ÜBERSICHT
Poly(Styrol-Butadien-Styrol) (pol-ee-STYE-reen-byoo-tah-DYE-een-STYE-reen) ist ein thermoplastisches Blockcopolymer aus Styrol und Butadien. Die Verbindung wird oft einfach SBS oder SBS-Gummi genannt. Ein thermoplastisches Polymer ist eines, das durch abwechselndes Erhitzen und Abkühlen zwischen flüssigen und festen Zuständen hin und her umgewandelt werden kann. Ein Copolymer ist ein Polymer aus zwei Monomeren, in diesem Fall Styrol (C6H5CH = CH2) und 1,3-Butadien (CH2 = CHCH = CH2). Der Begriff Blockcopolymer bedeutet, dass ein Abschnitt der Polymerkette aus Polystyrol (-n) besteht, an das ein anderer Abschnitt aus Polybutadien (-n) angeschlossen ist, der wiederum mit einem anderen Abschnitt aus Polystyrol (-n) verbunden ist, und so weiter.
SCHLÜSSEL FAKTEN
ANDERE NAMEN:
SBS
FORMEL:
-n-n-n
ELEMENTE:
Kohlenstoff, wasserstoff
VERBINDUNG TYP:
Organische polymer
ZUSTAND:
Solide
MOLEKULARE GEWICHT:
Variiert
SCHMELZPUNKT:
160 °C bis 200 °C (320 ° F bis 400 °F)
SIEDEPUNKT:
Nicht anwendbar
LÖSLICHKEIT:
Unlöslich in Wasser
Ein Copolymer wie SBS hat Eigenschaften beider Polymere, aus denen es besteht. Im Falle von SBS verleihen die Polystyrolsegmente dem Produkt Festigkeit und Haltbarkeit, während die Polybutadiensegmente Flexibilität bieten. Die Substanz wirkt bei Raumtemperatur wie Naturkautschuk, wird aber beim Erhitzen weich und plastisch. Die letztere Eigenschaft bedeutet, dass Produkte aus SBS in eine Vielzahl von Formen geformt werden können.
SBS ist abriebfest und bricht nicht leicht zusammen, wenn es Hitze, Licht und Chemikalien ausgesetzt wird. Es kann sich auflösen oder zersetzen, wenn es Fetten und Ölen sowie verschiedenen Arten von Kohlenwasserstoffverbindungen und -gemischen ausgesetzt wird. Es behält seine Struktur und Leistung über einen weiten Temperaturbereich von -60 ° C bis 150 ° C (-75 ° F bis 300 ° F) bei.SBS wurde erstmals in den frühen 1930er Jahren von zwei deutschen Chemikern, Walter Bock und Eduard Tschunkur, entwickelt. Ihre Forschung war Teil des deutschen Vierjahresplans zur Selbstversorgung. Im Rahmen dieses Plans arbeitete die Nation darauf hin, den Import wesentlicher Materialien, die im Falle eines Krieges benötigt werden könnten, so weit wie möglich zu eliminieren. Die Deutschen hatten bereits eine Art von synthetischem Kautschuk, bekannt als Buna, aber es hatte eine Reihe von Nachteilen. SBS war Buna weit überlegen und wurde bald in sehr großen Mengen in deutschen Fabriken hergestellt.
WIE ES HERGESTELLT WIRD
Moleküle aus Styrol und 1,3-Butadien enthalten Doppelbindungen. Jede Verbindung mit Doppelbindungen hat die Fähigkeit, Polymere zu bilden. Polymerisation tritt auf, wenn die Doppelbindung in einem Monomermolekül (wie Styrol) auseinanderbricht. Ein Wasserstoffatom aus einem zweiten Molekül des Monomers addiert sich dann an ein Ende der gebrochenen Doppelbindung. Der Rest des zweiten Moleküls addiert sich zum anderen Ende der gebrochenen Doppelbindung. Es bildet sich ein „Doppelmolekül“, das aus zwei miteinander verbundenen Monomeren besteht. Das „Doppelmolekül“ enthält auch eine Doppelbindung. So kann der Prozess wiederholt werden, um ein „Dreifachmolekül“ zu bilden, das aus drei Monomermolekülen besteht. Der Prozess wird hunderte oder tausende Male wiederholt, wodurch eine lange Kette von Monomeren entsteht.
