Synthetischer Kautschuk ist ein künstlich hergestellter , elastischer Werkstoff , ein Polymer, das aus Erdölderivaten gewonnen wird. In den Vereinigten Staaten werden jährlich etwa 32 Millionen Tonnen Kautschuk produziert, wovon zwei Drittel synthetisch sind. Wie Naturkautschuk findet auch synthetischer Kautschuk breite Anwendung in der Automobilindustrie, beispielsweise in Reifen, Fenster- und Türverkleidungen, Gummidichtungen, Schläuchen, Riemen, Matten und Bodenbelägen. Synthetischer Kautschuk besitzt zahlreiche physikalische und chemische Eigenschaften, die die Zuverlässigkeit bestimmter Produkte oder Anwendungen verbessern. Er ist Naturkautschuk in zwei wesentlichen Punkten überlegen: thermische Stabilität und Beständigkeit gegenüber Ölen und verwandten Verbindungen. Zudem ist er beständiger gegenüber Oxidationsmitteln wie Sauerstoff und Ozon, die die Lebensdauer von Produkten wie Reifen verkürzen können.
Geschichte des synthetischen Kautschuks
Ab den 1890er-Jahren führte die zunehmende Verbreitung von Fahrrädern, insbesondere ihrer Reifen, zu einer steigenden Nachfrage nach Gummi. 1909 gelang es einem Team um Fritz Hoffmann in Bayers Laboratorium in Elberfeld, Deutschland, Isopren zu polymerisieren und damit den ersten synthetischen Kautschuk herzustellen.
1930 veröffentlichten Lebedew, der Amerikaner Wallace Carthars und der deutsche Wissenschaftler Hermann Staudinger unabhängig voneinander die Ergebnisse ihrer Forschung, die zur Entwicklung eines der ersten synthetischen Kautschuke führte: Chloroprenkautschuk. 1931 gelang es DuPont unter der Leitung von Bolton, Chloroprenkautschuk erfolgreich zu entwickeln. Chloroprenkautschuk zeichnet sich durch extrem hohe Beständigkeit gegenüber Hitze und chemischer Korrosion, beispielsweise durch Öl und Benzin, aus und wird häufig zur Herstellung von Kraftstoffschläuchen und als mechanische Isolierung eingesetzt. Thiocor verwendete diesen Namen für ein auf Dichlorethan basierendes Kautschukprodukt, das mit Chloroprenkautschuk konkurrierte.
1935 synthetisierten deutsche Chemiker den ersten synthetischen Kautschuk, den sogenannten Nitrilkautschuk. Nitrilkautschuk ist ein Copolymer, das heißt, er wird durch die alternierende Polymerisation zweier Monomere hergestellt. Weitere Markennamen sind Corusel , entwickelt von Simons Vater im Jahr 1935, und Soupbrin, entwickelt von sowjetischen Forschern im Jahr 1940 .
Zweiter Weltkrieg
Während des Zweiten Weltkriegs, als Japan große Teile Asiens, insbesondere die britischen Kolonien in Südostasien, Malaya (das heutige Malaysia) und Niederländisch-Ostindien (das heutige Indonesien), besetzte, kontrollierten die Achsenmächte fast alle der weltweit begrenzten Vorräte an Naturkautschuk, und infolgedessen expandierte die Produktion von synthetischem Kautschuk in den Vereinigten Staaten rasant.
Ziele der Nahfeldbombenangriffe Nazideutschlands waren das Werk in Schoppa (Jahresproduktion 50.000 Tonnen) und das Kautschukwerk Holz bei Recklinghausen (Jahresproduktion 30.000 Tonnen, entsprechend 17 % der Gesamtproduktion) sowie das Reifen- und Schlauchwerk der Kölner Kautschukgesellschaft am Ostufer des Rheins an der Deutz . Am 23. August 1944 wurde ein Kautschukwerk in Ferrara, Italien (nahe der Brücke über den Rhein ), bombardiert. Auch das Werk in Leverkusen (Jahresproduktion 5.000 Tonnen) wurde getroffen. Am 5. März 1944 wurde ein im Bau befindliches Kautschukwerk in Auschwitz, im besetzten Polen, bombardiert, das von der Farben AG mit Zwangsarbeitern aus dem Konzentrationslager Auschwitz III (Monowitz) betrieben wurde.
Mann
Die gebräuchlichste Art von synthetischem Kautschuk ist Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), ein Copolymer aus Styrol und 1,3-Butadien. Weitere Arten von synthetischem Kautschuk sind:
- Polyisopren wird durch Polymerisation von Isopren gewonnen.
- Chloroprenkautschuk wird durch Polymerisation von 2-Chlorbutadien gewonnen.
- Nitrilkautschuk wird aus Cyanbutadien oder 2-Acrylnitril und Butadien hergestellt.
Durch Mischen verschiedener Monomere und Katalysatoren lässt sich eine Vielzahl von Verbindungen dieses Typs gewinnen, wodurch die Stereochemie kontrolliert wird.
Polyisobutylen, auch Butylkautschuk genannt, wird aufgrund seiner effektiven Luftdichtigkeit häufig in Reifenschläuchen und -einlagen verwendet. Seine Elastizität ist jedoch deutlich geringer als die von Polybutadien-Cystein (PBC), das oft in Reifenflanken eingesetzt wird, um Energieverluste und Wärmeentwicklung zu reduzieren. Tatsächlich hat die überlegene Elastizität von PBC zu dessen Verwendung bei der Herstellung von American -Football-Bällen geführt. Chlorsulfon-Polyethylen (Hypalon) ist ein weit verbreiteter Kautschuk, der in Baustoffen für den Außenbereich, wie z. B. Dächer, zum Einsatz kommt. Synthetische Kautschuke wie Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) können auch für elektrische Isolierungen verwendet werden.
Silikonkautschuk
Silikonkautschuk ist ein synthetischer, flexibler Werkstoff aus Silikonpolymeren. Er findet vielfältige industrielle Anwendungen und ist in verschiedenen Zusammensetzungen erhältlich. Silikonkautschuk besteht typischerweise aus einem oder zwei Komponenten und kann Füllstoffe enthalten, um die Eigenschaften zu verbessern oder die Kosten zu senken. Insgesamt bietet Silikonkautschuk zahlreiche Vorteile , darunter chemische Inertheit, gute Stabilität sowie Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und extremen Temperaturen.
Naturkautschuk und Synthesekautschuk
Naturkautschuk wird aus dem Saft des brasilianischen Kautschukbaums gewonnen und besteht hauptsächlich aus Polyisopren .
Synthetischer Kautschuk wird, wie andere Polymere auch, aus verschiedenen, aus Erdöl gewonnenen Monomeren hergestellt.
Einige synthetische Kautschuksorten sind weniger anfällig für Ozonabbau als Naturkautschuk . Naturkautschuk ist aufgrund seiner Doppelbindungen in der Struktur ozonempfindlich, während einige synthetische Kautschuksorten diese Bindungen nicht aufweisen und daher beständiger gegen Ozonabbau sind. Beispiele hierfür sind fluorierter Kautschuk (Viton), Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) und Butylkautschuk.
Flexible Thermoplaste sind eine neue Art von synthetischem Kautschuk, der sich im Gegensatz zu Naturkautschuk und herkömmlichem vulkanisiertem Kautschuk leicht formen lässt. Die strukturelle Stabilität von Polyurethan wird durch kristalline Bindungen erreicht, während die strukturelle Stabilität von SBS-Homopolymer durch amorphe Bindungen gewährleistet wird.