《高分子物理》课程教学资源（文献资料）橡胶弹性——Chemie in nserer Zeit - 2009 - Kloppenburg - Das elastische Jahrhundert Synthesekautschuke

DOI 10 Synthesekautschuke Das elastische ahrhundert 43 nterScience 9.43.392-40e

DOI: 10.1002/ciuz.200600515 Synthesekautschuke Das elastische Jahrhundert HEIKE KLOPPENBURG | THOMAS GROß | MARTIN MEZGER | CLAUS WRANA Abb. 1 Zahnriemen aus Kautschuk 392 | © 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Chem. Unserer Zeit, 2009, 43, 392 – 406 15213781, 2009, 6, Downloaded from https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ciuz.200600515 by Guangdong University Of Technology, Wiley Online Library on [14/03/2023]. See the Terms and Conditions (https://onlinelibrary.wiley.com/terms-and-conditions) on Wiley Online Library for rules of use; OA articles are governed by the applicable Creative Commons License

KAUTSCHUK AUS DER INDUSTRIE Am 12.September 1909 wurde das erste Dabei mussen ihre Elastizitit und ihre Belastbarkeit ube brauchbare Verfahren zur Herstellung syn- dic gesamte Lebe mglichst auf konstant hohem Ni thetischer Kautschuke patentiert.Uber die Jahrzehnte haben sich kunstliche Elas- tomere zu ausgesprochenen Hochleis- O-Ringe tungswerkstoffen gemausert.Heute ist unkt pemirn Aufgabe fur ausgesprocher ne Spezialisten die den Werkstoff bis auf die Molekul- ebene beherrschen mussen. Stillstande aus Wartungsgrinden umso starker ins Gewicht. je produktiver eine Maschine ist Naturkautschuk reicht oft nicht it em rKautschuvon der zenplitze cinnchmen.Bei kaum einem modernen Werk. er Werkstoff versprodet unter dem Einfluss von Sonnen cht und Hitze. sind oft in einem unscheinbaren Schw gehalten und ver icht und wrme quervemetzt und durch spalten richten i en konnen Die genen (Abbildung 2). wie etwa Olen. JMMI-KNOW-HOW IN DER PRAXIS:SCHLAUCHE FOR ENTSTICKUNGSKATALYSATOREN in den aboo on D sich uf die Dichi uf d h a die mit best ten hon sich o e die nis hedertet dass die ve rden durch aben den Sprung neateaoceethomortioiof ungen. Chem.Unserer Zeit,, www.chiuz.d 0Wiley-VCH Verlag GmbHCo.KGaA.Weinheim393

Chem. Unserer Zeit, 2009, 43, 392 – 406 www.chiuz.de © 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim | 393 KAUTSCHUK | AUS DER INDUSTRIE Am 12. September 1909 wurde das erste brauchbare Verfahren zur Herstellung syn￾thetischer Kautschuke patentiert. Über die Jahrzehnte haben sich künstliche Elas￾tomere zu ausgesprochenen Hochleis￾tungswerkstoffen gemausert. Heute ist die Entwicklung neuer Gummitypen eine Aufgabe für ausgesprochene Spezialisten, die den Werkstoff bis auf die Molekül￾ebene beherrschen müssen. Gäbe es eine Hitparade verkannter Hochleistungswerk￾stoffe – Synthesekautschuke würden darin einen der Spitzenplätze einnehmen. Bei kaum einem modernen Werk￾stoff laufen öffentliche Wahrnehmung und Leistungsfähig￾keit derart auseinander. Kein Wunder: Bauteile aus Gummi sind oft in einem unscheinbaren Schwarz gehalten und ver￾richten ihre Arbeit – abgesehen vielleicht von Vorzeige-An￾wendungen wie Reifen und Sportschuhen – als Dichtun￾gen, Schläuche und Dämpfungselemente eher im Verbor￾genen (Abbildung 2). GUMMI-KNOW-HOW IN DER PRAXIS: SCHLÄUCHE FÜR ENTSTICKUNGSKATALYSATOREN | Stickoxide in den Abgasen von Dieselmotoren las￾sen sich neutralisieren, indem man sie mit Ammo￾niak selektiv zu Stickstoff und Wasser