Bei der Herstellung eines Blockcopolymers wird ein zusätzlicher Schritt hinzugefügt. Zunächst wird eine lange Kette von Styrolmonomeren hergestellt. Dann wird eine lange Kette von Butadienmonomeren hergestellt. Als nächstes werden die beiden Ketten miteinander verbunden. Schließlich werden zusätzliche Ketten aus Polystyrol und Polybutadien hinzugefügt, wodurch eine sehr lange Kette entsteht, die aus abwechselnden Blöcken aus Polystyrol und Polybutadien besteht.
Diese Methode wird zur Herstellung vieler verschiedener Arten von Polymeren verwendet. Die schwierigsten Probleme können sein, (1) wie man die ersten paar Doppelbindungen zum Auseinanderbrechen bringt und (2) wie man die Polymerisationsreaktion genau an der richtigen Stelle stoppt. Die Methode, die heute zur Herstellung der meisten SBS verwendet wird, beinhaltet die Verwendung eines Butyllithium (C4H9Li) -Katalysators, der sehr effektiv ist, um die Reaktion zu starten. Die Reaktion wird zu einem bestimmten Zeitpunkt durch Zugabe von Dichlordimethylsilan (SICL 2(CH 3)2) abgebrochen. Das Dichlordimethylsilan reagiert mit dem letzten Monomer am Ende der SBS-Kette und blockiert die Zugabe zusätzlicher Styrol- oder Butadienmonomere.
HÄUFIGE VERWENDUNGEN UND MÖGLICHE GEFAHREN
Der Prozess, mit dem SBS hergestellt wird, kann modifiziert werden, um Produkte mit etwas anderen physikalischen und chemischen Eigenschaften herzustellen. Zum Beispiel sind einige Formen von SBS besonders stark, so dass sie für die Herstellung von Reifen, Schuhsohlen, Förderbändern und Raupenfahrzeugen geeignet sind. Andere Arten SBS werden ausgeführt, um flexibler zu sein, für Gebrauch als Gummischläuche, flexible Spielwaren, Sportartikel und Kühlschrankdichtungen. SBS-Produkte können auch in einer Vielzahl von Farben und Formen zur Verwendung als Dichtungen, Gummimatten, Bodenbeläge, Reifenlaufflächen und Schuhkomponenten hergestellt werden.
Die SBS-Produktion schwankt oder ändert sich entsprechend einer Reihe von Faktoren, einschließlich der Marktnachfrage, des Erdölpreises und des Preises für Naturkautschuk. Wenn beispielsweise Naturkautschuk leicht verfügbar und kostengünstig ist, nimmt die Nachfrage nach synthetischen Kautschuktypen wie SBS ab. Wenn der Erdölpreis steigt, wird die Herstellung von SBS teurer und die Produktion nimmt ab.
Wissenswertes
COPOLYMER Ein Polymer aus zwei verschiedenen Monomeren. MONOMER Eine kleine molekulare Einheit, die sich mit anderen zu einem Polymer verbindet. POLYMER Eine Verbindung, die aus sehr großen Molekülen besteht, die aus einer oder zwei kleinen wiederholten Einheiten bestehen, die Monomere genannt werden. THERMOPLAST Ein Material, das beim Erhitzen weich und formbar wird und beim Abkühlen aushärtet.
FÜR WEITERE INFORMATIONEN
Johnson, Peter S. Rubber Processing: An Introduction. Cincinnati, OH: Hanser Gardner Publications, 2001.
Siehe auch1,3-Butadien; Polystyrol; Styrol