Polybutadien
| Polymere aus 1,3-Butadien (schematische Präsentation)<ref name="Lechner">M. D. Lechner, K. Gehrke, E. H. Nordmeier: Makromolekulare Chemie. 4. Auflage. Birkhäuser Verlag, 2010, ISBN 978-3-7643-8890-4, S. 29.</ref> |
Polybutadien ist eine Sammelbezeichnung für Homopolymere, die aus 1,3-Butadien hergestellt werden. Polybutadien zählt zu den Synthesekautschuken und wird auch als Butadien-Kautschuk (Kurzzeichen BR vom Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:lang“ ist nicht vorhanden.) bezeichnet.
In Bezug auf den globalen Verbrauch ist Polybutadien der zweitwichtigste synthetische Kautschuk und machte im Jahr 2012 etwa ein Viertel des Marktvolumens aus.<ref>Arne Peters: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Vorlage:Webarchiv/WaybackSkriptfehler: Ein solches Modul „TemplatePar“ ist nicht vorhanden.Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplUtl“ ist nicht vorhanden. In: K-Zeitung. 24. Juni 2013.</ref>
Herstellung[Bearbeiten]
Polybutadien kann mittels anionischer, koordinativer oder auch radikalischer Kettenpolymerisationen hergestellt werden. Je nach Art der Polymerisation entstehen Polybutadiene mit unterschiedlich häufig auftretenden strukturellen Einheiten. Die C-C-Doppelbindungen in den Wiederholeinheiten können als 1,4-cis-, 1,4-trans- oder als 1,2-Einheiten auftreten. Eine 1,2-Einheit entspricht einer Vinylgruppe, die Doppelbindung liegt in der Seitenkette.
Radikalische Kettenpolymerisation: Emulsionspolymerisation führt zu einem statistischen Auftreten der drei Sequenzen. Bei niedriger Reaktionstemperatur (5 °C) sinkt der Anteil an Vinylgruppen. Initiierung erfolgt mit Kaliumperoxodisulfat und Eisensalzen.<ref name="MakroChem1">Bernd Tieke: Makromolekulare Chemie. 3. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim, 2014, S. 93.</ref> Mit Wasserstoffperoxid als Initiator lassen sich kurzkettige Makromoleküle herstellen, die durch Start- und Abbruchreaktion mit OH-Radikalen zu endständigen Diolen führen (Telechele). Als Diole werden sie zur Synthese von elastomeren Polyurethanen verwendet.
Anionische Kettenpolymerisation: Die Initiierung der Kettenpolymerisation erfolgt mit Butyllithium. Das so erhaltene Polybutadien enthält etwa 40 % 1,4-cis- und 50 % 1,4-trans-Einheiten. Auf diesem Weg wird Butadien jedoch bevorzugt zu Copolymeren, wie Styrol-Butadien-Kautschuken, Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymeren oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren umgesetzt.<ref name="MakroChem2">Bernd Tieke: Makromolekulare Chemie. 3. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim, 2014, S. 114.</ref>
Koordinative Kettenpolymerisation: Die stereospezifischen Ziegler-Natta-Katalysatoren führen zu einem Polymer mit einem hohen Anteil an 1,4-cis-Einheiten. Vulkanisate dieses Polymers werden als Elastomere verwendet.<ref name="MakroChem3">Bernd Tieke: Makromolekulare Chemie. 3. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim, 2014, S. 149.</ref>
<ref>Dirk Steinborn: Grundlagen der metallorganischen Komplexkatalyse. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2010, S. 232. (Eingeschränkte Vorschau)</ref> Polymerisation cis-1,4-Einheiten (%) trans-1,4-Einheiten (%) 1,2-Einheiten (%) Neodym koordinativ 98 1 1 Cobalt koordinativ 97 1 2 Nickel koordinativ 97 2 1 Titan koordinativ 93 3 4 Butyllithium anionisch 36 bis 38 52 bis 53 10 bis 12
Polybutadien besitzt eine hohe Elastizität und ist im Temperaturbereich von - 80 °C bis 90 °C einsetzbar. Polybutadien besitzt auch ohne Füllstoffe eine gute Festigkeit (ähnlich wie Naturkautschuk), eine hervorragende Abriebfestigkeit, wenn gefüllt und vulkanisiert auch eine hohe Rissbeständigkeit.
Verwendung[Bearbeiten]
Zur Verbesserung der Eigenschaften und der Verarbeitbarkeit wird Polybutadien mit Naturkautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk SBR versetzt. Es findet Verwendung in Kfz-Reifen und Golfballkernen.
Polybutadien ist ein Hauptbestandteil von Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, auch bekannt als ABS-Kunststoff, ein sehr vielseitig einsetzbarer Kunststoff mit guten Materialeigenschaften. ABS verdankt seine Elastizität und Bruchfestigkeit dem Anteil an Polybutadien.
Einzelnachweise[Bearbeiten]
<references />