Pourquoi le caoutchouc synthétique ne peut-il pas remplacer complètement le caoutchouc naturel ?
Evolution du caoutchouc naturel :
L’importance du caoutchouc dans l’histoire de l’humanité est profonde. Notamment, l'invention de la roue a radicalement changé la vie humaine et l'avènement du pneu a amélioré la convivialité et le confort de la roue, révolutionnant la mobilité humaine et le transport de marchandises, augmentant ainsi considérablement l'efficacité du travail. L’émergence du pneu a permis la généralisation de l’utilisation des roues.
La découverte et l’utilisation généralisée du caoutchouc ont propulsé le développement des industries du pneumatique et de l’automobile, marquant une étape cruciale dans la civilisation humaine. Cependant, la principale source de caoutchouc naturel est l’hévéa, qui prospère dans les régions tropicales comme le Brésil et l’Asie du Sud-Est. Parallèlement, les principales zones d'utilisation du caoutchouc sont concentrées dans les régions économiquement développées, ce qui entraîne un déséquilibre important entre l'offre et la demande de caoutchouc. Notamment, pendant la Première Guerre mondiale, l’Allemagne a interrompu ses approvisionnements en caoutchouc ; pendant la Seconde Guerre mondiale, le Japon a occupé l’Asie du Sud-Est, la principale région productrice de caoutchouc naturel, limitant ainsi l’approvisionnement en caoutchouc de l’Europe et des États-Unis. C’est pourquoi les scientifiques ont commencé à expérimenter le caoutchouc synthétique, réalisant ainsi des avancées significatives. La production de caoutchouc synthétique, indépendamment des conditions climatiques et géographiques, est passée de 23 000 tonnes en 1939 à 885 000 tonnes en 1944.
Avec la fin de la guerre et la stabilisation des approvisionnements en caoutchouc naturel, couplés au boom d’après-guerre de l’industrie automobile et des industries connexes, la demande de caoutchouc a grimpé en flèche, maintenant les prix du caoutchouc naturel à un niveau élevé. Par conséquent, le caoutchouc synthétique a partiellement remplacé le caoutchouc naturel dans certaines applications et domaines, se stabilisant à environ 60% de part de marché. En 2021, la production mondiale de caoutchouc naturel était de 13,812 millions de tonnes, tandis que la production de caoutchouc synthétique était d'environ 15,81 millions de tonnes, ce qui indique des niveaux de production similaires pour les deux.
Malgré les progrès continus de la technologie et des performances du caoutchouc synthétique, pourquoi n’a-t-il pas complètement remplacé le caoutchouc naturel ? Cette question déroutante et cruciale se pose alors même que chaque fabricant de caoutchouc synthétique vante les performances supérieures de son produit, affirmant qu'il surpasse de loin le caoutchouc naturel. Cela indique que le caoutchouc naturel présente encore de nombreux avantages irremplaçables en termes de performances.
Le caoutchouc naturel, un produit de la nature, a une structure de chaîne moléculaire et une composition chimique bien plus complexes que les produits synthétisés industriellement, un niveau de complexité que la technologie actuelle ne peut pas reproduire entièrement.
Les principaux avantages du caoutchouc naturel sont les suivants :
- Poids moléculaire plus élevé et structure plus complexe : L'élasticité et la résistance à l'usure supérieures du caoutchouc naturel sont principalement attribuées à sa structure de chaîne moléculaire plus longue et plus complexe. Ces grandes chaînes moléculaires s’entrelacent étroitement, offrant une excellente résistance, résistance à l’usure et à la déchirure. Sous l’effet d’une force extérieure, ces chaînes moléculaires se compriment puis reprennent leur structure d’origine, présentant une élasticité exceptionnelle.
- Structure de chaîne moléculaire plus uniforme : Le composant principal du caoutchouc, le polyisoprène, possède divers isomères dans sa chaîne polymère. Dans le caoutchouc naturel, 100% est la structure cis-1,4, offrant des performances stables et uniformes. En revanche, le caoutchouc synthétisé artificiellement ne peut pas atteindre ce niveau d’uniformité de la structure interne moléculaire.
