Бутилкаучук

Бутилкаучук (БК, инджей-бутил, полиизобутилен, оппанол, полисар-бутил, сокабутил, эссо-бутил) — сополимер изобутилена с небольшим (1-5% масс.) количеством изопрена, который получают катионной сополимерризацией изобутилена и изопрена в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса. В англоязычных странах называется бутиловой резиной, в немецкоязычных — полиизобутилен.

Бутилкаучук
Бутилкаучук производства BASF Бутилкаучуковые перчатки
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Впервые бутилкаучук был синтезирован группой ученых компании Exxon Research and Engineering Co. под руководством В. Дж. Спарка и Р. М. Томаса в 1937 году.

В СССР промышленное производство бутилкаучука началось в 1956 году после добычи технологии изготовления на Западе органами технической разведки.

Технология производства бутилкаучука

Бутилкаучук получают в суспензии и в растворе.

При суспензионном процессе гетерофазную сополимеризацию изобутилена и изопрена ведут в присутствии трихлорида алюминия в метилхлориде или этилхлориде при температуре от минус 95 до минус 100°С.

При растворном процессе гомогенную сополимеризацию изобутилена и изопрена ведут в присутствии протонированного комплекса галогеналюминий органических соединений в углеводородном растворителе при температуре от минус 50 до минус 60°С. Растворная технология получения бутилкаучука разработана в СССР и внедрена в 1982 году.

Технологические свойства бутилкаучука

Изобутиленовая природа бутилкаучука обуславливает его низкие газо- и влагопроницаемость. По газонепроницаемости он превосходит все известные каучуки за исключением тиокола, что объясняется большим количеством стерических препятствий в виде метильных групп и малой подвижностью макромолекулярной цепи полимера вследствие малого количества двойных связей.

Склонность к кристаллизации

Бутилкаучук сохраняет аморфную структуру в широком диапазоне температур и кристаллизуется лишь при больших степенях растяжения (до 500%).

Изготовление (крашение) резиновых смесей на основе бутилкаучука, их каландрование, экструдирование и формование ведется на обычном оборудовании. При этом желательно выделять для переработки бутиловых резин отдельные линии или единицы оборудования.

Особенности переработки БК

• бутилкаучук не совулканизуется с каучуками общего назначения из-за сильного различия в вулканизационной активности;
• технологически бутилкаучук совмещается с этиленпропиленовыми каучуками, галогенированными бутилкаучуками, хлоропреновыми каучуками, полиизобутиленом, полиэтиленом, полипропиленом;
• пластицируется только при температуре +170-180°С в резиносмесителе в присутствии пептизаторов;
• имеет меньшее сродство к техническому углероду по сравнению с высоконенасыщенными каучуками;
• обладает хорошей клейкостью;
• имеет склонность к хладотекучести.

Вулканизующие системы резин на основе БК

Вулканизация БК обычно осуществляется серой с использованием тиазольных, тиурамных и дитиокарбаматных ускорителей или ультраускорителей.

Вулканизацию можно проводить диоксимами и динитрозосоединениями в присутствии окислителей, таких как PbO2, а также полиметилолфенольными смолами в присутствии хлоридов металлов, например SnCl2, либо галогенсодержащих полимеров, таких как полихлоропрен.

Усиливающими наполнителями бутиловых резин являются технические углероды, а также минеральные наполнители с регулярным расположением OH-групп в решетке, такие как каолин, тальк, диоксид кремния. Пластификаторы для бутиловых резин — парафиновые, нафтеновые и ароматические масла.

С повышением степени наполнения и снижением количества пластификаторов повышается газонепроницаемость вулканизатов.

Для улучшения когезионных свойств, повышения скорости вулканизации, улучшения морозостойкости и светостойкости применяют добавки этиленпропиленовых каучуков.

Эксплуатационные свойства бутиловых резин

• высокая паро- и газонепроницаемость;
• высокая теплостойкость — от +120 до +200°С;
• высокая озоностойкость;
• высокая атмосферостойкость;
• химическая стойкость;
• стойкость к воздействию сухого пара, а при применении смоляной сулканизации — стойкость к горячей воде и влажному пару.
• низкая эластичность и высокие гистерезисные потери при комнатной и повышенных температурах;
• высокая демпфирующая способность
• хорошие диэлектрические свойства.

Применение

Резины на основе бутилкаучуков применяются:

• в шинной промышленности — автомобильные камеры и гермослой бескамерных шин, варочные камеры и диафрагмы дорматоров-вулканизаторов;
• в медицинской промышленности — пробки и другие изделия для укупорки препаратов;
• в пищевой промышленности;
• в электротехнический промышленности.

Бутилкаучук является компонентом твёрдого ракетного топлива, зажигательных боеприпасов и огнесмесей.

Литература

• Большой справочник резинщика. Часть 1. Каучуки и ингредиенты. под ред. Резниченко С.В, Ю.Л.Морозова. М. ООО "Издательский центр "Техинформ", 2012, стр. 210-222.
• Синтетический каучук. под ред.И.В.Гармонова, Л. "Химия". 1976. стр. 342-355.
• Терминологический справочник по резине. Махлис Ф.А., Федюкин Д.Л., М. "Химия", 1989. стр. 40-43.
• Химическая энциклопедия в 5 т. под ред. И.Л.Кнунянца, т. 1
• Полиизобутилен и сополимеры изобутилена. Г. Гютербок. Ленинград - 1962. стр. 204-206.