Ελαστικό βουτυλίου (IIR), που ονομάζεται επίσης καουτσούκ ισοβουτυλενίου-ισοπρενίου, ένα συνθετικό καουτσούκ που παράγεται με συμπολυμερισμό ισοβουτυλενίου με μικρές ποσότητες ισοπρενίου. Εκτιμημένο για τη χημική αδράνεια, τη στεγανότητα στα αέρια και την ανθεκτικότητα στις καιρικές συνθήκες, το βουτυλικό καουτσούκ χρησιμοποιείται στις εσωτερικές επενδύσεις των ελαστικών αυτοκινήτων και σε άλλες ειδικές εφαρμογές.
κύρια βιομηχανικά πολυμερή: Ελαστικό βουτυλίου (καουτσούκ ισοβουτυλενίου-ισοπρενίου, IIR)
Το βουτυλικό καουτσούκ είναι ένα συμπολυμερές ισοβουτυλενίου και ισοπρενίου που παράχθηκε για πρώτη φορά από τους William Sparks και Robert Thomas στο
Τόσο ισοβουτυλένιο (C [CH 3] 2 = CH 2) και το ισοπρένιο (CH 2 = C [CH 3] -CH = CH 2) λαμβάνονται συνήθως από την θερμική πυρόλυση του φυσικού αερίου ή των ελαφρότερα κλάσματα αργού πετρελαίου. Σε κανονική θερμοκρασία και πίεση το ισοβουτυλένιο είναι αέριο και το ισοπρένιο είναι ένα πτητικό υγρό. Για επεξεργασία σε IIR, το ισοβουτυλένιο, που ψύχεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (περίπου −100 ° C [-150 ° F]), αραιώνεται με μεθυλοχλωρίδιο. Χαμηλές συγκεντρώσεις (1,5 έως 4,5 τοις εκατό) ισοπρενίου προστίθενται παρουσία χλωριούχου αργιλίου, το οποίο ξεκινά την αντίδραση στην οποία οι δύο ενώσεις συμπολυμερίζονται (δηλαδή, τα μόρια μιας μονάδας τους συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν γιγαντιαία μόρια πολλαπλών μονάδων). Οι επαναλαμβανόμενες μονάδες πολυμερούς έχουν τις ακόλουθες δομές:
Επειδή το βασικό πολυμερές, πολυισοβουτυλένιο, είναι στερεοκανονικό (δηλ., Οι μενταγιόν του ομάδες είναι διατεταγμένες σε κανονική σειρά κατά μήκος των πολυμερών αλυσίδων) και επειδή οι αλυσίδες κρυσταλλώνονται γρήγορα σε τέντωμα, το IIR που περιέχει μόνο μια μικρή ποσότητα ισοπρενίου είναι τόσο ισχυρή όσο το φυσικό καουτσούκ. Επιπλέον, επειδή το συμπολυμερές περιέχει λίγες ακόρεστες ομάδες (που αντιπροσωπεύονται από τον διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα που βρίσκεται σε κάθε επαναλαμβανόμενη μονάδα ισοπρενίου), το IIR είναι σχετικά ανθεκτικό στην οξείδωση - μια διαδικασία με την οποία το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα αντιδρά με τους διπλούς δεσμούς και σπάζει το πολυμερείς αλυσίδες, υποβαθμίζοντας έτσι το υλικό. Το βουτυλικό καουτσούκ δείχνει επίσης έναν ασυνήθιστα χαμηλό ρυθμό μοριακής κίνησης πολύ πάνω από τη θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (η θερμοκρασία πάνω από την οποία τα μόρια δεν καταψύχονται πλέον σε άκαμπτη, υαλώδη κατάσταση). Αυτή η έλλειψη κίνησης αντικατοπτρίζεται στην ασυνήθιστα χαμηλή διαπερατότητα του συμπολυμερούς στα αέρια καθώς και στην εξαιρετική αντοχή του στην επίθεση από το όζον.
