Siliconkautschuk

Die GENIO-Familie: GENIOMER^®, GENIOSIL^®, GENIOPERL^®

Bei der GENIO-Familie handelt es sich um so genannte Hybridmaterialien, in denen eine Silicon-Komponente mit einer weiteren Komponente so kombiniert wird, dass daraus ein Material mit maßgeschneiderten Eigenschaften entsteht.

GENIOMER^® besteht aus linearen Makromolekülen mit organischen und anorganischen Strukturabschnitten. Konkret handelt es sich um ein Polydimethylsiloxan-Harnstoff-Copolymer.

Insgesamt führt diese Struktur zu herausragenden Eigenschaften, die weder bei üblichen Thermoplasten noch bei reinen Siliconen realisierbar sind. Das Silicon-Weichsegment und das Polyharnstoff-Hartsegment verleihen dem Werkstoff GENIOMER^® einerseits Elastizität und Kälteflexibilität und andererseits Festigkeit und Wärmebeständigkeit.
GENIOMER^® vernetzt nicht über kovalente Bindungen, sondern physikalisch über Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Harnstoff-Segmenten. Die Vernetzung ist thermisch reversibel. Beim Erwärmen wird das Material plastisch, beim Abkühlen elastisch. GENIOMER^® benötigt keine Katalysatoren für die Vernetzung und auch keine Weichmacher, Füllstoffe oder andere Additive. Es ist sehr gut lagerfähig, UV-beständig, recyclebar und physiologisch unbedenklich.

Folien und Schläuche aus GENIOMER^® werden durch Extrusion hergestellt. Aufgrund seiner Hybridstruktur ist es mit organischen Kunststoffen kompatibel und kann daher beispielsweise für die Verbesserung der Fließeigenschaften von klassischen Thermoplasten wie Polypropylen eingesetzt werden. Durch Beimischung von 0,1 bis 2% GENIOMER^® zu Polypropylen wird die Zeitleistung bei der Verarbeitung stark erhöht.

Anwendungen findet GENIOMER^® in der Textilbeschichtung, in der Automobilindustrie, der Medizintechnik und als Werkstoff für Tastaturen, Armaturen etc. bei Computern und anderen elektronischen Geräten.

GENIOSIL^® ist eine Produktreihe, die auf Silicon-Makromolekülen mit terminalen organofunktionellen Silan-Einheiten basiert. Das sind in diesem Fall Alkoxysilan-Gruppen (z.B. Trimethoxysilan-Gruppen wie in der Formel unten), die durch eine Methylen-Gruppe -CH₂- vom Siliconrest getrennt sind. Man spricht in diesem Fall von α–Silan-Bausteinen.

Diese Alkoxygruppen hydrolysieren bei Wasserzugabe sehr schnell und führen durch anschließende Kondensation zu einer raschen Vernetzung der Silicon-Makromoleküle.
GENIOSIL^® STP-E ist ein neuartiges Material, das nach diesem Prinzip arbeitet und extrem schnell härtende, elastische Klebstoffe liefert.
Mit der α–Silantechnologie nach dem oben beschriebenen Vernetzungsprinzip hat WACKER auch eine neue Generation von schnell härtenden, formstabilen Montageschäumen für den Bau möglich gemacht, die im Gegensatz zu den herkömmlichen Polyurethanschäumen völlig isocyanatfrei arbeiten. Ein Beispiel ist Soudaform SMX^®, dem bekannten PU-Schaum gleichwertig, jedoch den neuen, strengen Sicherheits- und Umweltanforderungen wesentlich besser angepasst.
Die GENIOSIL^® -Silanschäume quellen mit den Treibmitteln Propan und Butan und bleiben nach dem Quellen maßstabil. Sie sind weiß und wasserabweisend, die Härte des Schaumes kann durch Vernetzungsbausteine und Katalysatoren individuell eingestellt werden.
GENIOSIL^® ist aufgrund der hohen Reaktivität der organofunktionellen α-Silangruppen mit Strukturelementen sowohl aus anorganischem als auch aus organischem Material ein exzellenter Haftvermittler. Daher werden für die Herstellung leistungsfähiger Composite (Verbundwerkstoffe) für die Automobilindustrie und für den Bau verschiedene – GENIOSIL^®-Formulierungen eingesetzt.

GENIOPERL^® ist die Bezeichnung für Produkte aus der GENIO-Familie, die aus winzigen Kügelchen mit Durchmessern zwischen 10 nm und 100 nm bestehen. Das folgende Schema zeigt, wie diese sphärischen Partikel aus einem Silicon-Kern und einer Polyacrylat- oder Polystyrolhülle, die nur 100 bis 200 Atomlagen dick ist, hergestellt werden.

In Micellen aus Tensid-Molekülen werden Silan- und Siloxanmoleküle durch Wasser hydrolysiert und zu vernetzten Siliconen umgesetzt (1). Anschließend bilden zusätzliche Acrylat- oder Styrol-Polymerketten einen Mantel, der die Siliconkugel umhüllt (2). Schließlich werden die Tensid-Moleküle von der Polymerhülle abgewaschen (3).
GENIOPERL^® vereint die Eigenschaften der beiden Komponenten, aus denen die „Nano-Flummis“ zusammengesetzt sind. Sie sind einerseits aufgrund des Siliconkerns elastisch, transparent, sowie bruch- und schlagfest auf einem großen Temperaturintervall zwischen -40 °C und + 250 °C. Andererseits können sind dank des Mantels aus anderen Polymeren so modifiziert werden, dass sie gut in verschiedenste Substanzen eingelagert werden können. Wird GENIOPERL^® beispielsweise Autolacken zugesetzt, so verleiht es diesen Glanz und Schlagfestigkeit. Aufprallende Steinchen werden abgefedert, sodass keine Kratzer und Löcher in der Lackschicht entstehen.
In die Siliconkerne der GENIOPERL^®-Nanokugeln lassen sich geringe Mengen verschiedener Stoffe mit besonderen Eigenschaften einlagern, beispielsweise Fluoreszenzfarbstoffe, photoreaktive Verbindungen oder Arzneimittel. In ihren „GENIOPERL^®-Containern“ können diese Stoffe dann in verschiedene Materialien bzw. in den Körper von Patienten eingebracht und dort über Diffusionsprozesse durch die Maschen des Silicon-Netzwerks und durch die dünne Polymerhaut wieder freigesetzt werden.
Mit GENIOPERL^® sind die Silicone auch zu Stammspielern auf dem boomenden Feld der Nanotechnologie geworden. Darin steckt ein enormes Potenzial sowohl für die wissenschaftliche Forschung als auch für die Investitionen in der Wirtschaft.