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Lexikon der Chemie: Stabilisatoren

Stabilisatoren, Stoffe, die reaktionsfreudigen oder leicht zersetzbaren Substanzen zugesetzt werden, um eine vorzeitige Reaktion zu verhindern oder um diese Substanzen beständig zu machen. So setzt man Schießpulvern, die auf Cellulosenitratbasis aufgebaut sind, als S. Harnstoffderivate, Diphenylamin oder Urethane zu, um die frei werdenden nitrosen Gase zu binden. Um den Zerfall von Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff während der Lagerung zu unterbinden, gibt man kleine Mengen Phosphorsäure, Natriumdiphosphat, Natrium-, Magnesium- und Aluminiumsilicat, Harnstoff oder verd. Schwefelsäure hinzu. Benzaldehyd, der in reinem Zustand der Autoxidation unterliegt, wird mit Hydrochinon stabilisiert. Außerordentlich wichtig sind die S. für die Kunststoffindustrie. Um beim Lagern von Monomeren spontane Polymerisation zu vermeiden, setzt man z. B. Hydrochinon bei Styrol und Acrylnitril; p-tert-Butylbrenzcatechin bei Styrol und Vinylchlorid; Diphenylamin, Kupferarsenat oder Schwefel bei Vinylacetat; Methylenblau bei Acrylnitril und Methacrylsäureestern; Pyrogallol bei Methacrylsäureestern in sehr geringen Konzentrationen zu. Diese S. werden durch Destillation der Monomeren oder mittels Ionenaustauschern vor der Weiterverarbeitung wieder entfernt.

Auch die meisten Polymerisate müssen stabilisiert werden, um sie gegenüber Licht, Wärme, Luftsauerstoff, Feuchtigkeit, energiereicher Strahlung und mikrobiellen Einflüssen beständig zu machen. Die S. werden den Kunststoffen, Elastomeren oder Chemiefasern in Mengen zwischen 0,1 und 5 % beigemischt oder chemisch in das Polymerisat eingebaut. Der Mechanismus der jeweiligen Stabilisierung ist unterschiedlich. So beruht das Prinzip der Stabilisierung gegenüber Licht auf der Verhinderung photochem. Primärreaktionen durch Zusatz von UV-Absorbern. Wichtige Lichtstabilisatoren und Antioxidanzien sind: sterisch gehinderte Phenole, z. B. 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Abb. a); Peroxidzersetzer, z. B. β,β'-Thiodipropionsäuredilaurylester (Abb. b); Metalldesaktivatoren, z. B. Amide (Abb. c); UV-Absorber, z. B. Resorcinmonobenzoat (Abb. d) und Quencher, die durch Energieübertragung das Polymere in den Grundzustand zurückführen, wobei sie selbst die aufgenommene Energie als Wärme abgeben (Abb. e).



Stabilisatoren. Abb.: Wichtige Beispiele.

S. für Polyvinylchlorid sind in der Regel dadurch ausgezeichnet, daß sie Chlorwasserstoff binden können. Das ist sehr wichtig, da der bei Zersetzungsprozessen auftretende Chlorwasserstoff den weiteren Abbau des PVC autokatalytisch beschleunigt. Eine besonders einfache Stabilisierung wird durch den Zusatz von etwa 0,2 % Natriumcarbonat erreicht. Weiterhin können stickstoffhaltige S. (z. B. Diphenylthioharnstoff), basische Bleiverbindungen oder Metallseifen auf Basis ungesättigter Fettsäuren (vor allem Bariumcadmiumlaurat) eingesetzt werden. Die Metallseifen werden gewöhnlich in Kombination mit Antioxidanzien verwendet. Die wirksamsten PVC-S. sind zinnorganische Verbindungen, z. B. Dibutylzinndilaurat (Abb. f). Für die Wärme- und Oxidationsstabilisierung von Polyolefinen, z. B. Polyethylen und Polypropylen, werden Alkylphenole, Alkylenbisphenole, Aminophenole, Thiobisphenole und Polyphenole neben organischen Schwefel- und Phosphorverbindungen herangezogen. Besonders wichtig ist die Oxidationsstabilisierung von Polypropylen für Isolationszwecke. Die durch metallisches Kupfer beschleunigte Oxidation des Kunststoffes kann durch Metalldesaktivatoren verhindert werden. Kautschuk wird durch Antioxidanzien, z. B. 2-Mercaptobenzimidazol und organische Phosphite, gegenüber Luftsauerstoff stabilisiert. Weitere S. für Kautschuk sind N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin sowie Kondensationsprodukte aus Diphenylamin und Aceton. S. für Polyacrylnitril haben unter anderem die Aufgabe, die bei der Hitzebehandlung von Polyacrylnitrilgeweben auftretenden Verfärbungen zu verhindern. Dazu verwendet man 2-Mercaptoethanol, Borsäureester u. a. Bei Polystyrol verhindern S., wie Diisopropanolamin, verschiedene Aminoalkohole und UV-Absorber, die durch Oxidation und Lichteinwirkung verursachte Verfärbung und Versprödung des Materials. S. für Polyamide, vor allem Metallsalze von Kupfer und Mangan, dienen besonders zur Wärme- und Licht-
stabilisierung im Faserbereich.

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