadieno (SBR) tiene un mejor rendimiento en resistencia a la corrosión química, el caucho de butadieno (BR) sobresale en resistencia al frío, resistencia al desgaste y elasticidad, el caucho de cloropreno es bueno para la resistencia al aceite, las llamas, la oxidación y el ozono, y el caucho de nitrilo. (NBR) tiene buena resistencia al aceite y al envejecimiento.
En aplicaciones prácticas, el caucho natural y el sintético se complementan bien. Tomemos como ejemplo los neumáticos de automóvil; Por lo general, están hechos de múltiples capas de caucho que contienen variedades tanto naturales como sintéticas. Por lo tanto, con el nivel actual de tecnología, es imposible que el caucho sintético reemplace completamente al caucho natural. Sin embargo, en determinadas aplicaciones, el caucho sintético y el natural pueden sustituirse entre sí y la elección suele depender más de su precio. Los árboles de caucho natural tienen un ciclo de cultivo largo y una capacidad de producción limitada, lo que hace que su costo sea relativamente fijo y generalmente más alto que el del caucho sintético. Sin embargo, la diferencia de precios entre los dos generalmente no es significativa, ya que el caucho sintético también es una industria intensiva en capital con altos costos de equipo, largos períodos de recuperación de la inversión y precios estrechamente relacionados con las materias primas upstream como el petróleo y el gas natural.
Actualmente, los principales tipos de caucho sintético con una producción mundial sustancial incluyen el caucho de estireno-butadieno (SBR), el caucho de butadieno (BR) y el caucho de isobutileno-isopreno (IIR). La principal materia prima de estos cauchos es el butadieno, del que se utilizan aproximadamente 70% de butadieno a nivel mundial en la producción de caucho sintético. El butadieno proviene principalmente de subproductos de la producción de petróleo y gas natural, por lo que su capacidad de producción no es particularmente estable y su precio fluctúa con los precios del petróleo y el gas natural. Por supuesto, los precios del caucho natural y sintético también se influyen entre sí.
En conclusión, tanto desde la perspectiva del rendimiento como del precio, el caucho natural y el sintético presentan una fuerte complementariedad. Ninguno puede reemplazar completamente al otro y, con avances continuos en nuevos procesos y tecnologías, su desempeño respectivo también mejora constantemente. Por ejemplo, Goma DEF, profundamente arraigada en la industria del caucho natural, ha desarrollado formulaciones y procesos únicos que hacen que sus productos en láminas de caucho natural se centren en el mercado de alta gama. Estos productos tienen claras ventajas en cuanto a resistencia al desgaste y al aceite en entornos de pulido húmedo, lo que los hace especialmente adecuados para su uso como revestimientos de caucho en diversos equipos resistentes al desgaste, tiras absorbentes de agua y resistentes al desgaste para máquinas de limpieza de pisos y sincronización industrial resistente al desgaste. cinturones.
