Бутилов каучук (IIR), наричан още изобутилен-изопренов каучук, синтетичен каучук, получен чрез кополимеризация на изобутилен с малки количества изопрен. Ценен заради химическата си инертност, непропускливостта на газове и въздухонепроницаемостта, бутиловият каучук се използва във вътрешните облицовки на автомобилните гуми и в други специални приложения.
основни индустриални полимери: бутилов каучук (изобутилен-изопренов каучук, IIR)
Бутиловият каучук е съполимер на изобутилен и изопрен, който е произведен за първи път от William Sparks и Robert Thomas в
Както изобутилен (C [CH 3] 2 = CH 2) и изопрен (CH 2 = C [CH 3] -СН = СН 2) обикновено се получават от термичен крекинг на природен газ или на леки фракции от суров нефт. При нормална температура и налягане изобутиленът е газ, а изопренът е летлива течност. За преработка в IIR изобутиленът, охладен до много ниски температури (приблизително -100 ° C [-150 ° F]), се разрежда с метил хлорид. Ниски концентрации (1,5 до 4,5 процента) изопрен се добавят в присъствието на алуминиев хлорид, който инициира реакцията, при която двете съединения се кополимеризират (т.е. техните единични молекули се свързват заедно, образувайки гигантски молекули с множество единици). Полимерните повтарящи се единици имат следните структури:
Тъй като основният полимер, полиизобутилен, е стереорегулярен (т.е. неговите висулни групи са подредени в правилен ред по протежение на полимерните вериги) и тъй като веригите кристализират бързо при разтягане, IIR, съдържащ само малко количество изопрен, е толкова силен, колкото естествения каучук. Освен това, тъй като съполимерът съдържа няколко ненаситени групи (представени от двойна връзка въглерод-въглерод, разположена във всяка повтаряща се единица изопрен), IIR е относително устойчив на окисляване - процес, при който кислородът в атмосферата реагира с двойните връзки и разрушава полимерни вериги, като по този начин разгражда материала. Бутиловият каучук също показва необичайно ниска скорост на молекулно движение, доста над температурата на стъкления преход (температурата, над която молекулите вече не се замразяват в твърдо, стъклено състояние). Тази липса на движение се отразява в необичайно ниската пропускливост на съполимера за газове, както и в неговата изключителна устойчивост на атака от озон.
Съполимерът се извлича от разтворителя като троха, която може да се смеси с пълнители и други модификатори и след това да се вулканизира в практични каучукови изделия. Благодарение на отличното си задържане на въздух, бутиловият каучук е предпочитаният материал за вътрешни тръби във всички, освен най-големите размери. Той също играе важна роля във вътрешните облицовки на безкамерни гуми. (Поради лошата издръжливост на протектора, всички бутилови гуми не се оказаха успешни.) IIR се използва и за много други автомобилни компоненти, включително ленти за прозорци, поради устойчивостта си към окисляване. Неговата устойчивост на топлина го прави незаменим при производството на гуми, където образува мехури, които задържат парата или горещата вода, използвани за вулканизиране на гумите.
Бром или хлор могат да се добавят към малката изопренова фракция на IIR, за да се получи BIIR или CIIR (известен като халобутили). Свойствата на тези полимери са подобни на тези на IIR, но те могат да бъдат излекувани по-бързо и с различни и по-малки количества лечебни агенти. В резултат на това BIIR и CIIR могат да бъдат покрити по-лесно при контакт с други еластомери, образуващи каучуков продукт.
Бутиловият каучук е произведен за първи път от американските химици Уилям Спаркс и Робърт Томас от Standard Oil Company в Ню Джърси (сега Exxon Corporation) през 1937 г. По-ранните опити за производство на синтетични каучуци са включвали полимеризация на диени (въглеводородни молекули, съдържащи две двойни въглерод-въглерод връзки) като изопрен и бутадиен. Искри и Томас отхвърлиха конвенцията чрез кополимеризиране на изобутилен, олефин (въглеводородни молекули, съдържащи само една двойна връзка въглерод-въглерод) с малки количества - например, под 2 процента - изопрен. Като диен, изопренът осигурява допълнителната двойна връзка, необходима за кръстосано свързване на иначе инертните полимерни вериги, които по същество са полиизобутилен. Преди да бъдат разрешени експерименталните затруднения, бутиловият каучук беше наречен "безполезен бутил", но с подобрения той се радваше на широко признание за ниската си пропускливост на газове и отличната си устойчивост на кислород и озон при нормални температури. По време на Втората световна война съполимерът се нарича GR-I, за правителствен каучук-изобутилен.
