Бутилкаучук , иногда называемый просто «бутил», — это синтетический каучук , сополимер изобутилена с изопреном . Аббревиатура IIR означает изобутилен-изопреновый каучук.Полиизобутилен , также известный как «ПИБ» или полиизобутен, (C 4 H 8 ) n , является гомополимером изобутилена или 2-метил-1-пропена, на котором основан бутилкаучук. Бутилкаучук получают путем полимеризации около 98% изобутилена с около 2% изопрена. Структурно полиизобутилен напоминает полипропилен , но имеет две метильные группы, замещенные на каждом втором атоме углерода , а не одну. Полиизобутилен представляет собой бесцветный или светло-желтый вязкоупругий материал. Он, как правило, не имеет запаха и вкуса, хотя может иметь легкий характерный запах.
Бутилкаучук обладает превосходной непроницаемостью для газовой диффузии, а длинные полиизобутиленовые сегменты его полимерных цепей придают ему хорошие гибкие свойства.
Формула для PIB: –(–CH 2 –C(CH 3 ) 2 –) n –
Формула для БИХ:
Его можно получить из мономера изобутилена (CH2 = C(CH3 ) 2 ) только методом катионной полимеризации .
Синтетический каучук, или эластомер , бутилкаучук непроницаем для воздуха и используется во многих приложениях, требующих воздухонепроницаемой резины. Полиизобутилен и бутилкаучук используются в производстве клеев , сельскохозяйственных химикатов, волоконно-оптических соединений, шаровых камер, уплотнительных колец , герметиков и герметиков, липкой пленки , электрических жидкостей, смазочных материалов (масло для двухтактных двигателей), бумаги и целлюлозы, средств личной гигиены, пигментных концентратов, для модификации резины и полимеров, для защиты и герметизации определенного оборудования для использования в областях, где присутствует химическое оружие, в качестве добавки к бензину / дизельному топливу и жевательной резинке . Первым крупным применением бутилкаучука были внутренние камеры шин . Это остается важным сегментом его рынка даже сегодня.
Изобутилен был открыт Майклом Фарадеем в 1825 году. Полиизобутилен (ПИБ) был впервые разработан подразделением BASF компании IG Farben в 1931 году с использованием катализатора трифторида бора при низких температурах и продавался под торговым наименованием Oppanol B . ПИБ остается основным бизнесом BASF и по сей день.
Позднее, в 1937 году, он был преобразован в бутилкаучук исследователями Уильямом Дж. Спарксом и Робертом М. Томасом в лаборатории компании Standard Oil of New Jersey в Линдене , штат Нью-Джерси. Сегодня большую часть мировых поставок бутилкаучука производят две компании: ExxonMobil (одна из потомков Standard Oil) и Polymer Corporation , канадская федеральная коронная корпорация, созданная в 1942 году для производства искусственного каучука в качестве замены зарубежным поставкам, прерванным Второй мировой войной. В 1976 году она была переименована в Polysar, а каучуковый компонент стал дочерней компанией Polysar Rubber Corp. Компания была приватизирована в 1988 году с ее продажей компании NOVA Corp, которая, в свою очередь, продала Polysar Rubber в 1990 году компании Bayer AG из Германии. В 2005 году Bayer AG выделила химические подразделения, включая большую часть площадки в Сарнии , создав LANXESS AG, также из Германии. [1]
Гомополимеры ПИБ с высокой молекулярной массой (100 000–400 000 и более) представляют собой полиолефиновые эластомеры: прочные, растяжимые резиноподобные материалы в широком диапазоне температур; с низкой плотностью (0,913–0,920), низкой проницаемостью и превосходными электрическими свойствами.
В 1950-х и 1960-х годах был разработан галогенированный бутилкаучук ( галобутил ) в его хлорированном ( хлорбутил ) и бромированном ( бромбутил ) вариантах, обеспечивающий значительно более высокие скорости вулканизации и позволяющий проводить совулканизацию с другими каучуками, такими как натуральный каучук и стирол-бутадиеновый каучук. Галобутил сегодня является важнейшим материалом для внутренних покрытий бескамерных шин . Фрэнсис П. Болдуин получил медаль Чарльза Гудиера 1979 года за многочисленные патенты, которые он имел на эти разработки.
