Glossar

Glossar

  1. #
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z

NBR - Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (Perbunan®)

chem-Formel-NBR1Acrylnitril-Butadien-Kautschuk

andere Bezeichnungen: Nitril-Butadien-Kautschuk; Nitril-Kautschuk; NBR-Gummi; Buna-N®Acrylonitrile Butadiene Rubber; Nitrile Butadiene Rubber; Nitrile Rubber

Kurzbezeichnung: NBR

CAS-Nr.: 9005-98-5

 

Wichtige Handelsnamen und Markeneigner

BAYMOD® - Lanxess
BAYPREN® - Lanxess
BREON® - British Petrol
BUTACRIL® Societe D’Elelectro-Chime France
BUNA N® I.G. Farben (alt)
CHEMIGUM® Centrachem AG
EUROPREN® Polimeri Europa SpA
ELAPRIM® Montecatini Societa Generale
JSR-N® Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.
KRYNAC® Lanxess
NIPOL® Nippon Zeon Corp.
PARACRIL® Industrias Negromex S.A. de C.V.
PERBUNAN® Lanxess

 

Geschichtliches 

Im November 1925 schlossen sich namhafte deutsche Chemieunternehmen, darunter die Farbenfabriken vorm. Friedr. Bayer & Co. (Leverkusen), die Farbwerke vorm. Meister Lucius und Brüning AG (Höchst) und die Badische Anilin- und Sodafabrik AG (Ludwigshafen) mit der Absicht zusammen, künftig auf konkurrierende Geschäftsaktivitäten zu verzichten und die wissenschaftlichen wie wirtschaftlichen Potenziale gemeinsam zu nutzen. Innerhalb dieses Verbunds, der als Interessengemeinschaft Farbenindustrie Aktiengesellschaft mit dem offiziellen Kurznamen I.G. Farbenindustrie AG auftrat, wurden nunmehr die Schwerpunkte für Produktentwicklung und Produktion dort angesiedelt, wo sich jeweils die günstigsten Voraussetzungen für deren Realisierung boten. So wurde die Elastomerenforschung in den Leverkusener Bayer-Werken etabliert, wo bereits Ende der 1920er Jahre die Chemiker Walter Bock (1895-1948) und Eduard Tschunkur (1874-1946) den Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) entwickelt hatten. Um 1930 synthetisierten hier Erich Konrad (1894-1975), der 1927 die Leitung des Kautschuk-Zentrallabors der I.G. Farbenindustrie in Leverkusen übernommen hatte, und Eduard Tschunkur zusammen mit Helmut Kleiner (1902-1987) den Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR). Die Produktion des sehr bald rüstungswichtig gewordenen Synthesekautschuks begann im Jahre 1934.
Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist bis heute ein wirtschaftlich bedeutender Synthesekautschuk geblieben, wenngleich er, wie auch alle anderen synthetischen Kautschukprodukte, über die wichtige physikalisch-technische Eigenheit des Naturprodukts, über die scherinduzierte Kristallisation bei spontaner Belastung nicht verfügt. Deshalb hat Naturkautschuk seine Bedeutung, etwa für die Produktion von Flugzeugbereifungen, bis heute nicht eingebüßt (näheres hierzu siehe unter Naturkautschuk).

 

Allgemeine Beschreibung

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk wird meist nur als Nitril-Kautschuk bezeichnet. Der Synthesekautschuk ist das Co-Polymerisat von Acrylnitril, dem Nitril der Acrylsäure (2-Propennitril) und dem zweifach ungesättigten Kohlenwasserstoff 1,3-Butadien, wie im folgenden Schema, das die sterischen Verhältnisse unberücksichtigt lässt, dargestellt ist:

chem-Formel-NBR2

Das technische Kürzel NBR für diesen Synthesekautschuk leitet sich von der englischen Bezeichnung Nitrile Butadiene Rubber her und darf nicht mit dem technischen Kürzel NR verwechselt werden, das für Natural Rubber (Natur-Kautschuk) steht.
Die Anteile beider monomerer Komponenten im Makromolekül, die im obigen Schema mit den Indizes k für Acrylnitril und m für 1,3-Butadien gekennzeichnet sind, bestimmen maßgeblich die technischen Eigenschaften des Synthesekautschuks. Der Acrylnitril-Anteil liegt üblich zwischen 18 und 51 Massen-%. Durch Variation der Mengenverhältnisse beider Ausgangsmonomere, ferner durch die Wahl der übrigen Syntheseparameter, hauptsächlich der Polymerisations-Temperatur, können gewünschte Eigenschaften des Endprodukts sehr genau voreingestellt werden.
Durch Vermischen unterschiedlicher NBR-Typen, Verschneiden von NBR mit anderen Elastomeren zu Blends, wie mit Polyvinylchlorid (PVC) oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), und durch Einarbeiten von Füllstoffen können seine Eigenschaften weiter modifiziert und dem Einsatzzweck optimal angepasst werden.