abreagieren lässt. Sogenannte SCR-Katalysatoren nutzen hier￾zu wässrige Harnstofflösungen (AdBlue®) als NH3- Quelle. Um diese vom Tank zum Katalysator zu transportieren, ist die Technik auf Schläuche aus chemikalienbeständigen Spezialkautschuken an￾gewiesen. Denn Harnstoff ist als sekundäres Amin eine in wässriger Lösung schwach alkalisch wir￾kende Verbindung, die mit bestimmten Substraten wie etwa Polychloropren (CR), chloriertem Poly￾ethylen (CM) oder chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM) unerwünschte chemische Reaktionen einge￾hen kann. Ammoniak selbst, das Harnstoff-Lösun￾gen schon bei moderat erhöhten Temperaturen um 90 °C einen stechenden Geruch verleiht, ist ein noch aggressiveres Agens. Eine weitere Einschränkung ergibt sich aus der Empfindlichkeit schwefelvernetzter Gummis ge￾genüber basischen Stickstoff-Verbindungen. Amine können eine ruhende Vulkanisation aktivieren, al￾so die Sulfidbrücken, die die Kautschukmoleküle untereinander verbinden, aufbrechen: Dabei wer￾den längere Brücken zu Gunsten mehrerer kürzerer abgebaut, was im Ergebnis bedeutet, dass die Ver￾netzungsdichte im Elastomer zunimmt. Durch die￾se Nachvernetzung wird der Gummi mit der Zeit härter, im Extremfall spröde. Auch die elastischen Eigenschaften derart beeinträchtigter Teile lassen nach, was sich negativ auf die Dichtungseigen￾schaften auswirken kann; daher muss auf die ver￾breitete Schwefelvernetzung verzichtet werden. Weitere Einschränkungen ergeben sich aus der Empfindlichkeit des Katalysators, der den Harn￾stoff letztlich in den eigentlich wirksamen Ammo￾niak zersetzt bzw. die Stickoxide im Abgasstrom zu Stickstoff und Wasser komproportioniert. Der Ge￾halt an Verarbeitungshilfsmitteln, die aus dem Gummi herausgelöst und in Kontakt mit dem Ka￾talysator kommen könnten, ist bei der Herstellung von Harnstoff-führenden Schläuchen also auf das unbedingt nötige Maß zu vermindern. Insbesonde￾re Weichmacher sind hier kritisch zu betrachten. Die eingesetzten Basiselastomere sollten die nöti￾gen Verarbeitungs- und Endeigenschaften – also gute Mischbarkeit, damit niedrige Viskosität und die gewünschte Endhärte – auch ohne Zusatz die￾ser Additive mitbringen. Und zwar über ein sehr weites Temperaturspektrum, denn die weichma￾cherfreien Schläuche dürfen selbstverständlich auch bei tiefen Temperaturen nicht verspröden. Eine Lösung stellen peroxidvernetzte Vulkanisa￾te aus EPDM-Kautschuk dar. Die mechanischen Ei￾genschaften peroxidisch vernetzter Vulkanisate aus diesem Elastomer werden durch Kontakt mit Harnstoff-Lösungen kaum beeinträchtigt. Erste Schläuche aus diesem Material haben den Sprung in den Markt bereits geschafft. Unscheinbare HighTech-Anwendung: Spezialschläuche aus EPDM für Harnstoff￾lösungen. Dabei müssen ihre Elastizität und ihre Belastbarkeit über die gesamte Lebensdauer möglichst auf konstant hohem Ni￾veau erhalten bleiben; auch an Abrieb-, Einreiß- und Wei￾terreißfestigkeit werden immer höhere Ansprüche gestellt. Selbst unscheinbare Allerwelts-Gummiartikel wie O-Ringe rücken mit steigenden Maschinenleistungen mehr und mehr in den Mittelpunkt des Interesses. Denn produktive￾re Anlagen sind nicht selten auch heißer als weniger leis￾tungsfähige – darum überfordern sie einfache Gummitypen unter Umständen schneller. Zugleich fallen die Kosten für