Über die verschiedene Art der Bindung des Schwefels in Kautschuk bei Vulkanisationsprozessen

Zusammenfassung

Bei Vulkanisationsprozessen wird immer ein gewisser Anteil des vorgelegten Schwefels in polysulfidischer Bindung aufgenommen (S_p-Schwefel). Er beschreibt über der Reaktionszeit ein Maximum und muß daher als ein Zwischenzustand angesehen werden, der unter Bildung von Folgeprodukten abreagiert. Es wird gezeigt, daß man die Abhängigkeit des S_p-Schwefels von der Reaktionszeit durch eine empirische Gleichung mit drei Konstanten beschreiben kann, von denen eine systemgebunden ist, während die anderen sich in charakteristischer Weise mit der Konzentration der Reaktanten sowie der Temperatur ändern. Die Anwendung dieser Gleichung läßt einen engen Zusammenhang zwischen der Kinetik der Schwefel-Abnahme und der des S_p-Schwefels erkennen, der zur Entwicklung einer kinetischen Theorie von Bildung und Abbau des S_p-Schwefels Anlaß gibt, die ausführlich begründet wird und deren mathematische Formulierungen eingehend behandelt werden. Unter Heranziehen der experimentell ermittelten Geschwindigkeitskonstanten 1. Ordnung der Schwefel-Abnahme und der für die S_p-Maxima geltenden Bedingungen läßt sich die Geschwindigkeitskonstante 1. Ordnung der S_p-Abbaureaktion errechnen. Damit lassen sich Gleichungen sowohl für den funktionellen Zusammenhang zwischen S_p-Schwefel und Reaktionszeit als auch für die Zunahme der Konzentration der Folgeprodukte mit der Reaktionszeit aufstellen. Gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment wird im Hinblick auf die Abhängigkeit des Gehaltes der Vulkanisate an polysulfidisch gebundenem Schwefel von der Zeit gefunden. Zusammenhänge werden erörtert, die als Hinweis auf Gültigkeit und Anwendbarkeit der entwickelten Kinetik gewertet werden können.