Το συμπολυμερές ανακτάται από τον διαλύτη ως ψίχα, ο οποίος μπορεί να συνενωθεί με πληρωτικά και άλλους τροποποιητές και μετά να βουλκανιστεί σε πρακτικά προϊόντα από καουτσούκ. Λόγω της εξαιρετικής συγκράτησης αέρα, το βουτυλικό καουτσούκ είναι το προτιμώμενο υλικό για εσωτερικούς σωλήνες σε όλα εκτός από τα μεγαλύτερα μεγέθη. Παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην εσωτερική επένδυση ελαστικών χωρίς σωλήνα. (Λόγω της χαμηλής αντοχής του πέλματος, τα ελαστικά all-butyl δεν έχουν αποδειχθεί επιτυχημένα.) Το IIR χρησιμοποιείται επίσης για πολλά άλλα εξαρτήματα αυτοκινήτων, συμπεριλαμβανομένων των ταινιών παραθύρων, λόγω της αντοχής του στην οξείδωση. Η αντοχή του στη θερμότητα το καθιστά απαραίτητο στην κατασκευή ελαστικών, όπου σχηματίζει τις κύστεις που συγκρατούν τον ατμό ή το ζεστό νερό που χρησιμοποιείται για τον βουλκανισμό των ελαστικών.
Βρώμιο ή χλώριο μπορούν να προστεθούν στο μικρό κλάσμα ισοπρενίου του IIR για να φτιάξουν το BIIR ή το CIIR (γνωστό ως αλοβουτύλια). Οι ιδιότητες αυτών των πολυμερών είναι παρόμοιες με εκείνες του IIR, αλλά μπορούν να σκληρυνθούν πιο γρήγορα και με διαφορετικές και μικρότερες ποσότητες θεραπευτικών παραγόντων. Ως αποτέλεσμα, το BIIR και το CIIR μπορούν να σκληρυνθούν πιο εύκολα σε επαφή με άλλα ελαστομερή που συνθέτουν ένα προϊόν από καουτσούκ.
Το καουτσούκ βουτυλίου παρήχθη για πρώτη φορά από τους Αμερικανούς χημικούς William Sparks και Robert Thomas στην Standard Oil Company του Νιου Τζέρσεϋ (τώρα Exxon Corporation) το 1937. Οι προηγούμενες προσπάθειες παραγωγής συνθετικών καουτσούκ αφορούσαν τον πολυμερισμό των διενίων (μόρια υδρογονανθράκων που περιέχουν δύο διπλά άνθρακα-άνθρακα δεσμοί) όπως ισοπρένιο και βουταδιένιο. Οι Sparks και Thomas αψήφησαν τη σύμβαση με συμπολυμερισμό ισοβουτυλενίου, μιας ολεφίνης (μόρια υδρογονανθράκων που περιέχουν μόνο έναν διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα) με μικρές ποσότητες - π.χ. λιγότερο από 2 τοις εκατό - ισοπρενίου. Ως διένιο, το ισοπρένιο παρείχε τον επιπλέον διπλό δεσμό που απαιτείται για τη διασύνδεση των αλλιώς αδρανών πολυμερών αλυσίδων, οι οποίες ήταν ουσιαστικά πολυϊσοβουτυλένιο. Πριν από την επίλυση των πειραματικών δυσκολιών, το βουτυλικό καουτσούκ ονομάστηκε «μάταιο βουτύλιο», αλλά με βελτιώσεις απολάμβανε ευρεία αποδοχή για τη χαμηλή διαπερατότητά του στα αέρια και την εξαιρετική του αντίσταση στο οξυγόνο και το όζον σε κανονικές θερμοκρασίες. Κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου το συμπολυμερές ονομάστηκε GR-I, για το Κυβερνητικό Ελαστικό-Ισοβουτυλένιο.