Stillstände aus Wartungsgründen umso stärker ins Gewicht, je produktiver eine Maschine ist. Naturkautschuk reicht oft nicht Mit dem Ur-Kautschuk von der Plantage – dem Naturkaut￾schuk – stößt man schon lange an technische Grenzen. Die￾ser Werkstoff versprödet unter dem Einfluss von Sonnen￾licht und Hitze. Ursache dafür sind die ungesättigten Na￾turkautschuk-Moleküle, deren Doppelbindungen durch UV￾Licht und Wärme quervernetzt und durch Ozon gespalten werden können. Die unpolare Natur der NR-Moleküle macht Gummi aus Naturkautschuk zudem anfällig gegen Quellung in chemisch verwandten Kohlenwasserstoffen wie etwa Ölen. 15213781, 2009, 6, Downloaded from https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ciuz.200600515 by Guangdong University Of Technology, Wiley Online Library on [14/03/2023]. 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Zwar kann cinigen Nachteilen des Naturkautschuks zu auch bei der Ober g von Kraften sind Gummiwerk nindest zeitweili durch Additive b egegnet werden toffe gefragt:Das Paradebeispiel hierfur sind Zahnricme en abfangen bevor sie en die nicht nur iarmemissione nken Gum imolekule angreifen.das Material aber schutzl angfristig auch die eiten exakter e halten al sich einige der nachteile des gun sind Der vorteil ich hie ntage jedoch schon auf Molekul u.a.in einem geringeren Kraftstoffve stog der Motore Elastomere im Auto mer aus HNBR-Kautschuk erreiche den michte. nicht lange suc Blick in von run 000Ws hzvklen unter cinc 130 ind in Anp denn och i vor Z ragt (ein mag fur das setzverhal nicht nur mit hober Hitz denn diese durch Sch nug sinc um auf digen De nka CR mit vorz grei der Elbe elder die aften des M als igens durct das uch C von A ganze Reihe von ren Werl den oft mi nen ist, hergestellt we beiten.der n Betrieb me ndert Grad heig wird.reicht auch e Ge Di BR). u40 teilen:In die Zcit vor und nach der Entdcckung de an b zderehdhnknsengenol 1903 Bestandigkei e mangelnde Haltbarke Unter der Motorhaube wird Nitrilkautschuk in ver fragt.Zunichst war es jedoch cher der hohe Preis des Na enen Dicht n wie dukts,der das Direktorium der Elberfelder Farbenf. Ringen einge cn.der bis zun 394 2009 Wile lag Co.KGaA We Cher Uns Zet,2009.43.392-406

394 | © 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.chiuz.de Chem. Unserer Zeit, 2009, 43, 392 – 406 Zwar kann einigen Nachteilen des Naturkautschuks zu￾mindest zeitweilig durch Additive begegnet werden. Ein Beispiel hierfür sind Ozonschutzwachse, also Chemikalien, die aggressive Sauerstoffverbindungen abfangen, bevor sie die Gummimoleküle angreifen, das Material aber schutzlos lassen, sobald sie verbraucht sind. Mit Synthesekautschuken lassen sich einige der Nachteile des Gummirohstoffs von der Plantage jedoch schon auf Molekül￾ebene korrigieren. Elastomere im Auto Wer Beispiele für die Performance mo￾derner Hochleistungskautschuke fin￾den möchte, muss nicht lange suchen: Es reicht ein kurzer Blick ins Auto. Scheibenwischer etwa müssen über 500.000 Wischzyklen unter einem er￾heblichen Anpressdruck standhalten und verbringen den größten Teil ihres Lebens dennoch im Wartezustand. Hier sind also dauerhafte Elastizität und ein geringer Druckverformungsrest ge￾fragt (ein Maß für das Setzverhalten, den Gummi nach Druckbelastung er￾leidet); zudem eine hohe Beständigkeit gegenüber