SBR

SBR

  • Allgemeine Bezeichnung:
    SBR oder Styrol-Butadien-Kautschuk
  • Überwiegende chemische Struktur:
    Copolymer aus Butadien und Styrol

Anwendungsgebiete

SBR wird vorwiegend im Reifensektor verwendet, wo er Komponenten wie die Seitenwände oder Laufflächen bildet.
Neben diesem Einsatzbereich existieren zahlreiche weitere Anwendungen, wie:

  • Bodenbeläge;
  • Förderbänder;
  • Dämm-/Antivibrationssysteme;
  • Muffen;
  • Mahlwerksbeschichtungen;
  • Behälterbeschichtungen.

SBR verleiht dem Werkstück einen guten Kompromiss zwischen Verschleißfestigkeit, Haftung auf nassem Boden und leichter Verarbeitungsfähigkeit des Rohmaterials.

Allgemeine Eigenschaften

Dieser Kautschuk besitzt gute mechanische Eigenschaften, da er hohe Werte bezüglich Bruchfestigkeit, Widerstandskraft gegen dauerhafte Verformung und elastischer Rückformung, sowie eine gute Resistenz gegen Ermüdung, Zerreißen und Verschleiß besitzt. Außerdem ist er zur Herstellung ungiftiger Produkte geeignet.
Er ist darüber hinaus durch gute dielektrische Eigenschaften charakterisiert, die ihn mit Silikonölen, Wasser und verdünnten Säure-, Salz- und Base-Lösungen kompatibel machen.
Hingegen besitzt er, außer in entsprechend formulierten Mischungen, wenig Beständigkeit gegen Sauerstoff, Ozon, UV-Strahlen und Oxidationsmittel; er ist außerdem inkompatibel mit mineralischen, pflanzlichen und tierischen Ölen, aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen sowie Chlorkohlenwasserstoffen.
Die Betriebstemperaturen liegen zwischen -45 und +100 °C, mit niedriger Wärmeresistenz und keiner Flammfestigkeit, während die Kälteflexibilität gut ist, begingt durch die Glasübergangstemperatur bei -60 °C.
SBR wird durch Polymerisation der Basis-Monomere in Emulsion hergestellt. Für die industrielle Synthese werden zwei Verfahren verwendet:

  1. Warmpolymerisation: bei 50 °C werden zur Herstellung des radikalischen Initiators Kaliumpersulfat und ein Thioalkohol genutzt:
    K2S2O7 + 2 RSH → KHSO3 + KHSO4 + 2 RS·
  2. Kaltpolymerisation: bei 5-8 °C wird der radikalische Initiator durch die Redox-Reaktion zwischen einem Hydroperoxid und Eisenionen generiert:
    ROOH + Fe2+ → Fe3+ + OH– + RO·

In beiden Fällen copolymerisiert das Butadien mit dem Styrol, vor allem in 1,4 (cis und trans), aber auch in 1,2.

BR

BR

  • Allgemeine Bezeichnung:
    Polybutadien
  • Überwiegende chemische Struktur:
    1,4 cis butadiene

Anwendungsbereiche

Es wird zur Herstellung von Fahrzeugreifen eingesetzt. Weitere allgemeine Anwendungen sind in der Herstellung von Kautschukprodukten zu finden, wie Schuhsohlen oder Förderbänder für Industrieanlagen. Es ist außerdem ein Zusatzstoff in der Produktion von Polystyrol und ABS.

Allgemeine Eigenschaften

Polybutadien ist ein Synthesekautschuk mit hohem Abriebswiderstand. Seine niedrige TG verleiht ihm eine Rückprall-Elastizität von 80%. Chemisch ist Polybutadien ein Polymer, das aus monomeren Einheiten von cis-1,4-Butadien besteht. Die Polymerisation ist von den Reaktionsbedingungen, insbesondere den verwendeten Katalysatoren abhängig. Die durch die Doppelbindungen bedingte Brückenbildung ist von der Elastizität des Polymers abhängig. Die für Polybutadien eingesetzte Vulkanisationsmethode, um die chemisch physikalischen und mechanischen Eigenschaften weiter zu verbessern, ist abhängig vom Anwendungszweck.
Je nach Anteil der spezifischen isomeren Subeinheiten werden folgende Kategorien von Polybutadien erhalten

  • Hoch-cis-haltiges: Polybutadien besteht aus einem großen Anteil an cis-Einheiten (>93%) und geringen Vinylanteilen (<4%). Es wird mit Ziegler-Natta-Katalysatoren synthetisiert und seine Eigenschaften variieren je nach verwendetem Metall. Die mechanische Resistenz reicht von niedrig bis hoch.
  • Niedrig-cis-haltiges: Polybutadien wird mit einem Alkyllithium-Katalysator hergestellt (z.B. n-Butyllithium) und enthält normalerweise 40% cis, 50% trans und 10% Vinyl. Es wird als Zusatzstoff für andere Kunststoffe verwendet.
  • Hoch-vinylhaltiges: Polybutadien wird mit einem Alkyllithium-Katalysator synthetisiert und enthält über 70% Vinyleinheiten. Es wird für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Reifen verwendet. Eine besondere Type mit einem Vinylanteil von 90% und syndiotaktischer Konfiguration wird von einer japanischen Firma vertrieben und stellt ein thermoplastisches Elastomer (bei Raumtemperatur) dar.
  • Hoch-trans-haltiges: Polybutadien wird mit ähnlichen Katalysatoren wie Hoch-cis-haltiges Polybutadien hergestellt. Der kristalline Kunststoff (nicht elastisch) schmilzt bei 80 °C und wurde zur Golfballherstellung verwendet.
  • Metallocen-Polybutadien: wurde kürzlich von japanischen Forschern synthetisiert. Es verwendet ein Metallocen als Katalysator wodurch eine sehr variable Proportion von cis/trans/vinyl-Einheiten ermöglicht wird.

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