Butyylikumi (IIR), jota kutsutaan myös isobutyleeni-isopreenikumi, synteettinen kumi, jota valmistetaan kopolymeroimalla isobutyleeni pienillä määrillä isopreeniä. Butyylikumi on kemiallisen inerttinsä, kaasujen läpäisemättömyytensä ja säänkestävyytensä vuoksi käytetty autojen renkaiden sisäpinnoissa ja muissa erikoissovelluksissa.
tärkeimmät teollisuuspolymeerit: butyylikumi (isobutyleeni-isopreenikumi, IIR)
Butyylikumi on isobutyleenin ja isopreenin kopolymeeri, jonka ensimmäisenä tuottivat William Sparks ja Robert Thomas
Sekä isobutyleeni (C [CH 3] 2 = CH 2) ja isopreeni (CH 2 = C [CH 3] -CH = CH 2) saadaan tavallisesti lämpökrakkausvaiheen maakaasun tai kevyempi jakeet raakaöljyn. Normaalissa lämpötilassa ja paineessa isobutyleeni on kaasu ja isopreeni on haihtuvaa nestettä. Jotta IIR: ään voidaan prosessoida, isobutyleeni, jäähdytettynä erittäin mataliin lämpötiloihin (suunnilleen –100 ° C [–150 ° F]), laimennetaan metyylikloridilla. Alhaisen isopreenin pitoisuudet (1,5 - 4,5 prosenttia) lisätään alumiinikloridin läsnä ollessa, mikä aloittaa reaktion, jossa kaksi yhdistettä kopolymeroituvat (ts. Niiden yksikkömolekyylit yhdistyvät toisiinsa muodostaen jättiläisiä, moniyksikköisiä molekyylejä). Polymeeria toistavilla yksiköillä on seuraavat rakenteet:
Koska pohjapolymeeri, polyisobutyleeni, on stereoregulaarinen (ts. Sen riipusryhmät on järjestetty säännöllisessä järjestyksessä polymeeriketjuja pitkin) ja koska ketjut kiteytyvät nopeasti venyttäessä, IIR, joka sisältää vain pienen määrän isopreeniä, on yhtä vahva kuin luonnonkumi. Lisäksi, koska kopolymeeri sisältää muutamia tyydyttymättömiä ryhmiä (joita edustaa hiili-hiili-kaksoissidos, joka sijaitsee kussakin isopreenin toistoyksikössä), IIR on suhteellisen hapettumisenkestävä - prosessi, jossa ilmakehän happi reagoi kaksoissidosten kanssa ja hajottaa polymeeriketjut, siten hajottaen materiaalia. Butyylikumi osoittaa myös epätavallisen alhaisen molekyylin liikkeenopeuden selvästi lasittumislämpötilan yläpuolella (lämpötila, jonka yläpuolella molekyylit eivät enää ole jäätyneet jäykässä, lasimaisessa tilassa). Tämä liikkeen puute heijastuu kopolymeerin epätavallisen alhaisessa läpäisevyydessä kaasuille ja sen erinomaisessa vastustuskyvyssä otsonin hyökkäyksille.
Kopolymeeri otetaan talteen liuottimesta muruna, joka voidaan yhdistää täyteaineilla ja muilla modifioijilla ja vulkanoida sitten käytännöllisiksi kumituotteiksi. Erinomaisen ilmanpidätyskykynsä ansiosta butyylikumi on edullinen materiaali sisäputkille kaikissa paitsi suurimmissa kokoissa. Sillä on myös tärkeä osa putkittomien renkaiden sisävaippaissa. (Kulutuspinnan huonon kestävyyden vuoksi kaikki butyylirenkaat eivät ole osoittautuneet onnistuneiksi.) IIR: tä käytetään myös moniin muihin auton komponentteihin, kuten ikkunaliuskoihin, koska se kestää hapettumistaan. Sen lämmönkestävyys on tehnyt siitä välttämättömän rengasvalmistuksessa, jossa se muodostaa rakot, jotka pitävät höyryä tai kuumaa vettä renkaiden vulkanoimiseksi.
Bromia tai klooria voidaan lisätä pieneen IIR: n isopreenifraktioon, jotta saadaan BIIR tai CIIR (tunnetaan halobutyyleinä). Näiden polymeerien ominaisuudet ovat samanlaisia kuin IIR: n, mutta ne voidaan kovettaa nopeammin ja erilaisilla ja pienemmillä määrillä parantavia aineita. Seurauksena on, että BIIR ja CIIR voidaan hakea helpommin kosketuksessa muiden elastomeerien kanssa, jotka muodostavat kumituotteen.
Butyylikumia tuottivat ensin yhdysvaltalaiset kemikaalit William Sparks ja Robert Thomas New Jerseyn Standard Oil Companyssä (nykyisin Exxon Corporation) vuonna 1937. Aikaisemmissa synteettisten kumijen valmistusyrityksissä oli kyse dieenien (hiilivetymolekyylit, jotka sisältävät kaksi hiili-hiili-kaksois-kaksois-polymeeriä) polymeroinnista. sidokset), kuten isopreeni ja butadieeni. Sparks ja Thomas vastustelivat sopimusta kopolymeroimalla isobutyleeniä, olefiinia (hiilivetymolekyylit, jotka sisältävät vain yhden hiili-hiili-kaksoissidoksen) pienillä määrillä - esim. Alle 2 prosenttia - isopreeniä. Dieeninä isopreeni tarjosi ylimääräisen kaksoissidoksen, joka tarvitaan muuten inerttien polymeeriketjujen silloittamiseksi, jotka olivat pääosin polyisobutyleeniä. Ennen kokeellisten vaikeuksien ratkaisemista butyylikumi kutsuttiin turhiksi butyyliksi, mutta parannuksilla se nautti laajasti sen alhaisesta kaasu läpäisevyydestä ja erinomaisesta hapen ja otsonin kestävyydestä normaaleissa lämpötiloissa. Toisen maailmansodan aikana kopolymeeriä kutsuttiin GR-I: ksi hallituksen kumi-isobutyleenille.