Rissen, denn diese würden sich sofort durch Schlieren bemerkbar machen. Heute kommen hier vor allem Polychloroprenkautschuke (CR) zum Einsatz: Diese einreißbeständigen Elas￾tomere zeigen gute Dynamikeigen￾schaften, sind abriebfest und kältefle￾xibel; die Gleiteigenschaften des Ma￾terials auf Glas werden übrigens durch Chlorierung verbessert. Auch Gelenke von Antriebswellen werden oft mit fettgefüllten Gummi￾manschetten umgeben, die in der Re￾gel aus Polychloropren hergestellt wer￾den. Da diese Bauteile jedoch häufig in unmittelbarer Nähe des Abgaskatalysators arbeiten, der im Betrieb mehrere hundert Grad heiß wird, reicht auch dieses Material nicht mehr überall aus. Seit kurzem kommen hier daher auch hydrierte Nitrilkautschuke zum Einsatz (HNBR), deren Dauereinsatztemperaturen um bis zu 40 °C höher als die von Polychloropren-Kautschuk (CR) liegen. In Fensterdichtungen kommt dagegen meist EPDM-Kaut￾schuk zum Einsatz, der sich dank seines gesättigten Mole￾külrückgrats durch eine Polyolefin-ähnliche Beständigkeit gegen UV-Licht und Ozon auszeichnet. Unter der Motorhaube wird Nitrilkautschuk in ver￾schiedenen Dichtungen wie Radialwellendichtringen sowie Flachdichtungen im Gummi-Metallverbund oder auch O￾Ringen eingesetzt, die neben verschiedenen Ölen und Kraft￾stoffen auch aggressive Verbrennungsabgase und Dauer￾einsatztemperaturen von bis zu 120 °C überstehen. Und auch bei der Übertragung von Kräften sind Gummiwerk￾stoffe gefragt: Das Paradebeispiel hierfür sind Zahnriemen aus gewebeverstärktem, beschichteten Hochleistungselas￾tomeren, die nicht nur Lärmemissionen senken, sondern langfristig auch die Ventilsteuerzeiten exakter einhalten als Metallketten, die durch Verschleiß einer allmählichen Län￾genänderung unterworfen sind. Der Vorteil zeigt sich hier u.a. in einem geringeren Kraftstoffver￾brauch und damit geringerem CO2-Aus￾stoß der Motoren. Aktuelle Zahnrie￾men aus HNBR-Kautschuk erreichen mittlerweile nahezu Motorlebensdau￾er (Abbildung 1). Schläuche von Servolenksystemen wiederum müssen Drücken von rund 300 bar standhalten – bei Temperatu￾ren um 130 °C und in Kontakt mit ag￾gressiven Öl-Additiven, die die Hy￾draulikflüssigkeiten unter diesen Be￾dingungen vor Zersetzung bewahren. Auch diesen verschärften Bedingungen werden hydrierte Nitrilkautschuke ge￾recht, die nicht nur mit hoher Hitze￾beständigkeit und guter Haftung zum Festigkeitsträger Polyamid aufwarten, sondern auch dynamisch belastbar ge￾nug sind, um auf die ständigen Deh￾nungen des Servolenkschlauchs nicht mit vorzeitiger Materialermüdung zu reagieren. In Bremsschläuchen greift man dagegen oft zu EPDM, das mit der polaren Bremsflüssigkeit besser klar￾kommt als Nitrilkautschuk. Dieser erste Überblick zeigt, dass „Gummi“ nur ein Oberbegriff für eine ganze Reihe von elastomeren Werk￾stoffen ist, die sich äußerlich zwar glei￾chen, dabei jedoch mit stark abwei￾chenden Materialeigenschaften auf￾warten, um den steigenden Anforde￾rungen der Technik gerecht zu werden. Die Geschichte des Synthesekautschuks Die Geschichte des Werkstoffs Gummi lässt sich in zwei Phasen teilen: In die Zeit vor und nach der Entdeckung des Synthesekautschuks durch Fritz Hofmann bei den Elberfel￾der Farbenfabriken vorm. Friedr. Bayer & Co. im Jahre 1909. Die mangelnde Haltbarkeit von NR-Gummi ist ein altes Problem: