Butadien-Kautschuk

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Polymere aus 1,3-Butadien (schematische Präsentation)[1]
Cis-1,4-Polybutadiene V.1.png
Ausschnitt aus einer Polymerkette von cis-1,4-Polybutadien. Eine C4-Einheit ist blau markiert.
Trans-1,4-Polybutadiene V.2.svg
Ausschnitt aus einer Polymerkette von trans-1,4-Polybutadien. Eine C4-Einheit ist blau markiert.
Isotactic-1,2-Polybutadiene V.1.png
Ausschnitt aus einer Polymerkette von isotaktischem-1,2-Polybutadien. Eine C4-Einheit ist blau markiert. In den Seitenketten erkennt man die Vinylgruppen.
Syndiotactic-1,2-Polybutadiene V.1.png
Ausschnitt aus einer Polymerkette von syndiotaktischem-1,2-Polybutadien. Eine C4-Einheit ist blau markiert. In den Seitenketten erkennt man die Vinylgruppen.
70 % des weltweit produzierten Polybutadiens werden für die Herstellung von Reifen verbraucht.

Butadien-Kautschuk (Kürzel BR vom englisch Butadiene Rubber), auch BuNA (Butadien-Natrium-Polymerisat) gehört zu den Elastomeren. Es ist das im Bezug auf den globalen Verbrauch zweitwichtigste synthetische Elastomer, im Jahr 2012 machte BR in etwa ein Viertel des Marktvolumens aus[2].

Herstellung[Bearbeiten]

Butadien-Kautschuk kann mittels anionischer koordinativer Polymerisation aus 1,3-Butadien hergestellt werden. Je nach verwendetem Katalysator entsteht Polybutadien mit unterschiedlichen Anteilen an Polymeren mit der 1,4- Verknüpfung (cis und trans) oder der 1,2-Verknüpfung mit den Vinylgruppen in der Seitenkette. In der Praxis entstehen also Makromoleküle mit verschiedenen Verknüpfungsarten in der Kette (siehe Tabelle).

cis-1,4-Polybutadien (%) trans-1,4-Polybutadien (%) 1,2-Polybutadien (%)
Neodym 98 1 1
Cobalt 96 2 2
Nickel 96 3 1
Titan 93 3 4
Lithium 10 bis 30 20 bis 60 10 bis 70

Ein anderes Verfahren ist die radikalische Emulsionspolymerisation.[3]

1949 gelang in einem Kaltpolymerverfahren (5 °C) die Herstellung von Polybutadien mit brauchbaren kautschuk-technologischen Eigenschaften. Als Katalysator wird ein Redoxsystem (Hyperperoxid, Na-Formaldehydsulfat und Fe(II)-Komplexe) verwendet. Fett- und Harzsäuren kommen als Emulgatoren zum Einsatz. Um den Verzweigungsgrad gering zu halten, wird die Reaktion bei 60 % Umsatz gestoppt. Das so hergestellte Polybutadien besitzt folgende Mikrostruktur:

14 % cis-1,4-Polybutadien
69 % trans-1,4-Polybutadien
17 % 1,2-Polybutadien

Eigenschaften[Bearbeiten]

Polybutadien besitzt eine hervorragende Elastizität und ist im Temperaturbereich von - 80 °C bis 90 °C einsetzbar. Butadien-Kautschuk besitzt auch ohne Füllstoffe eine gute Festigkeit (ähnlich wie Naturkautschuk), eine hervorragende Abriebfestigkeit, wenn gefüllt und vulkanisiert auch eine hohe Rissbeständigkeit. Zur Verbesserung der Eigenschaften und der Verarbeitbarkeit wird Poly(butadien) mit Naturkautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk SBR versetzt. Es findet Verwendung in KFZ-Reifen und Golfballkernen.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. M. D. Lechner, K. Gehrke und E. H. Nordmeier: Makromolekulare Chemie, 4. Auflage, Birkhäuser Verlag, 2010, S. 29, ISBN 978-3-7643-8890-4.
  2. Arne Peters: Elastomermarkt mit Perspektive. Meldung in der K-Zeitung vom 24. Juni 2013.
  3. Kautschuk Technologie: Werkstoffe, Verarbeitung, Produkte von Fritz Röthemeyer, 2006, Hanser Verlag, Seite 85f.