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Wichtige Copolymere

Styrol-Butadien-Blockcopolymere (SBS)

Anders als Styrol-Butadien-Pfropfcopolymere, die neben Polystyrolmolekülen auch Kautschukmoleküle mit und ohne aufgepfropfte Polystyrolketten enthalten, besitzen die Moleküle von Styrol-Butadien-Blockcopolymeren alle den gleichen Bauplan. Styrol-Butadien-Blockcopolymer-Moleküle sind aus Polystyrol- und Polybutadienblöcken aufgebaut. Beispiel:

Abb.1

Das Polybutadien ist häufig durch ein statistisches Styrol-Butadien-Copolymer ersetzt, welches weniger vernetzungsanfällig ist und dadurch die Fließeigenschaften der Schmelze verbessert.

Abb.2

Styrol-Butadien-Blockcopolymere werden durch anionische Polymerisation hergestellt, bei der Block für Block durch schrittweise Monomerzugabe aufgebaut werden kann.

Werden beide Monomere gleichzeitig zugegeben, polymerisiert Butadien in unpolaren Lösemitteln wie Cyclohexan zuerst, danach Styrol. Zwischen dem Polybutadien- und dem Polystyrolblock kommt es zur Entstehung eines Bereichs, in dem beide Monomere zufällig verteilt sind. Solche statistischen Übergangsbereiche werden "verschmierte Blockübergänge" genannt. Sie besitzen erhebliche Bedeutung, weil sie den Volumenanteil der Kautschukphase erhöhen und die Grenzflächenspannung an den Phasengrenzen absenken.

Polare Lösemittel wie Tetrahydrofuran begünstigen die Styrol- gegenüber der Butadienpolymerisation. Der Zusatz von 0,2 % Tetrahydrofuran zu Cyclohexan genügt bereits, um die Bildung statistischer Copolymere zu veranlassen. Ein noch geringerer Tetrahydrofuran-Anteil bewirkt eine Vergrößerung des verschmierten Blockübergangs.

Initiiert wird die Polymerisation bevorzugt mit Butyllithium. Da die Länge der Blöcke über die zugegebene Monomermenge gesteuert werden kann, ist es möglich, Morphologien mit sehr feinen Strukturen zu erzeugen.

Auf diese Weise gelingt es sogar, transparente Materialien herzustellen, denn an Strukturen, die kleiner sind als die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts, wird dieses nicht mehr nennenswert gestreut. Solche Styrol-Butadien-Blockcopolymere werden deshalb auch als transparentes schlagzähes Polystyrol bezeichnet. Hierzu werden z.B. die Styrolux®-Kunststoffe der BASF AG gezählt.

Abb.3
Kleiderbügel aus Styrolux®

Viele SBS-Typen sind Sternblockcopolymere. Schmelzen von sternförmigen Polymeren besitzen eine geringere Viskosität und damit bessere Fließeigenschaften als Schmelzen linearer Polymere.

Synthese von SBS-Sternblockcopolymeren

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