Schon Anfang des 20. Jahrhunderts war Abhilfe ge￾fragt. Zunächst war es jedoch eher der hohe Preis des Na￾turprodukts, der das Direktorium der Elberfelder Farbenfa￾briken vorm. Friedr. Bayer & Co. im Jahr 1906 einen Preis von 20.000 Mark ausrufen ließ für denjenigen, der bis zum 1. November 1909 „ein Verfahren zur Herstellung von Kaut￾schuk oder eines vollwertigen Ersatzes findet“. Das Preis￾Abb. 3 Fritz Hof￾mann, leitender Chemiker in der Farbenabteilung der Elberfelder Far￾benfabriken vorm. Friedr. Bayer & Co. gilt heute als Erfin￾der des ersten technisch brauch￾baren Synthese￾kautschuks. Abb. 2 High End￾Gummi ist im All￾tag überall vor￾handen. In Espres￾somaschinen zum Beispiel würde Na￾turkautschuk nicht nur durch die Hit￾ze, sondern auch durch Kaffeesäu￾ren und Fette schnell in Mitlei￾denschaft gezogen werden. (Alle Bilder: LANXESS) 15213781, 2009, 6, Downloaded from https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ciuz.200600515 by Guangdong University Of Technology, Wiley Online Library on [14/03/2023]. See the Terms and Conditions (https://onlinelibrary.wiley.com/terms-and-conditions) on Wiley Online Library for rules of use; OA articles are governed by the applicable Creative Commons License

KAUTSCHUK AUS DER INDUSTRI geld war durchaus betrachtlich:Schon fur 50 Mark bekam in geringen Mengen verfugbar.Augerdem musste Hofmanr sich eingestehen,dass sich sein Polyisopren mit dem na ag-und an der mangelnden Stere die Btes Problem:N. sation wurde scine ngen im Auch wusste man.dass die Ketter er gehorchen.dirfte in Hofm anns chen Mat n-Bau einen be rgeherrscht haber 2-Methylbu seit dem zw ber wie man dies sel zu tolg de rst kurz nach seinen versuchen mi der -polymerisi Mehr noch:De 123.Di hvl-I 3 Naturgummi-Bau adien)crsetzte indung schwe t wer amengen-La und wa hatten bei der Formulierung ihre ich.Das benotigte ollte ub solle ur pnm n Erfolg de wi iner form zu e in eine k tion die er det schen Landwir ren,die Ka k nicht unihnlic urchaus zutraute. r fand mar ren wurde am 12.Sep damit doch noch von der Kohle atheit gilt in de ren lieg sich in er bb.5 Methyl- warmten Blechdosen uber Wochen erste tec Vom Polyis opren zum Methylkautschuk Substanz polymeris en,die je nach Reaktionstemperatu sopren war letztli nn p-Kresol war nu Mengen eines gummiela zu experimer em.Unserer Zeit, 2009.43,392- 40 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH Co KGaA.Weinheim 395

Chem. Unserer Zeit, 2009, 43, 392 – 406 www.chiuz.de © 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim | 395 KAUTSCHUK | AUS DER INDUSTRIE geld war durchaus beträchtlich: Schon für 50 Mark bekam man um 1900 einen Herrenanzug. Fritz Hofmann, leitender Chemiker in der Pharmaabteilung des Unternehmens, nahm die Herausforderung an. Dabei konnte er höchstens nebu￾löse Vorstellungen von der Aufgabe gehabt haben, die auf ihn wartete (Abbildung 3). Hofmanns größtes Problem: Na￾turkautschuk wurde seinerzeit zwar in vielen Laboratorien untersucht. Auch wusste man, dass die Ketten￾moleküle dieses elastischen Materi￾als aus zahllosen aneinandergereih￾ten Isopren-Bausteinen bestanden. Isopren selbst, also 2-Methylbuta- 1,3-dien, kannte man sogar schon seit dem zweiten Drittel des 19. Jahrhunderts. Aber wie man dieses Monomer in Anlehnung an das na￾türliche Vorbild im Labor