Butilkaučuks (IIR), saukts arī par izobutilēna-izoprēna gumiju, sintētiska gumija, ko iegūst, kopolimerizējot izobutilēnu ar nelielu daudzumu izoprēna. Butilkaučuks, kas novērtēts pēc tā ķīmiskās inerces, necaurlaidības gāzēm un izturības pret atmosfēras iedarbību, tiek izmantots automašīnu riepu iekšējā apvalkā un citos speciālos pielietojumos.
galvenie rūpnieciskie polimēri: butilkaučuks (izobutilēna-izoprēna gumija, IIR)
Butila gumija ir izobutilēna un izoprēna kopolimērs, kuru pirmo reizi izgatavoja Viljams Spārks un Roberts Tomass
Gan izobutilēna (C [CH 3] 2 = CH 2) un izoprēna (CH 2 = C [CH 3] -CH = CH 2) parasti tiek iegūti ar siltuma krekinga dabasgāzes vai šķiltavu frakciju jēlnaftas. Normālā temperatūrā un spiedienā izobutilēns ir gāze, un izoprēns ir gaistošs šķidrums. Pārstrādei IIR izobutilēnu, atdzesētu līdz ļoti zemai temperatūrai (aptuveni −100 ° C [−150 ° F]), atšķaida ar metilhlorīdu. Alumīnija hlorīda klātbūtnē pievieno zemas izoprēna koncentrācijas (no 1,5 līdz 4,5 procentiem), kas sāk reakciju, kurā abi savienojumi kopolimerizējas (ti, to vienas vienības molekulas savienojas, veidojot milzu, vairāku vienību molekulas). Polimēru atkārtojošām vienībām ir šādas struktūras:
Tā kā bāzes polimērs, poliizobutilēns, ir stereoregulārs (ti, tā kulonu grupas ir sakārtotas noteiktā secībā gar polimēru ķēdēm) un tā kā ķēdes strauji izkristalizējas, stiepjoties, IIR, kas satur tikai nelielu izoprēna daudzumu, ir tikpat spēcīga kā dabiskā gumija. Turklāt, tā kā kopolimērs satur dažas nepiesātinātas grupas (kuras apzīmē oglekļa-oglekļa dubultā saite, kas atrodas katrā izoprēna atkārtojošajā vienībā), IIR ir relatīvi izturīgs pret oksidāciju - procesu, kurā skābeklis atmosfērā reaģē ar dubultsaitēm un sašķeļ polimēru ķēdes, tādējādi degradējot materiālu. Butila gumija parāda arī neparasti zemu molekulu kustības ātrumu, kas krietni pārsniedz stikla pārejas temperatūru (temperatūra, virs kuras molekulas vairs netiek sasaldētas stingrā, stiklotā stāvoklī). Šis kustības trūkums atspoguļojas kopolimēra neparasti zemā caurlaidībā pret gāzēm, kā arī tā izcilajā izturībā pret ozona iedarbību.
Kopolimēru reģenerē no šķīdinātāja kā skaidiņu, ko var sajaukt ar pildvielām un citiem modifikatoriem, un pēc tam vulkanizēt praktiskos gumijas izstrādājumos. Pateicoties lieliskajai gaisa aizturēšanai, butila gumija ir vēlamais materiāls iekšējām caurulēm visos izmēros, izņemot lielākos. Tam ir svarīga loma arī bezkameru riepu iekšējā apvalkā. (Sakarā ar sliktu protektora izturību visu butila riepas nav izrādījušās veiksmīgas.) IIR izmanto arī daudzām citām automašīnu sastāvdaļām, ieskaitot logu sloksnes, jo tās ir izturīgas pret oksidāciju. Tā izturība pret karstumu ir padarījusi to par neaizstājamu riepu ražošanā, kur veido urīnpūšļus, kas aiztur tvaiku vai karstu ūdeni, ko izmanto riepu vulkanizēšanai.
Bromu vai hloru var pievienot nelielai IIR izoprēna frakcijai, lai iegūtu BIIR vai CIIR (pazīstamus kā halobutilus). Šo polimēru īpašības ir līdzīgas IIR īpašībām, taču tos var izārstēt ātrāk un ar atšķirīgu un mazāku daudzumu ārstniecisko līdzekļu. Rezultātā BIIR un CIIR var vieglāk koktēt saskarē ar citiem elastomēriem, kas veido gumijas izstrādājumu.
Butila gumiju pirmo reizi ražoja amerikāņu ķīmiķi Viljams Spārks un Roberts Tomass Ņūdžersijas standartnaftas uzņēmumā (tagad Exxon Corporation) 1937. gadā. Iepriekšējie sintētisko kaučuku ražošanas mēģinājumi bija saistīti ar diēnu (ogļūdeņraža molekulu, kas satur divus oglekļa-oglekļa dubultā saites), piemēram, izoprēns un butadiēns. Sparks un Tomass nepakļāvās konvencijai, kopolimerizējot izobutilēnu, olefīnu (ogļūdeņraža molekulas, kas satur tikai vienu oglekļa-oglekļa divkāršo saiti) ar nelielu izoprēna daudzumu, piemēram, mazāk nekā 2 procentus. Kā diēns izoprēns nodrošināja papildu dubulto saiti, kas nepieciešama, lai šķērssaistītu citādi inertās polimēru ķēdes, kas būtībā bija poliizobutilēns. Pirms eksperimentālo grūtību atrisināšanas butila gumija tika saukta par “bezjēdzīgo butilu”, taču ar uzlabojumiem tā tika plaši atzīta par zemu gāzu caurlaidību un izcilu izturību pret skābekli un ozonu normālā temperatūrā. Otrā pasaules kara laikā valdības gumijas-izobutilēna kopolimēru sauca par GR-I.
