Synthesekautschuk

A Synthesekautschuk ist künstlich Elastomer. Sie sind Polymere synthetisiert von Petroleum Nebenprodukte. Etwa 32 Millionen Tonnen Gummi werden jährlich in der produziert Vereinigte Staatenund von diesem Betrag sind zwei Drittel synthetisch. Die weltweiten Einnahmen, die mit synthetischen Gummi generiert werden, dürften 2020 auf rund 56 Milliarden US -Dollar steigen.[1] Synthetischer Gummi, genau wie natürliches Gummihat viele Verwendungszwecke in der Automobilindustrie zum Reifen, Tür- und Fensterprofile, Siegel wie zum Beispiel O-Ringe und Dichtungen, Schläuche, Gürtel, Matten, und Bodenbelag. Sie bieten eine andere Auswahl an physikalischen und chemischen Eigenschaften und können die Zuverlässigkeit eines bestimmten Produkts oder einer bestimmten Anwendung verbessern. Synthetische Kautierer sind den Naturkautschuppern in zwei wichtigen Hinweisen, thermische Stabilität und Widerstand gegen Öle und verwandte Verbindungen überlegen.[2] Sie sind resistenter gegen Oxidationsmittel, wie z. Sauerstoff und Ozon Dies kann die Lebensdauer von Produkten wie Reifen verringern.

Geschichte des synthetischen Gummi

John Boyd Dunlop (c. 1915)

Die erweiterte Verwendung von Fahrrädern und insbesondere deren Pneumatik ReifenAb den 1890er Jahren führte er zu einer erhöhten Nachfrage nach Gummi. Im Jahr 1909 ging ein Team vorbei Fritz Hofmann, Arbeiten bei der Bayer Labor in Elberfeld, Deutschland, gelang es zu polymerisieren Isopren, der erste synthetische Gummi.[3][4]

Studien, die 1930 von Lebedev, dem Amerikaner, unabhängig veröffentlicht wurden Wallace Carothers und der deutsche Wissenschaftler Hermann Staudinger führte 1931 zu einem der ersten erfolgreichen synthetischen Gummi, bekannt als Neopren, was entwickelt wurde bei Dupont Unter der Leitung von E. K. Bolton. Neopren ist sehr resistent gegen Wärme und Chemikalien wie Öl und Benzinund wird in Kraftstoffschläuchen und als Isoliermaterial in Maschinen verwendet. Das Unternehmen Thiokol wandte ihren Namen auf einen konkurrierenden Gummiart an, basierend auf Ethylendichlorid.[5]

Im Jahr 1935, Deutsch Chemiker synthetisierten die erste einer Reihe von synthetischen Gummi, die als bekannt als Buna Rubbers. Diese waren Copolymere, bedeutet die Polymere wurden aus zwei zusammengesetzt Monomere in alternierender Sequenz. Andere Marken enthalten Koroseal, die Waldo Semon 1935 entwickelt und Sovrene, was russische Forscher 1940 geschaffen haben.[6]

Zweiter Weltkrieg

Blatt synthetischer Gummi von der Rollmühle in der Anlage von Goodrich (1941)
Poster des Zweiten Weltkriegs über synthetische Gummireifen

Die Produktion von synthetischen Gummi in den USA wurde während dessen stark erweitert Zweiter Weltkrieg seit der Achsenmächte kontrollierte bis Mitte 1942 fast alle begrenzten natürlichen Gummiverbindungen der Welt, nachdem die japanische Eroberung des größten Teils von Asien (von wo aus ein Großteil der globalen Versorgung mit Naturkautschuk bezogen wurde).[7]

Operation Pointblank Bombenziele von Nazi Deutschland enthalten die Schkopau (50.000 Tonnen/Jahr) Pflanze und die Hüls synthetische Gummianlage in der Nähe Recklinghausen (30.000, 17%),[8] und die Kölnische Gummifäden Fabrik -Reifen- und Röhrchenpflanze bei Deutz am Ostufer des Rheins.[9] Das FerraraItalien, synthetische Gummifabrik (in der Nähe einer Flussbrücke) wurde am 23. August 1944 bombardiert.[10] Drei weitere synthetische Gummianlagen waren bei Ludwigshafen/Oppau (15.000), Hannover/Limmer (Rückgewinnung, 20.000) und Leverkusen (5.000). Eine synthetische Gummianlage bei Oświęcim, im nationalsoziellen Polen, wurde am 5. März 1944 im Bauwesen im Bauwesen[11] gesteuert von Ig Farben und mit Sklavenarbeit vom SS aus dem assoziierten Lager versorgt Auschwitz III (Monowitz).[12][13]

Typen

Der am weitesten verbreitete synthetische Gummi ist Styrol-Butadien-Gummi (SBR) abgeleitet von der Copolymerisation von Styrol und 1,3-Butadien. Andere synthetische Kautierungen umfassen:

Viele Variationen davon können mit Mischungen von Monomeren und mit verschiedenen Katalysatoren hergestellt werden, die die Kontrolle über ermöglichen Stereochemie.[14]

Polyisobutylen oder Butylkautschuk wird häufig in Reifen -Innenröhrchen oder Auskleidungen verwendet, da die Luftbeständigkeit durch die Auskleidung durch die Diffusion von Luft ausgesetzt ist. Es ist jedoch ein viel weniger belastbares Material als cis-Polybutadien Dies wird häufig in Reifen-Seitenwänden verwendet, um Energieverluste zu minimieren und damit Wärmeaufbau zu minimieren. In der Tat ist es so belastbar, dass es in verwendet wird Superbälle. Ein Elastomer, das weit verbreitet für externe Bleche wie Dachbedeckungen verwendet wird, ist Hypalon oder Chlorosulfonierter Polyethylen. Synthetische Kautierungen mögen EPR kann auch zur elektrischen Isolierung verwendet werden.