aneinan￾derreihen, also „polymerisieren“ könnte, das war noch niemandem so recht klar. Mehr noch: Der geheimnisvolle „Naturgummi-Bau￾stein“ Isopren war in Reinform nur schwer zu bekommen. Mit einer Kleinmengen-Laborsynthese wäre Hofmann zudem nicht geholfen ge￾wesen, denn die Bayer-Direktoren hatten bei der Formulierung ihrer Herausforderung eine wichtige Ne￾benbedingung aufgestellt: Der Ein￾standspreis des Materials solle sich bei „höchstens zehn Mark für prima Ware pro Kilo“ einpendeln. Dennoch hatte Hofmann Erfolg: Ihm gelang es nicht nur, Isopren aus p-Kresol, einem Bestandteil des Kohlenteers, in reiner Form zu er￾halten und durch allmähliches Er￾hitzen in geschlossenen Behältern in eine klebrige Masse zu überfüh￾ren, die Kautschuk nicht unähnlich war. Das Patent Nr. 250 690 für die￾ses Verfahren wurde am 12. Sep￾tember 1909 erteilt – also vor hun￾dert Jahren (Abbildung 4). Hof￾manns Pionierarbeit gilt in der westlichen Welt als die Geburts￾stunde des Synthesekautschuks. Vom Polyisopren zum Methylkautschuk Bis Hofmanns Idee zu einem wirklich brauchbaren – und vor allem wirtschaftlich verwertbaren – Kautschuk führte, dauerte es allerdings noch ein wenig: Die Herstellung von Isopren war letztlich nicht profitabel, denn p-Kresol war nur in geringen Mengen verfügbar. Außerdem musste Hofmann sich eingestehen, dass sich sein Polyisopren mit dem na￾türlichen Vorbild nicht messen konnte. Es ist zu vermuten, dass dies an einer zu breiten Molekulargewichtsverteilung lag – und an der mangelnden Stereo￾selektivität der sehr wahrscheinlich thermisch/radikalisch induzierten Po￾lymerisation: Während die Doppel￾bindungen im natürlichen Vorbild ei￾nem strengen cis-Verknüpfungsmus￾ter gehorchen, dürfte in Hofmanns Polyisopren eine statistische Vertei￾lung aus cis-, trans- und vinyl-Ver￾knüpfungen vorgeherrscht haben – mit erheblichen Konsequenzen für die makroskopischen Eigenschaften des Polymers (s.u.). Den Schlüssel zum Erfolg des Syn￾thesekautschuks fand Hofmann daher erst kurz nach seinen Versuchen mit der patentierten Polyisoprensynthese, indem er Isopren als Monomer durch Methylisopren (2,3-Dimethyl-1,3-bu￾tadien) ersetzte. Diese Verbindung konnte zum Beispiel über die „Dime￾risierung“ von Aceton hergestellt wer￾den und war damit für die Chemiker zu dieser Zeit auch im großtechni￾schen Maßstab etwas leichter erhält￾lich. Das benötigte Aceton sollte üb￾rigens zunächst durch die katalytische Zersetzung von Essigsäure hergestellt werden, die letztlich auf mikrobiolo￾gischem Wege aus Gärungsalkohol ge￾wonnen werden sollte. Carl Duisberg, Leiter der wissenschaftlichen Versu￾che bei Bayer und Mentor Hofmanns, rechnete noch 1910 aus, dass zur De￾ckung des damaligen Weltbedarfs an Kautschuk etwa 1.200 Millionen Liter Spiritus erforderlich seien – eine Pro￾duktion, die er deutschen Landwirten durchaus zutraute. Später fand man jedoch einen anderen Weg, der über Acetylen (Ethin) aus Calciumcarbid und damit doch noch von der Kohle zum Aceton führte. Methylisopren ließ sich in er￾wärmten Blechdosen über Wochen und Monate bei Temperaturen zwi￾schen 30 und 70 °C zu einer klebrigen Substanz polymerisieren, die je nach Reaktionstemperatur mal weicher und mal härter war, aber immer elastisch: Me￾thylkautschuk. Damit hatten die Ingenieure zum ersten Mal in der Gummigeschichte die Möglichkeit, mit größeren Mengen eines gummielastischen Materials zu experimen￾Abb. 5 Methyl￾kautschuk war der erste technisch ge￾nutzte Synthese￾kautschuk. Abb. 4 Mit diesem Patent auf ein Ver￾fahren zur Herstel￾lung synthetischen Kautschuks be￾gann die Geschich￾te der modernen Gummiwerkstoffe. 