Eigenschaften und Anwendungen
Polybutadien (BR)ist nach Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) die zweitgrößte Menge an synthetischem Kautschuk.
Polybutadien in Reifen
Polybutadien wird hauptsächlich in Reifen verwendet, wobei über 70 % des produzierten Polymers in Laufflächen und Seitenwänden verwendet werden. Ausgehärtetes BR verleiht aufgrund seiner niedrigen Glasübergangstemperatur (Tg) eine hervorragende Abriebfestigkeit (guter Profilverschleiß) und einen niedrigen Rollwiderstand (guter Kraftstoffverbrauch).
Daher wird Polybutadien für Laufflächenmischungen normalerweise mit anderen Elastomeren wie Naturkautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk gemischt.
Polybutadien als Schlagzähmodifikator in anderen Polymeren
Polybutadien findet auch eine wichtige Anwendung als Schlagzähmodifikator für Polystyrol und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz (ABS), wobei etwa 25 % des Gesamtvolumens in diese Anwendungen fließen.
Polybutadien in Golfbällen
Darüber hinaus werden weltweit jedes Jahr etwa 20.000 Tonnen Polybutadien mit hohem cis-Gehalt aufgrund seiner herausragenden Elastizität in Golfballkernen verwendet. Diese Anwendung nimmt zu, da sich die Golfballindustrie offenbar von der traditionellen Wickelballtechnologie hin zur zweiteiligen Konstruktion mit festem Kern bewegt.
Polybutadien mit hohem cis-Gehalt
Dieser Typ zeichnet sich durch einen hohen Anteil an cis (typischerweise über 92 %)[17] und einen geringen Anteil an Vinyl (weniger als 4 %) aus.
Es wird mit Ziegler-Natta-Katalysatoren auf Basis von Übergangsmetallen hergestellt. Je nach verwendetem Metall variieren die Eigenschaften leicht.
Durch die Verwendung von Kobalt entstehen verzweigte Moleküle, was zu einem Material mit niedriger Viskosität führt, das einfach zu verwenden ist, dessen mechanische Festigkeit jedoch relativ gering ist. Neodym bietet die linearste Struktur (und daher eine höhere mechanische Festigkeit) und einen höheren Anteil von 98 % cis. Andere weniger verwendete Katalysatoren sind Nickel und Titan.
Polybutadien mit niedrigem cis-Gehalt
Durch die Verwendung eines Alkyllithiums (z. B. Butyllithium) als Katalysator entsteht ein Polybutadien namens „low cis“, das typischerweise 36 % cis, 54 % trans und 10 % Vinyl enthält.
Trotz seines hohen Flüssig-Glas-Übergangs wird Polybutadien mit niedrigem cis-Gehalt in der Reifenherstellung verwendet und mit anderen Reifenpolymeren gemischt. Aufgrund seines geringen Gelgehalts kann es auch vorteilhaft als Additiv in Kunststoffen verwendet werden.
Polybutadien mit hohem Vinylgehalt
Im Jahr 1980 entdeckten Forscher des japanischen Unternehmens Zeon, dass Polybutadien mit hohem Vinylgehalt (über 70 %) trotz seines hohen Flüssig-Glas-Übergangs vorteilhaft in Kombination mit hohem cis-Gehalt in Reifen eingesetzt werden kann. Dieses Material wird mit einem Alkyllithium-Katalysator hergestellt.
Polybutadien mit hohem trans-Gehalt
Polybutadien kann mit mehr als 90 % trans-Anteil unter Verwendung von Katalysatoren hergestellt werden, die denen mit hohem cis-Gehalt ähneln: Neodym, Lanthan und Nickel. Bei diesem Material handelt es sich um einen Kunststoffkristall (also kein Elastomer), der bei etwa 80 Grad schmilzt. Früher wurde es für die Außenschicht von Golfbällen verwendet. Heute wird es nur noch industriell genutzt, doch Unternehmen wie Ube prüfen andere Anwendungsmöglichkeiten.
