Butüülkummi keemiline ühend

Butüülkummi (IIR), mida nimetatakse ka isobutüleen-isopreenkummiks - sünteetiline kautšuk, mis on toodetud isobutüleeni kopolümeriseerimisel väikestes kogustes isopreeniga. Butüülkummist, mida hinnatakse keemilise inertsuse, gaaside läbitungimatuse ja ilmastikukindluse tõttu, kasutatakse autorehvide sisevoodrites ja muudes spetsiaalsetes rakendustes.

peamised tööstuslikud polümeerid: butüülkummi (isobutüleen-isopreenkummi, IIR)

Butüülkummi on isobutüleeni ja isopreeni kopolümeer, mille esmakordselt valmistasid William Sparks ja Robert Thomas

Mõlemad isobutüleengaasi (C [CH ₃] ₂ = CH ₂) ja isopreeni (CH ₂ = C [CH ₃] -CH = CH ₂) on tavaliselt saadakse soojuskrakkimise maagaasi või süütaja fraktsioonidest toorõli. Normaalsel temperatuuril ja rõhul on isobutüleen gaas ja isopreen on lenduv vedelik. IIR-ks töötlemiseks lahjendatakse väga madala temperatuurini (umbes –100 ° C [–150 ° F]) jahutatud isobutüleeni metüülkloriidiga. Alumiiniumkloriidi juuresolekul lisatakse madalad isopreeni kontsentratsioonid (1,5 kuni 4,5 protsenti), mis käivitab reaktsiooni, milles kaks ühendit kopolümeriseeruvad (st nende ühe ühiku molekulid ühendavad omavahel hiiglaslikke, mitme ühikuga molekule). Polümeeri korduvatel üksustel on järgmine struktuur:

Kuna aluspolümeer, polüisobutüleen, on stereoregulaarne (st selle ripprühmad on paigutatud korrapärases järjekorras piki polümeeri ahelaid) ja kuna ahelad kristalliseeruvad venitamisel kiiresti, on IIR, mis sisaldab ainult väikest kogust isopreeni, sama tugev kui looduslik kautšuk. Kuna kopolümeer sisaldab vähe küllastumata rühmi (mida esindab süsinik-süsinik kaksikside, mis paikneb igas isopreeni korduvas ühikus), on IIR suhteliselt vastupidav oksüdatsioonile - protsess, mille käigus atmosfääris olev hapnik reageerib kaksiksidemetega ja lõhub polümeeriahelad, halvendades seeläbi materjali. Butüülkummi molekulide liikumiskiirus on ka klaasistumistemperatuurist kõrgemal (temperatuur, millest kõrgemal molekulid jäikus, klaasjas olekus enam ei külmu) on ebatavaliselt madal. See vähene liikumine kajastub kopolümeeri ebatavaliselt madalas gaaside läbilaskvuses ning selle silmapaistvas vastupidavus osooni rünnakule.

Kopolümeer eraldatakse lahustist puruna, mille saab segada täiteainete ja muude modifikaatoritega ning seejärel vulkaniseerida praktilisteks kummitoodeteks. Tänu suurepärasele õhukindlusele on butüülkumm eelistatav materjal sisetorude jaoks kõigis suurustes, välja arvatud suurimad. See mängib olulist rolli ka ilma rehvideta sisekatetes. (Turvise kehva vastupidavuse tõttu pole butüülrehvid osutunud edukaks.) IIR-d kasutatakse oksüdeerumiskindluse tõttu ka paljude muude autoosade jaoks, sealhulgas aknaklaaside jaoks. Selle vastupidavus kuumusele on teinud selle asendamatuks rehvide tootmisel, kus need moodustavad põied, mis säilitavad rehvide vulkaniseerimiseks kasutatava auru või kuuma vee.

IIR väikesele isopreenfraktsioonile võib lisada broomi või kloori, et saada BIIR või CIIR (tuntud kui halobutüülid). Nende polümeeride omadused on sarnased IIR omadega, kuid neid saab kõvendada kiiremini ning erineva ja väiksema koguse ravimainetega. Selle tulemusel on BIIR ja CIIR hõlpsamini kokkupuutel muude kummitoodetest koosnevate elastomeeridega.

Butüülkummi toodeti esmakordselt Ameerika keemikute William Sparksi ja Robert Thomase poolt New Jersey Standard Oil Company (nüüd Exxon Corporation) poolt 1937. aastal. Varasemad sünteetiliste kummide valmistamise katsed hõlmasid dieenide (süsivesiniku molekulid, mis sisaldavad kahte süsinik-süsinik kahekordset kaksikut) polümerisatsiooni. sidemed) nagu isopreen ja butadieen. Sparks ja Thomas ei suutnud tavapäraselt isobutüleeni, olefiini (süsivesiniku molekulid, mis sisaldavad ainult ühte süsinik-süsinik kaksiksidet) kopolümeriseerimisel isopreeni väikestes kogustes, näiteks vähem kui 2 protsenti. Dieenina andis isopreen täiendava kaksiksideme, mis on vajalik muidu inertsete polümeeride ahelate ristsidumiseks, mis olid põhimõtteliselt polüisobutüleen. Enne eksperimentaalsete raskuste lahendamist nimetati butüülkummi “mõttetuks butüüliks”, kuid parandustega tunnustati laialdaselt selle madalat gaaside läbilaskvust ning suurepärast vastupidavust hapniku ja osooni suhtes normaalsetel temperatuuridel. Teise maailmasõja ajal nimetati kopolümeer valitsuse kummi-isobutüleeni jaoks GR-I.