15213781, 2009, 6, Downloaded from https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ciuz.200600515 by Guangdong University Of Technology, Wiley Online Library on [14/03/2023]. See the Terms and Conditions (https://onlinelibrary.wiley.com/terms-and-conditions) on Wiley Online Library for rules of use; OA articles are governed by the applicable Creative Commons License

AUSCEWAHLTE SYNTHESEKAUTSCHUKE ACM Acrylot-Koutschuk t)-/ 1: reich von-25 at-k t 内 t)<t ster no Chukss (n <<mi schuke im Uberblick.Anteile 5 (re G LANXESS) en-Kc igter Rest) Abkurzung fur_Ethylen-Pr en-Dier r Nit koutschuk ous den Mo 6200 Age hend NR Nat -der. t ga UV-Lich da sei st Als ngs-und enbe- das vorh tdien-KoutschkMod ontrolle tibe et b 396 009 Wiley-VCH Verlag GmbHCo.KGaA.Weinheim chluz.de Chem.Unserer Zeit,09.4,39-406

396 | © 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.chiuz.de Chem. Unserer Zeit, 2009, 43, 392 – 406 AUSGEWÄHLTE SYNTHESEKAUTSCHUKE | Die im Text genannten Abkürzungen für Synthese￾kautschuke entsprechen der weit verbreiteten Kau￾tschuk-Nomenklatur nach ISO 1629: 1995 (E). Aus￾nahme: EVM/EVA (s.u.). ACM Acrylat-Kautschuk. Einsetzbar im Tempera￾turbereich von –25 bis 170 °C; wird auf Grund sei￾ner guten Beständigkeit gegen Schweröle zum Bei￾spiel in Ölschläuchen eingesetzt. AEM Ethylen-Acrylat-Kautschuk, zeichnet sich durch eine gute Witterungsbeständigkeit aus; Ein￾satzbereiche: Schuhe, Dichtungen, Kabelmäntel, Ölschläuche. BR Polybutadienkautschuk – einer der ältesten Synthesekautschuke überhaupt: BR wurde bereits Ende der 20er Jahre zum ersten Mal synthetisiert. Heute gilt dieser Kautschuk als einer derjenigen, die dem Naturkautschuk in Sachen Elastizität am nächsten kommen – dank moderner Katalysato￾ren, die das wichtige cis-Verknüpfungsmuster na￾hezu so streng durchhalten wie die Natur. CR Polychloroprenkautschuk – ein Synthesekau￾tschuk aus Chloropren, 2-Chlor-1,3-Butadien. CR zeichnet sich durch gute chemische Beständigkeit sowie Robustheit gegenüber Witterungseinflüssen, Alterung und Ozon aus. Der Kautschuk ist Basis vieler Klebstoffe, kommt aber auch in Taucheran￾zügen, Riemen und Luftfedern zum Einsatz. CSM Chlorsulfoniertes Polyethylen; widerstands￾fähig, temperaturbeständig und reißfest. CSM wird vor allem in Dichtungen, Membranen, Folien, Wal￾zenbezügen und Kabelmänteln verwendet. ECO Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk findet sich hauptsächlich in der Zwischen- und Außen￾schicht von Kraftstoffschläuchen. EPDM Abkürzung für „Ethylen-Propylen-Dien Rubber“, ein Terpolymer aus zwei Alkenen und we￾nigen Prozent eines Diens, das im Elastomer die für die Vulkanisation nötigen Doppelbindungen bereit￾stellt. Auf Grund der nahezu gesättigten Molekül￾kette hohe Witterungs-, Hitze- und Ozonbeständig￾keit. Das „M“ in der Kurzbezeichnung steht für „Methylen-Hauptkette“ und deutet die weitgehend gesättigte Natur des Polymers an. EVM/EVA Kurzbezeichnung für Kautschuke aus den Monomeren Ethylen und Vinylacetat (VA). Be￾sonderheit: Lässt sich