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Synthesekautschuk,

 

Kunstkautschuk, englisch Synthetic Rubber [sɪn'θetɪk 'rʌbə], Abkürzung SR, Sammelbegriff für Thermoplaste mit niedriger Glastemperatur (Kunststoffe), deren Moleküle sich wie bei Naturkautschuk (Kautschuk) durch Vulkanisation weitmaschig vernetzen lassen, sodass weichgummiartige synthetische Elastomere entstehen. Synthesekautschuk wird überwiegend durch Polymerisation hergestellt. Aus der Art der Monomeren ergibt sich die Kautschukklasse. Da eine Doppelbindung der Monomeren bei der Polymerisation verloren geht, können nur die Synthesekautschukklassen mit Schwefel vulkanisiert werden, an deren Aufbau Diene (z. B. Butadien, Isopren) beteiligt sind. Eine Vernetzung von gesättigten Synthesekautschukklassen ist z. B. mit Peroxiden möglich. Innerhalb einer Klasse lassen sich durch Art der Polymerisation, Polymerisationsgrad, Verzweigungsgrad sowie durch Zusatz von Mineralölen, Ruß, Faktis u. a. Stoffen verschiedener, in ihren Eigenschaften sehr unterschiedlicher Synthesekautschuktypen herstellen. Etwa 60 % des Synthesekautschuks werden für die Herstellung von Reifen, 20 % für andere Gummiteile am Kfz verwendet. Der Rest dient zur Herstellung von Matten, Fördergurten, Fußbodenbelägen, Schläuchen, Schuhsohlen u. a.

 

Die größte Bedeutung mit etwa der Hälfte der Synthesekautschuk-Produktion hat Styrol-Butadien-Kautschuk, Abkürzung SBR (englisch styrene-butadiene rubber), ein statistischer Copolymer aus etwa 25 % Styrol und 75 % Butadien. Bei der besonders wichtigen Emulsionspolymerisation, die in der Kälte (Cold Rubber) mit Peroxiden und Eisen(II)-Salzen gestartet wird, fällt ein synthetischer Latex an, der mit Schwefelsäure zur Koagulation gebracht wird. Vulkanisate von SBR sind weniger elastisch als die von Naturkautschuk, haben aber höhere Abrieb- und Wärmebeständigkeit. Polybutadien, Abkürzung BR (englisch butadiene rubber), wird durch Polymerisation von Butadien mit Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt. Seine Vulkanisate zeichnen sich durch besonders hohe Abriebfestigkeit und Elastizität (höher als bei Naturgummi) aus. Durch Copolymerisation von Acrylnitril mit Butadien hergestellter Nitrilkautschuk, Abkürzung NBR (englisch nitrile-butadiene rubber), ergibt Vulkanisate mit hoher Benzin- und Ölbeständigkeit. Sie werden u. a. zur Herstellung von Dichtungen, Schläuchen und im Korrosionsschutz verwendet. Hydrierter Nitrilkautschuk, Abkürzung H-NBR, ist frei von Doppelbindungen und deshalb besonders wärme- und chemikalienbeständig. Butylkautschuk, Abkürzung IIR (englisch isobutylene-isoprene rubber), entsteht durch Polymerisation von Isobuten mit geringen Mengen (1-4 %) Isopren. Seine Vulkanisate zeichnen sich durch sehr geringe Luftdurchlässigkeit aus und werden deshalb für Innenlagen schlauchloser Reifen verwendet. Chloroprenkautschuk, Abkürzung CR (englisch chloroprene rubber), wird durch Polymerisation von Chloropren hergestellt. Er zeichnet sich durch Flammwidrigkeit, Wetter-, Alterungs- und Chemikalienbeständigkeit aus und wird u. a. für Kabelummantelungen und Dichtungen verwendet. Neuerdings werden besonders für Kabelisolierungen chlorfreie Synthesekautschuke wie Äthylen-Vinylacetat-Kautschuk, Abkürzung EVM (englisch ethylene-vinylacetate-polymethylenes), und Äthylen-Acrylat-Kautschuk, Abkürzung EAM (englisch ethylene-acrylate-polymethylenes), bevorzugt. Wachsende Bedeutung hat auch Äthylen-Propylen-Kautschuk, Abkürzung EPM (englisch ethylene-propylene-polymethylenes), der wegen seines gesättigten Charakters mit Peroxiden vernetzt werden muss. Durch geringe Anteile eines Diens können mit Schwefel vulkanisierbare Äthylen-Propylen-Terpolymere, Abkürzung EPDM (früher: APT-Kautschuk; englisch ethylene-propylene-diene-polymethylenes), hergestellt werden. Extrem hohe Wärmebeständigkeit und chemische Resistenz zeigen fluorhaltige Synthesekautschuke; besondere Bedeutung haben die aus Vinylidenfluorid, Tetrafluoräthylen u. a. Fluoralkenen aufgebauten FPM-Typen. Isoprenkautschuk, Abkürzung IR (englisch isoprene rubber), der durch stereospezifische Polymerisation von Isopren mit Ziegler-Natta-Katalysatoren gewonnen werden kann, ist in Konstitution und Konfiguration mit dem Naturkautschuk weitgehend identisch (Stereokautschuk). Zur Herstellung von Siliconkautschuk werden zyklische Organosiloxane (Silicone) in Gegenwart von sauren oder basischen Katalysatoren unter Ringöffnung zur Polymerisation gebracht, wobei je nach Reaktionsbedingungen Heißkautschuke oder Kaltkautschuke entstehen. Die Vulkanisate von Siliconkautschuk (Silicongummi) haben hohe Licht- und Oxidationsbeständigkeit, hohe Kälteflexibilität, geringe elektrische Leitfähigkeit und sind physiologisch neutral. Sie werden für Dichtungen und elektrische Isolierungen bei extremen Temperaturen und für medizinische Artikel verwendet.

 

Geschichte:

 

Das erste Patent auf die Herstellung von Synthesekautschuk aus Isopren wurde 1909 Fritz Hofmann erteilt. Die industrielle Herstellung ging 1916 von Dimethylbutadien (»Methylkautschuk«), Mitte der 20er-Jahre von Butadien aus. Als Aktivator für die Polymerisation diente metallisches Natrium, dessen Wirkung schon seit 1910 bekannt war. Das erste unter der Bezeichnung Buna-S von den I. G. Farben 1929 hergestellte Copolymer aus Butadien und Styrol musste wegen seines zu hohen Polymerisationsgrades vor der Weiterverarbeitung thermisch depolymerisiert werden.

 

Literatur:

 

D. C. Blackley: Synthetic rubbers. Their chemistry and technology (London 1983);

 

Chemistry and technology of rubber, hg. v. A. Vidal u. a. (New York 1984).