- Effets positifs des composants inconnus : Outre les molécules de caoutchouc, le caoutchouc naturel contient des protéines, des acides gras, des sucres et d'autres composants. Bien que ceux-ci soient présents en petites quantités, ils peuvent avoir un impact positif sur les propriétés du caoutchouc. Par exemple, le caoutchouc naturel résiste généralement aux basses températures, mais le caoutchouc synthétique ordinaire peut durcir et devenir cassant dans des environnements froids, perdant ainsi son élasticité.
La complémentarité du caoutchouc naturel et synthétique :
En résumé, le caoutchouc naturel présente une résistance mécanique exceptionnellement élevée, une excellente élasticité, une résistance à la fatigue, une résistance à l'usure, une résistance à la corrosion, des propriétés isolantes, une étanchéité à l'air, une imperméabilisation et des capacités d'isolation thermique. Cependant, toutes les propriétés du caoutchouc naturel ne surpassent pas celles du caoutchouc synthétique. Le plus grand avantage du caoutchouc synthétique réside dans sa malléabilité. En fonction de l'application et des propriétés requises, des formulations spécifiques peuvent être utilisées pour améliorer certaines caractéristiques du caoutchouc. Par exemple, le caoutchouc polyuréthane, une variante synthétique, présente une excellente résistance à l'huile, palliant ainsi à la faiblesse du caoutchouc naturel dans ce domaine. De plus, le caoutchouc styrène-butadiène (SBR) résiste mieux à la corrosion chimique, le caoutchouc butadiène (BR) excelle en termes de résistance au froid, à l'usure et à l'élasticité, le caoutchouc chloroprène est bon pour la résistance à l'huile, aux flammes, à l'oxydation et à l'ozone, et le caoutchouc nitrile (NBR) a une bonne résistance à l’huile et au vieillissement.
Dans les applications pratiques, le caoutchouc naturel et le caoutchouc synthétique se complètent bien. Prenez les pneus de voiture, par exemple ; ils sont généralement fabriqués à partir de plusieurs couches de caoutchouc contenant à la fois des variétés naturelles et synthétiques. Ainsi, au niveau technologique actuel, il est impossible que le caoutchouc synthétique remplace complètement le caoutchouc naturel. Cependant, dans certaines applications, le caoutchouc synthétique et le caoutchouc naturel peuvent se substituer l'un à l'autre, et le choix dépend souvent davantage de leur prix. Les arbres à caoutchouc naturel ont un long cycle de culture et une capacité de production limitée, ce qui rend leur coût relativement fixe et généralement plus élevé que celui du caoutchouc synthétique. Cependant, la différence de prix entre les deux n’est généralement pas significative, car le caoutchouc synthétique est également une industrie à forte intensité de capital avec des coûts d’équipement élevés, de longues périodes de récupération des investissements et des prix étroitement liés à ceux des matières premières en amont comme le pétrole et le gaz naturel.
Actuellement, les principaux types de caoutchouc synthétique dont la production mondiale est importante comprennent le caoutchouc styrène-butadiène (SBR), le caoutchouc butadiène (BR) et le caoutchouc isobutylène-isoprène (IIR). La principale matière première de ces caoutchoucs est le butadiène, avec environ 701 TP3T de butadiène mondial utilisé dans la production de caoutchouc synthétique. Le butadiène provient principalement de sous-produits de la production de pétrole et de gaz naturel, sa capacité de production n'est donc pas particulièrement stable et son prix fluctue en fonction des prix du pétrole et du gaz naturel. Bien entendu, les prix du caoutchouc naturel et synthétique s’influencent également mutuellement.
En conclusion, tant du point de vue des performances que des prix, le caoutchouc naturel et le caoutchouc synthétique présentent une forte complémentarité. Ni l’un ni l’autre ne peuvent remplacer complètement l’autre, et grâce aux progrès continus des nouveaux processus et technologies, leurs performances respectives s’améliorent également constamment. Par exemple, Caoutchouc DEF, profondément enraciné dans l'industrie du caoutchouc naturel, a développé des formulations et des procédés uniques qui permettent à ses produits en feuilles de caoutchouc naturel de se concentrer sur le marché haut de gamme. Ces produits présentent des avantages distincts en termes de résistance à l'usure et à l'huile dans les environnements de meulage humides, ce qui les rend particulièrement adaptés à une utilisation comme revêtements en caoutchouc dans divers équipements résistants à l'usure, comme bandes absorbant l'eau et résistantes à l'usure pour les machines de nettoyage des sols, et comme minuterie industrielle résistante à l'usure. ceintures.
