Glossar
IIR - Butylkautschuk
Butylkautschuk andere Bezeichnungen: Isobuten-Isopren-Kautschuk; Isobuten-Isopren-Rubber; Butyl-Rubber; Isobuten-Isopren-Co-Polymer; Poly(Isobuten-Co-Isopren) Kurzzeichen: IIR, gelegentlich auch PIBI CAS-Nr.: 9010-85-9 |
Wichtige Handelsnamen und Markeneigner ESSO BUTYL® - Exxon Mobil |
Geschichtliches Im Jahre 1825 entdeckte der englische Naturwissenschaftler Michael Faraday (1791-1867) bei der Erdöldestillation in den leichtflüchtigen Fraktionen ein brennbares Gas, das mit Luft explosive Gasgemische bildete und eine narkotisierende Wirkung hatte. Wenngleich Faraday vor allem durch seine Entdeckungen auf dem Gebiet Elektrizität und des Magnetismus bekannt geworden war, leistete er auch wesentliche Beiträge zur Chemie im 19. Jahrhundert. Faraday hatte erkannt, dass sich aus dem farblosen Gas bei längerer Aufbewahrung eine ölige Substanz abscheidet, die sich allmählich zu einer festen Masse wandelt. Das von ihm abgetrennte und beschriebene Gas war ein Gemisch von vier isomeren, ungesättigten Kohlenwasserstoffen, den Butenen (C4H8). Neben n-Buten enthält es cis- und trans-2-Buten sowie Isobuten. Wegen ihrer C=C-Bindungen sind die zur Stoffklasse der Alkene gehörenden Butene chemisch sehr reaktiv und neigen zur Polymerisation. Diese Deutung seiner Beobachtungen war Faraday freilich nicht möglich, noch viel weniger vermochte er die künftige wirtschaftliche Bedeutung seiner Entdeckung für die Gewinnung von synthetischem Kautschuk voraussehen. |
Verwendung Hauptabnehmer für Butylkautschuk ist seit jeher die Auto-Industrie, die den Synthesekautschuk zur Produktion von Fahrzeug-Bereifungen und für Schwingungs-Dämpfungselemente verwendet. Wegen seiner geringen Gaspermeabilität ist Butylkautschuk auch der ideale Werkstoff für Schläuche zur Förderung von Gasen aller Art in Labor und Technikum und für Dichtungen. Darüber hinaus wird Butylkautschuk als Grundkomponente für dauerelastische Korrosions-Schutzlacke und Klebstoffe eingesetzt, für Textilbeschichtungen, in bedeutenden Mengen auch für Kabelisolierungen und für chemikalienfeste Schutzbekleidung und Schutzhandschuhe. Nicht unerheblich dürften schließlich auch die Mengen hochgereinigten Butylkautschuks sein, die von der Süßwarenindustrie für die Kaugummi-Produktion benötigt werden. |
Chemische Eigenschaften Butylkautschuk ist ein Co-Polymerisat. Es ist damit im Gegensatz zu Polymer-Blends oder -Legierungen, wie PP/EPDM (z.B. Santopren®), kein Polymeren-Gemisch, sondern eine aus den zwei chemisch verschiedenen, monomeren Komponenten Isobuten (2-Methy-1-propen) und Isopren (2-Methylbuta-1,3-dien) zu einem Makromolekül verknüpfte chemische Verbindung. Derartige Polymere werden auch als permanent vernetzte Elastomere bezeichnet. Das folgende Schema, bei dem die Isomerien unberücksichtigt sind, soll dieses verdeutlichen:
Die Indizes k und m stehen für die molaren Anteile der beiden Komponenten in der Grundeinheit des Makromoleküls, die sich n-fach fortsetzen kann. Dabei ist in der Praxis k >> m, weil die Witterungs- und Alterungsbeständigkeit mit zunehmendem Isopren-Anteil sinkt. Der optimale Isoprenanteil liegt in den technisch üblichen, gegenüber vielen Chemikalien beständigen Butylkautschuk-Qualitäten bei maximal 5 Mol-%. |
Handelsformen Butylkautschuk fällt aus der Synthese als äußerlich strukturlose, schwach gelblich gefärbte Masse an, die als Ballenware der Weiterverarbeitung, vornehmlich in der Reifenindustrie, zugeführt wird. |
Technische Daten | |
allgemeine Eigenschaften | |
Farbe | gelblich-weiß, eingefärbt meist weiß oder schwarz |
Dichte | 1,11 g / cm3 |
thermische Eigenschaften | |
Einsatztemperaturbereich | |
dauerhaft | -30 °C bis +100 °C |
kurzzeitig | bis +140 °C |
Wärmeleitfähigkeit | 0,1 bis 0,3 W / m ∙ K |
Sauerstoffindex (LOI) | ≤ 22 % |
Entzündungstemperatur | ~ +440 °C |
mechanische Eigenschaften | |
Shore-Härte A | 60° ± 5° |
Reiß-/Bruchdehnung | 600 % |
Reißfestigkeit | 13 MPa |
Zugfestigkeit | > 3 N / mm2 |
Druckfestigkeit | < 0,8 N / cm2 |
Druckverformungsrest | 35 % bei +100 °C / 22 h |
elektrische Eigenschaften | |
spez. Durchgangswiderstand | > 1012 Ω ∙ cm |
chemische Beständigkeit | |
Acetonitril | beständig |
Aceton | beständig |
aliphatische Kohlenwasserstoffe | unbeständig |
Benzol, Toluol | unbeständig |
Essigester | bedingt beständig |
halogenierte Losungsmittel | unbeständig |
Ethanol, Methanol | beständig |
konzentrierte Säuren | beständig |
konzentrierte Laugen | beständig |
Treibstoffe und Mineralöle | unbeständig |
Heißwasser und Wasserdampf | beständig |
Ozon und Witterung | beständig |
Weiterführende Literatur 1.) Farbenfabriken vorm. Friedrich Bayer & Co., Elberfeld, Verfahren zur Herstellung einer dem Kautschuk nahestehenden Substanz, Kaiserliches Patent Nr. 250 335 [1909] 2.) Farbenfabriken vorm. Friedrich Bayer & Co., Elberfeld, Verfahren zur Herstellung von künstlichen Kautschuk, Kaiserliches Patent Nr. 250 690 [1909] 3.) G. A. Olah, A. Molnár, Hydrocarbon Chemistry, John Wiley NY [2003], ISBN 978-0-471-41782-8. 4.) M. D. Lechner, K. Gehrke, E. Nordmeier, Makromolekulare Chemie: ein Lehrbuch für Chemiker, Physiker, Materialwissenschaftler und Verfahrenstechniker, 4. Aufl., Birkhäuser, Basel [2010], ISBN 978-3-7643-8890-4 5.) H. Domminghaus†, herausgegeben von P. P. Elsner, P. Eyerer, T. Hirth, Kunststoff, Eigenschaften und Anwendung, 8. Aufl. Springer [2012], ISBN 978-3-642-1672-8 6.) K. Ritter, In: IVD-Merkblatt Nr. 5, Abdichtungen mit Butylbändern, HS Public Relationsverlag und Werbung GmbH [2014] 7.) zur Problematik der chemischen Nomenklatur: http://goldbook.iupac.org |