Весной 2013 года два инцидента с загрязнением PIB в Ла-Манше, которые, как полагают, были связаны, были описаны как самое сильное загрязнение морской среды Великобритании «за десятилетия». По оценкам Королевского общества защиты птиц, более 2600 морских птиц погибли от химикатов, и еще сотни были спасены и обеззаражены. [2]
Полиизобутилен может реагировать с малеиновым ангидридом , образуя полиизобутенилянтарный ангидрид (PIBSA), который затем может быть преобразован в полиизобутенилянтарный ангидрид (PIBSI) путем реакции с различными этиленаминами . При использовании в качестве добавки к смазочным маслам и моторному топливу они могут оказывать существенное влияние на свойства масла или топлива. [3] [4] Полиизобутилен, добавляемый в небольших количествах в смазочные масла, используемые при обработке, приводит к значительному снижению образования масляного тумана и, таким образом, уменьшает вдыхание масляного тумана оператором . [5] Он также используется для очистки разливов нефти на воде как часть коммерческого продукта Elastol. При добавлении к сырой нефти он увеличивает вязкоупругость нефти при вытягивании, заставляя нефть противостоять разрыву при ее вакуумировании с поверхности воды.
В качестве топливной добавки полиизобутилен обладает моющими свойствами. При добавлении в дизельное топливо он препятствует загрязнению топливных инжекторов , что приводит к снижению выбросов углеводородов и твердых частиц . [6] Его смешивают с другими моющими средствами и присадками для создания «моющего пакета», который добавляется в бензин и дизельное топливо для предотвращения образования отложений и стука двигателя . [7]
Полиизобутилен используется в некоторых рецептурах в качестве загустителя .
Полиизобутилен часто используется в промышленности по производству взрывчатых веществ в качестве связующего агента в пластичных взрывчатых веществах, таких как C-4 . [8] Полиизобутиленовое связующее используется, поскольку оно делает взрывчатое вещество менее чувствительным к преждевременной детонации, а также облегчает его обработку и формовку.
Бутилкаучук обычно используется в динамиках, особенно в подвесах. Он использовался в качестве замены пенопластовым подвесам, поскольку пена могла бы испортиться. Большинство современных динамиков используют бутилкаучук, в то время как большинство винтажных динамиков используют пену.
Бутилкаучук используется для изготовления камер в спортивных мячах (например, мячах для регби, футбольных , баскетбольных, нетбольных ), а также для изготовления велосипедных камер, обеспечивая прочное, герметичное внутреннее отделение.
Бутилкаучуковый герметик используется для гидроизоляции , ремонта резиновой кровли и обслуживания кровельных мембран (особенно по краям). Важно [ требуется цитата ] закрепить кровельную мембрану, так как множество приспособлений (например, вентиляционные отверстия кондиционера, сантехника и другие трубы) могут значительно ослабить ее.
Резиновая кровля обычно относится к определенному типу кровельных материалов, которые изготавливаются из этиленпропилендиеновых мономеров ( каучук EPDM ). Для целостности таких кровель крайне важно избегать использования грубых абразивных материалов и растворителей на основе нефти для их обслуживания.
Полиэфирная ткань, ламинированная бутилкаучуковым связующим, обеспечивает одностороннюю водонепроницаемую ленту, которую можно использовать на металлических, ПВХ и цементных соединениях. Она используется для ремонта и гидроизоляции металлических крыш.
Бутилкаучук является одним из самых прочных эластомеров при воздействии химических боевых веществ и дезактивирующих материалов. Это более твердый и менее пористый материал, чем другие эластомеры, такие как натуральный каучук или силикон, но все еще достаточно эластичный, чтобы сформировать герметичное уплотнение. Хотя бутилкаучук разрушается при воздействии таких агентов, как NH3 ( аммиак ) или определенных растворителей, он разрушается медленнее, чем сопоставимые эластомеры. Поэтому он используется для создания уплотнений в противогазах и другой защитной одежде.
Бутиловый и бромбутиловый каучук обычно используются для изготовления резиновых пробок, используемых для герметизации флаконов и бутылок с лекарствами . [9]
В большинстве современных жевательных резинок в качестве центральной основы используется пищевой бутилкаучук, который не только придает резинке эластичность, но и придает ей стойкие, липкие свойства, из-за чего некоторые муниципалитеты предложили ввести налог для покрытия расходов на его удаление. [10]
Переработанная жевательная резинка также использовалась в качестве источника восстановленного полиизобутилена. Среди других продуктов эта базовая резина была произведена в кофейных чашках и контейнерах для сбора жевательной резинки «Gumdrop». [11] [12] После заполнения контейнеры для сбора и их содержимое измельчаются и снова перерабатываются.
Благодаря своей превосходной стойкости к диффузии газов бутилкаучук и галогенированный каучук используются для изготовления внутреннего слоя пневматических бескамерных шин , а также для изготовления внутренней камеры в старых шинах.
Полиизобутилен используется в качестве первичного уплотнителя в стеклопакетах для коммерческого и жилого строительства, обеспечивая герметичность и влагонепроницаемость стеклопакета.