bei Temperaturen von bis zu 170 °C einsetzen und zeigt eine vergleichsweise ho￾he Polarität, die durch variable VA-Gehalte in wei￾ten Bereichen eingestellt werden kann. Korrekt ist eigentlich die Bezeichnung EVM – auch hier zeigt das „M“ das Vorhandensein eines gesättigten Mo￾lekülrückgrats an; aus historischen Gründen hat sich jedoch EVA eingebürgert. Die Bezeichnung EVM wird heute in erster Linie für Kautschuke mit besonders hohen Vinylacetat-Anteilen verwendet. ESBR Emulsions-Styrolbutadien-Kautschuk – die „Urform“ des Reifenkautschuks SBR. FKM Sammelbegriff für Fluorkautschuke; diese Synthesekautschuke überstehen Dauergebrauch￾stemperaturen von bis zu 200 °C und sind ausge￾sprochen robust gegenüber Ozon und Sauerstoff, aber auch gegenüber vielen unpolaren Agenzien wie Ölen, Lösemitteln und Hydraulikflüssigkeiten. IIR Kurzbezeichnung für Butylkautschuk, also ein Copolymer aus Isobuten und wenigen Prozent Iso￾pren. IIR ist gasundurchlässig (durch die vielen sei￾tenständigen Methylgruppen, die den Raum zwi￾schen den Molekülen blockieren) und sehr flexibel bei tiefen Temperaturen, da seine Kristallisation gehindert ist. Als weitgehend gesättigter Kau￾tschuk ist IIR auch witterungs- und chemikalienbe￾ständig. HNBR Abkürzung für hydrierten Nitrilkautschuk. Durch die Hydrierung werden dem Nitrilkautschuk die Doppelbindungen und damit die Ansatzpunkte für Alterungsreaktionen entzogen; die Ölbeständig￾keit bleibt erhalten. Sehr robuster Kautschuk mit guten dynamischen Eigenschaften. NBR Abkürzung für Nitrilkautschuk aus den Mo￾nomeren Acrylnitril (Vinylcyanid) und Butadien. Auf Grund der vergleichsweise hohen Polarität des Acrylnitrils ist dieser Kautschuk beständig gegen Quellung in unpolaren Ölen. NR Naturkautschuk – der „Ur-Kautschuk“, der aus dem Saft (Latex) des Kautschukbaums Hevea brasiliensis gewonnen wird: Gummi aus diesem Material ist elastisch und kälteflexibel, aber anfäl￾lig gegen UV-Licht, Ozon, Öl und Hitze. SBR Abkürzung für Styrolkautschuk aus Styrol und Butadien, einem der ersten Synthesekautschu￾ke, die technische Bedeutung erlangten. SBR ist auch heute noch einer der wichtigsten Synthese￾kautschuke und findet vor allem in der Reifenpro￾duktion Anwendung. SSBR Lösungs-Styrolbutadien-Kautschuk. Moder￾nere Syntheseverfahren in Lösung erlauben eine diffizilere Kontrolle über die Molekülstruktur und Molekulargewichtsverteilung als das schon länger etablierte Emulsionsverfahren. Auswahl (synthetischer) Kautschuke im Überblick. Anteile vinylisch eingebauter Diene (siehe Text) sind nicht berücksichtigt. (1) Naturkautschuk (NR), (2) Polyisopren, (3) Methylkautschuk, (4) Polybutadien (BR), (5) Polychloropren (CR), (6) Nitrilkautschuk (NBR), (7) Hydrierter Nitril￾kautschuk (HNBR), (8) Styrolkautschuk (SBR), (9) Butylkautschuk (IIR), (10) Polyethylen￾vinylacetat (EVA/EVM), (11) Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM; R = ungesättigter Rest) (Grafik: LANXESS) 15213781, 2009, 6, Downloaded from https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ciuz.200600515 by Guangdong University Of Technology, Wiley Online Library on [14/03/2023]. See the Terms and Conditions (https://onlinelibrary.wiley.com/terms-and-conditions) on Wiley Online Library for rules of use; OA articles are governed by the applicable Creative Commons License