 

Verarbeitung und Verwendung

Nitril-Kautschuk kommt in seinen technischen Gebrauchseigenschaften denen des Natur-Kautschuks sehr nahe und ist daher einer der wichtigsten Surrogate für das Naturprodukt, das den Weltbedarf schon lange nicht mehr zu decken vermag.
Die Hauptmenge des weltweit produzierten Nitril-Kautschuks verbraucht die Automobil-Zulieferindustrie, vorwiegend für Luftbereifungen, für Öl- und Kraftstoffleitungen und für Druckluftschläuche, aber auch für Schmutzfang- und Schalldämpfungsmatten, für Dichtungselemente und für korrosionsmindernde Beschichtungen von Metalloberflächen. Ein weiterer Großabnehmer für den Synthesekautschuk ist neben dem Arbeitsschutzbereich, wo er als Grundmaterial für Labor- und OP-Handschuhe und für chemikalienfeste Ausrüstungen von Textilien eingesetzt wird, die Schuhindustrie, die ihn vornehmlich als robustes Sohlenmaterial verwendet. Schließlich sind Schläuche aus Nitril-Kautschuk in Laboratorien und technischen Anlagen als flexible Medienleitungen für Flüssigkeiten und Gase universell einsetzbar. Sie werden in vielen Dimensionierungen und technischen Ausführungen angeboten.
Zahlreiche Nitril-Kautschuktypen entsprechen dem Regelwerk des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfachs (DVGB) und sind zum Einsatz in den Bereichen der Gas- und Wasserversorgung ausdrücklich zugelassen. Wegen seiner niedrigen ohmschen Widerstandswerte kommt NBR jedoch als elektrisches Isoliermaterial nicht infrage.

 

Chemische Eigenschaften

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk oder Nitril-Kautschuk ist eine umfassende Bezeichnung für gummiähnliche Elastomere, die durch Emulsionspolymerisation von Acrylnitril und 1,3-Butadien in unterschiedlichen Anteilen gewonnen werden. Die Reaktion erfolgt temperaturgesteuert in wässeriger Suspension, wobei Kaltpolymersation und Heißpolymerisation unterschiedlich vernetzte Produkte liefern. Die Vernetzung kann aber auch durch klassische Vulkanisation mit Schwefel erfolgen.
Grundsätzlich gilt, dass mit steigenden Acrylnitrilanteilen die Elastizität des Nitril-Kautschuks abnimmt und durch die damit einher gehende Verringerung seiner Quellneigung die Stabilität gegenüber Chemikalien und Lösungsmitteln steigt.
Nitril-Kautschuk mit gleichen Anteilen von Acylnitril und Butadien weist die höchste Beständigkeit gegenüber Ölen und Kraftstoffen auf. Mit steigendem Gehalt an Acrylnitril sinkt die Gasdurchlässigkeit von Nitril-Kautschuk. Sie ist bei allen Acrylnitril-Butadien-Kautschuk-Typen trotzdem noch geringer, als die Gasdurchlässigkeit von Natur-Kautschuk (NR) und auch von Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR).

 

Technische Daten  

Wegen der unterschiedlichen Zusammensetzungen und Strukturen von Acryl-Butadien-Kautschuk (Nitril-Kautschuk) können generelle technische Daten nicht angegeben werde. Den hier angegebenen Werten liegen Parameter verschiedener Nitril-Kautschuk-Qualitäten von Reichelt Chemietechnik zugrunde. Sie stellen allerdings nur grobe Richtwerte zur Orientierung dar, die tatsächlichen Werte eines Produkts können hiervon erheblich abweichen.

allgemeine Eigenschaften   
Farbe  schwarz 
Dichte  1,35 g bis 1,50 g / cm3 
   
thermische Eigenschaften   
Einsatztemperaturbereich - 30 °C bis +120 °C
Brandklasse UL 94 V-0
Sauerstoffindex (LOI) < 25 %
   
elektrische Eigenschaften  
Durchgangswiderstand 1,2 x 104 Ω • cm
   
mechanische Eigenschaften  
Shore-Härte A bis 80°
Reißdehnung 250 % bis 350 %
Reißfestigkeit 7 MPa bis 13 MPa
Druckverformungsrest 
bei +100 °C und 70 bis 168 Std. 
< 30 % 
   
chemische Beständigkeit  
Alkohole  beständig
Aldehyde, Ester, Ketone unbeständig
aliphatische Kohlenwasserstoffe beständig 
Benzin und Dieselkraftstoff beständig 
aromatische Kohlenwasserstoffe unbeständig
halogenierte Kohlenwasserstoffe unbeständig
Hydrauliköle, Mineralöle und Fette beständig
verdünnte Säuren beständig
verdünnte Laugen beständig
Heißwasser beständig

UV-Strahlung und Ozon 

unbeständig 

 

Weiterführende Literatur

1.) E. Konrad, E. Tschunkur, Verfahren zur Herstellung von Polymerisationsprodukten, Deutsches Reichspatent Nr. 658 172

2.) E. Konrad, Über die Entwicklung des synthetischen Kautschuks in Deutschland. In: Angewandte Chemie, Vol. 62 (21), S. 491 ff [1950]

3.) W. Hofmann, Kautschuktechnologie, Gentner Verlag Stuttgart [1980], ISBN 3-87247-262-3