Herstellung von Synthesekautschuk

Synthetische Elastomere werden im industriellen Maßstab entweder in Lösungs- oder Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt. ( Lösungspolymerisation und Emulsionspolymerisation sind in der Fachliteratur für technische Polymere beschrieben .) Polymere, die in Lösung hergestellt werden, haben im Allgemeinen linearere Moleküle (dh weniger Verzweigung der Seitenketten von der Hauptpolymerkette) und sie haben auch eine engere Molekularverteilung Gewicht (dh größere Länge) und fließen leichter. Außerdem kann die Anordnung der Monomereinheiten im Polymermolekül genauer gesteuert werden, wenn die Polymerisation in Lösung durchgeführt wird. Das Monomer oder die Monomere werden in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel , üblicherweise Hexan oder Cyclohexan, gelöst und unter Verwendung eines metallorganischen Katalysators wie Butyllithium polymerisiert.

Im Bei der Emulsionspolymerisation wird das Monomer (oder die Monomere) in Wasser mit einer geeigneten Seife (zB Natriumstearat) als Tensid emulgiert und ein wasserlöslicher radikalischer Katalysator (zB Kaliumpersulfat, Peroxide, ein Redoxsystem) wird eingesetzt zugesetzt, um die Polymerisation zu induzieren. Nachdem die Polymerisation das gewünschte Niveau erreicht hat, wird die Reaktion durch Zugabe eines Radikalinhibitors gestoppt. Etwa 10 Prozent des durch Emulsionstechniken hergestellten synthetischen Elastomers werden als Latex verkauft . Der Rest wird mit angesäuerter Salzlösung koaguliert, gewaschen, getrocknet und zu 35 kg (77 Pfund) schweren Ballen gepresst.

Schematische Darstellung der Emulsionspolymerisationsmethode. Monomermoleküle und Radikalstarter werden zusammen mit seifenartigen Materialien, die als Tenside oder oberflächenaktive Mittel bekannt sind, einem Emulsionsbad auf Wasserbasis zugesetzt. Die Tensidmoleküle, die aus einem hydrophilen (wasseranziehenden) und einem hydrophoben (wasserabstoßenden) Ende bestehen, bilden vor der Polymerisation eine stabilisierende Emulsion, indem sie die Monomertröpfchen beschichten. Andere Tensidmoleküle klumpen zu kleineren Aggregaten, den Mizellen, die auch Monomermoleküle absorbieren. Die Polymerisation findet statt, wenn Initiatoren in die Mizellen wandern, wodurch die Monomermoleküle große Moleküle bilden, aus denen die Latexteilchen bestehen. Encyclopædia Britannica, Inc.

Wenn die Emulsionspolymerisation von SBR "heiß" (dh bei 50 ° C oder 120 ° F) durchgeführt wird, sind die Polymermoleküle stärker verzweigt. Wenn die Polymerisation "kalt" durchgeführt wird (dh bei 5 ° C oder 40 ° F), sind sie linearer und weisen im Allgemeinen ein höheres Molekulargewicht auf - Merkmale, die den Rollwiderstand und den Verschleißwiderstand von Reifen verbessern. In einigen Fällen wird die Polymerisation fortgesetzt, um Produkte mit einem derart hohen Molekulargewicht zu ergeben, dass sie normalerweise unlösbar wären. In diesen Fällen werden etwa 30 Prozent eines Schweröls vor der Koagulation zugesetzt, um "ölgestreckte" Elastomere mit überlegener Verschleißfestigkeit zu erhalten