BR – Polybutadien

Eigenschaften

Polybutadien-Kautschuk (BR, PBD) ist eines der billigsten und volumenstärksten synthetischen Allzweck-Elastomere, das manchmal als Ersatz für Naturkautschuk (NR) verwendet wird. Er wird entweder durch anionische Polymerisation oder durch Koordinationspolymerisation von 1,3-Butadien in der Regel in einem unpolaren Lösungsmittel hergestellt. Letzteres ist häufig die Methode der Wahl, da sie sowohl eine genaue Kontrolle des Molekulargewichts (MW) als auch eine ausgezeichnete Stereoregularität ermöglicht.1 Das 1,3-Butadien kann auf drei verschiedene Arten in die wachsende Polymerkette eindringen, wodurch sich die drei Strukturisomere cis-1,4, trans-1,4 und Vinyl-1,2 ergeben, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Sowohl cis-1,4- als auch trans-1,4-Polybutadien haben eine ähnlich niedrige Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa -107°C, während 1,2-Vinyl eine viel höhere Tg von etwa 0°C aufweist und daher für die meisten Elastomeranwendungen nicht geeignet ist. Trotz ähnlicher Tg haben cis- und trans-PBD sehr unterschiedliche mechanische Eigenschaften und Verwendungen. Beispielsweise hat cis-1,4-PBD eine sehr niedrige Kristallinität und den niedrigsten Schmelzpunkt, während Polybutadien mit einem hohen trans-1,4-Gehalt eine viel höhere Kristallinität aufweist und viel härter und weniger flexibel ist.

Butadien-Kautschuke werden in der Regel mit Schwefelsystemen vulkanisiert und oft mit anderen Polymeren und Additiven wie Ölen, Füllstoffen, Vernetzungsmitteln und Antioxidantien compoundiert, was eine vielseitige Variation der elastomeren Eigenschaften ermöglicht.

Butadienkautschuke sind nicht beständig gegen Öl, Benzin und Kohlenwasserstofflösungsmittel. Sie haben auch eine schlechte Hitzebeständigkeit und sind anfällig für Ozonangriffe, da das Polymergerüst Doppelbindungen enthält, die zu thermisch-oxidativem Abbau neigen. Der Abbau erfolgt im Allgemeinen durch oxidative Vernetzung und führt zur Versprödung.

HANDELSübliche IR/NR-Elastomere

Einige wichtige Hersteller von Polybutadien-Kautschuken sind Firestone, Cray Valley, AsahiKasei, GoodYear und Lanxess. Es gibt drei Arten von Polybutadien: High-Cis, Medium-Cis und Low-Cis. Unter diesen ist medium-cis-Kautschuk die beliebteste Sorte.

Anwendungen

Die Hauptverwendung von cis-Polybutadien-Kautschuk ist in Reifen. Er wird in Seitenwänden und Laufflächen eingesetzt. Um die Leistung wie Traktion, Roll- und Abriebfestigkeit zu optimieren, wird er normalerweise mit anderen Elastomeren wie Naturkautschuk und SBR gemischt. Weitere Anwendungen sind Golfballkerne, Innenrohre von Schläuchen zum Sandstrahlen und Ummantelungen von Luft- und Wasserschläuchen. Polybutadien wird auch als Zähigkeitsvermittler in Kunststoffen verwendet, insbesondere in hochschlagfestem Polystyrol (HIPS) und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS).

Hochvinyliertes und hochtransiliertes Polybutadien wird in einem viel kleineren Maßstab hergestellt und verwendet. Beispielsweise wird hochvinylhaltiges PBD manchmal in hochwertigen Reifen verwendet, um die Rückprallelastizität zu verbessern, während hochtranspolybutadienhaltiges PBD für die Außenschicht von Golfbällen verwendet wird.