Silikon-Gummi

Silikonkautschuk ist auch ein synthetisches Elastomer, das aus Silikon Polymere. Silikonkautierer werden in der Industrie häufig verwendet, und es gibt mehrere Formulierungen. Silikonkautier sind häufig ein- oder zweiteilige Polymere und können Füllstoffe enthalten, um Eigenschaften zu verbessern oder die Kosten zu senken. Silikonkautschuk ist im Allgemeinen nicht reaktiv, stabil und resistent gegen extreme Umgebungen und Temperaturen.

Natural gegen synthetische Gummi

Chemische Struktur von cis-Polyisopren, der Hauptbestandteil von Naturkautschuk. Synthetisches cis-polyisopren und natürliches cis-polyisopren werden von verschiedenen Vorläufern durch verschiedene chemische Wege abgeleitet.

Natürliches Gummi, kommen von Latex von Hevea brasiliensis, ist hauptsächlich poly-cis-Isopren.

Synthetischer Gummi, wie andere Polymere, wird aus verschiedenen Erdölbasis hergestellt Monomere.

Einige synthetische Kautierungen sind weniger empfindlich gegenüber Ozon knacken als nr. Der Naturkautschuk ist aufgrund der Doppelbindungen in seiner Kettenstruktur empfindlich, aber einige synthetische Kautierungen besitzen diese Bindungen nicht und sind daher widerstandsfähiger gegen Ozonrisse. Beispiele beinhalten Viton Gummi, EPDM und Butylkautschuk.

Eine neue Klasse synthetischer Gummi ist die Thermoplastische Elastomere die leicht geformt werden kann, anders als herkömmlicher NR Vulkanisierter Gummi. Ihre Struktur wird stabilisiert durch Vernetzung durch Kristallite Im Falle des Polyurethane oder durch amorphe Domänen im Fall von SBS Blockcopolymere.

Verweise

  1. ^ Marktstudie Synthetischer Gummi, Ceresana, Juni 2013
  2. ^ Threadingham, Desmond; Obrecht, Werner; Wieder, Wolfgang (2011). Ullmanns Enzyklopädie der Industriechemie. Weinheim: Wiley-Vch. doi:10.1002/14356007.A23_239.pub5.
  3. ^ Die beweglichen Kräfte des Gummi, Leverkusen, Deutschland: Lanxess AG: 20
  4. ^ Michalovic, Mark (2000). "Ziel Deutschland: Ein schlechter Ersatz". Die Geschichte von Gummi.
  5. ^ Edwards, Douglas C. (2001). "Kap. 5 - Flüssiger Gummi". In Bhowmick, Anil K.; Stephens, Howard (Hrsg.). Handbuch der Elastomer, zweite Ausgabe (First Ed.). Marcel Dekker Inc. p. 135. ISBN 0-8247-0383-9. Abgerufen 8. Februar 2015.
  6. ^ Aktuelle Biographie 1940, "Semon, Waldo Lonsbury" S. 723–724
  7. ^ Gropman, Alan L. (1996). Mobilisierung der US -Industrie im Zweiten Weltkrieg mobilisieren. Institut für nationale strategische Studien. p. 115. ISBN 0788136461.
  8. ^ Stormont, John W. (März 1946) [Sommer 1945], Aafrh-19: Die kombinierte Bomber-Offensive; April bis Dezember 1943, Dwight D. Eisenhower -Präsidentschaftsbibliothek: Sammlung der Militärrekorde des 20. Jahrhunderts, 1918–1950 Serie I: Historische Studienbox 35: AAF Historical Office; Hauptquartier, Army Air Force, S. 74–5, 81, Geheimnis ... Klassifizierung abgesagt ... 10. Juni 1959{{}}: CS1 Wartung: Standort (Link)
  9. ^ Gurney, Gene (Major, USAF) (1962), Der Krieg in der Luft: Eine Bildgeschichte der Luftstreitkräfte des Zweiten Weltkriegs im Kampf, New York: Bonanza Books, p. 215
  10. ^ "Luftstreitkräfte im Zweiten Weltkrieg". 11. Februar 2009. archiviert von das Original am 11. Februar 2009.
  11. ^ Williamson, Charles C. (5. März 1944), Plan für den Abschluss der kombinierten Bomber -Offensive (Anhänge C & F)Hughes, R. D.; Cabell, C. P.; Nazarro, J. J.; Bender, F. P.; & Crigglesworth, W. J., Dwight D. Eisenhower Presidential Library: Smith, Walter Bedell: Sammlung von Dokumenten des Zweiten Weltkriegs, 1941–1945; Box Nr.: 48: HQ, U.S.S.T.A.F, Freigegeben ... 4/24/74{{}}: CS1 Wartung: Standort (Link)
  12. ^ Steinbacher, Sybille (2005). Auschwitz: Eine Geschichte. Übersetzt von Whiteside, Shaun (1. Ecco ed.). New York: ECCO. p. 45. ISBN 978-0060825812.
  13. ^ Herbert, Vernon; Bissio, Attilio (11. Dezember 1985). Synthetischer Gummi: Ein Projekt, das Erfolg haben musste. Beiträge in Wirtschaft und Wirtschaftsgeschichte. Greenwood Press. p. 32ff. ISBN 978-0313246340.
  14. ^ Greve, Heinz-Hermann; Threadingham, Desmond (2000). "Gummi, 1. Umfrage". Ullmanns Enzyklopädie der Industriechemie. Weinheim: Wiley-Vch. doi:10.1002/14356007.A23_221.