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Elastomere

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Aufmacherbild für Elastormer: Ein Autoreifen

Elastomere sind Kunststoffe, die so sowohl bei Zug- wie auch bei Druckbelastung elastisch verformen und dann wieder ihre ursprüngliche Gestalt einnehmen können. Elastomere werden als Material für Reifen, Gummibänder etc. eingesetzt. Die verschiedenen Kautschuk-Varianten (Naturkautschuk, künstlicher Kautschuk, Siliconkautschuk usw.) sind die bekanntesten Elastomere.

Elastizität

Die Elastizität erklärt sich aus dem molekularen Aufbau eines Elastomers. Im nicht-gestreckten Grundzustand sind die Polymerketten stark verknäult. Beim Anlegen einer Zugspannung strecken sich die Ketten, allerdings ist dieser Zustand energetisch ungünstiger als der verknäulte. Wenn die Zugspannung wegfällt, also zum Beispiel beim Loslassen eines langgezogenen Gummibandes, nehmen die Ketten wieder den energetisch günstigeren verknäulten Zustand ein. Ähnlich wie bei einer Spiralfeder ist der verknäulte Zustand noch weiter zusammenpressbar, das Knäuel wird dann noch dichter. Allerdings ist auch dieser Zustand energetisch ungünstig, so dass beim Weglassen des Drucks wieder der energetisch günstigere Knäuelzustand eingenommen wird. Mit Hilfe folgender Graphik kann man sich das besser klar machen:

Energetischer Zustand eines Elastomers

In der Mitte sehen wir den Grundzustandes eines Gummiballs. Vier der Polymerketten sind farblich hervorgehoben und dabei stark vergrößert. Je größer die Zugbelastung, desto mehr strecken sich die Polymerketten, was aber den Energiegehalt des Gummiballs vergrößert. Wird der Gummiball zusammengepresst (Druckbelastung), so lagern sich die Polymerketten noch enger zusammen, und der Energiegehalt steigt wieder an.

Weitere Eigenschaften

Die Elastizität ist natürlich die Haupteigenschaft eines Elastomers, daher haben sie ja auch ihren Namen. Eine weitere wichtige Eigenschaft der Elastomere ist die, dass sie nicht schmelzbar sind. Man kann also einen Elastormer nicht durch Erwärmung verformbar machen, so wie dies bei den Thermoplasten der Fall ist.

Gegen Kälte sind die meisten Elastormere empfindlich; bei großer Kälte verlieren sie ihre elastischen Eigenschaften und können eventuell sogar gefrieren und zerbrechen.

Beispiele

Ein bekanntes Beispiel für einen Elastomer ist Polybutadien.

Thermoelastische Elastomere

Das sind besondere Elastormere, die zusätzlich zur Elastizität auch thermoplastische Eigenschaften haben, sich also bei Erwärmung verformen lassen. Solche Kunststoffe werden hergestellt, indem man einen Elastomer mit einem Thermoplasten "vermischt". Ein bekanntes Beispiel ist der Styrol-Butadien-Elastomer. Die Polystyrol-Anteile sind für die thermoplastischen Eigenschaften verantwortlich, während die Polybutadien-Anteile für die elastischen Eigenschaften zuständig sind. Auf der Chemgapedia-Seite "Struktur der thermoplastischen Styrol-Butadien-Elastomere" findet sich eine anschauliche Animation, die zeigt, wie sich ein "thermoplastisches Styrol-Butadien-Elastomer unter Einwirkung einer äußeren Zugspannung" verhält.

Abitur NRW

In der Aufgabe "High Tech auf der Piste - Polyethylen" wird ziemlich intensiv auf einen solchen thermoplastischen Elastormer eingegangen.

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