Butylkaučuk (IIR), tiež nazývaný izobutylén-izoprénový kaučuk, syntetický kaučuk vyrobený kopolymerizáciou izobutylénu s malým množstvom izoprénu. Butylový kaučuk, ktorý je cenený pre svoju chemickú inertnosť, nepriepustnosť pre plyny a odolnosť voči poveternostným vplyvom, sa používa vo vnútorných obloženiach automobilových pneumatík a v iných špeciálnych aplikáciách.
hlavné priemyselné polyméry: Butylová guma (izobutylén-izoprénová guma, IIR)
Butylová guma je kopolymér izobutylénu a izoprénu, ktorý prvýkrát vyrobili William Sparks a Robert Thomas na
Oba izobutylén (C [CH 3] 2 = CH 2) a izoprén (CH 2 = C [CH 3] CH = CH 2), sa zvyčajne získajú tepelným krakovaním zemného plynu alebo ľahších frakcií ropy. Pri normálnej teplote a tlaku je izobutylén plynom a izoprén je prchavá kvapalina. Na spracovanie na IIR sa izobutylén chladený na veľmi nízke teploty (približne -100 ° C [-150 ° F]) zriedi metylchloridom. Nízke koncentrácie (1,5 až 4,5 percenta) izoprénu sa pridávajú v prítomnosti chloridu hlinitého, čo iniciuje reakciu, pri ktorej sa dve zlúčeniny kopolymerizujú (tj. Ich jednozložkové molekuly sa spoja, aby vytvorili obrovské, viaczložkové molekuly). Polymérne opakujúce sa jednotky majú nasledujúce štruktúry:
Pretože základný polymér, polyizobutylén, je stereoregulárny (tj. Jeho prívesné skupiny sú usporiadané v pravidelnom poradí pozdĺž polymérnych reťazcov) a pretože reťazce pri napínaní rýchlo kryštalizujú, je IIR obsahujúci iba malé množstvo izoprénu rovnako silný ako prírodný kaučuk. Okrem toho, pretože kopolymér obsahuje málo nenasýtených skupín (predstavovaných dvojnou väzbou uhlík-uhlík umiestnenou v každej izoprénovej opakujúcej sa jednotke), je IIR relatívne odolný voči oxidácii - proces, pri ktorom kyslík v atmosfére reaguje s dvojitými väzbami a prerušuje polymérne reťazce, čím degradujú materiál. Butylová guma tiež vykazuje nezvyčajne nízku rýchlosť molekulárneho pohybu vysoko nad teplotou skleného prechodu (teplota, nad ktorou molekuly už nie sú zmrazené v tuhom, sklovitom stave). Tento nedostatok pohybu sa odráža v neobvykle nízkej priepustnosti kopolyméru pre plyny, ako aj v jeho vynikajúcej odolnosti voči pôsobeniu ozónu.
Kopolymér sa získa z rozpúšťadla ako drobka, ktorá sa môže zmiešať s plnivami a inými modifikátormi a potom vulkanizovať na praktické výrobky z gumy. Vďaka vynikajúcej retencii vzduchu je butylová guma preferovaným materiálom pre vnútorné rúrky vo všetkých veľkostiach okrem najväčších. Tiež hrá dôležitú úlohu vo vnútorných vložkách bezdušových pneumatík. (Kvôli zlej trvanlivosti behúňa sa všetky butylové pneumatiky neukázali byť úspešné.) IIR sa tiež používa pre mnoho ďalších automobilových komponentov, vrátane okenných pásov, kvôli svojej odolnosti voči oxidácii. Vďaka svojej odolnosti voči teplu je nevyhnutný pri výrobe pneumatík, kde vytvára mechúre, ktoré zadržiavajú pary alebo horúcu vodu používanú na vulkanizáciu pneumatík.
K malej izoprénovej frakcii IIR sa môže pridať bróm alebo chlór, čím sa získa BIIR alebo CIIR (známy ako halobutyly). Vlastnosti týchto polymérov sú podobné vlastnostiam IIR, ale môžu sa vytvrdzovať rýchlejšie a pomocou rôznych a menších množstiev liečivých látok. Výsledkom je, že BIIR a CIIR môžu byť ľahšie dosiahnuté pri kontakte s inými elastomérmi vytvárajúcimi gumový produkt.
Butylový kaučuk prvýkrát vyrobili americkí chemici William Sparks a Robert Thomas v spoločnosti Standard Oil Company v New Jersey (teraz Exxon Corporation) v roku 1937. Predchádzajúce pokusy o výrobu syntetických kaučukov zahŕňali polymerizáciu diénov (uhľovodíkové molekuly obsahujúce dva dvojité uhlík-uhlík väzby), napríklad izoprén a butadién. Sparks a Thomas sa postavili proti konvencii kopolymerizáciou izobutylénu, olefínu (uhľovodíkových molekúl obsahujúcich iba jednu dvojitú väzbu uhlík-uhlík) s malými množstvami - napríklad menej ako 2% - izoprénu. Ako dién poskytol izoprén dodatočnú dvojitú väzbu potrebnú na zosieťovanie inak inertných polymérnych reťazcov, ktorými boli v podstate polyizobutylén. Predtým, ako boli experimentálne ťažkosti vyriešené, bol butylový kaučuk nazývaný „márny butyl“, ale so zlepšeniami si užíval širokú akceptáciu pre svoju nízku priepustnosť pre plyny a jeho vynikajúcu odolnosť proti kyslíku a ozónu pri normálnych teplotách. Počas druhej svetovej vojny bol kopolymér nazývaný GR-I pre vládny kaučuk-izobutylén.
