Введение
Синтетический каучук; сополимер изобутилена с изопреном.
Бутиловый каучук, иногда называемый просто "бутил", – это синтетический каучук, сополимер изобутилена с изопреном. Аббревиатура IIR обозначает изобутиленовый изопреновый каучук. Полиизобутилен, также известный как "PIB" или полиизобутен, (C4H8)n, является гомополимером изобутилена, или 2-метил-1-пропена, на основе которого создан бутил каучук. Бутиловый каучук производится путем полимеризации примерно 98% изобутилена и примерно 2% изопрена. По своей структуре полиизобутилен похож на полипропилен, но имеет две метильные группы, замещенные через один атом углерода, вместо одной. Полиизобутилен – бесцветный или светло-желтый вискоэластичный материал. Обычно он не имеет запаха и вкуса, хотя может обладать легким специфическим запахом.
История
Изобутилен был открыт Майклом Фарадеем в 1825 году. Полиизобутилен (PIB) был впервые разработан подразделением BASF компании IG Farben в 1931 году с использованием катализатора трифторида бора при низких температурах и продавался под торговой маркой de. PIB и сегодня остается одним из основных направлений деятельности BASF. В 1937 году Уильям Дж. Спаркс и Роберт М. Томас разработали на его основе бутил-каучук в лаборатории компании Standard Oil of New Jersey в Линдене, штат Нью-Джерси. В настоящее время большая часть мирового объема производства бутиловой резины приходится на две компании: ExxonMobil (одного из правопреемников Standard Oil) и Polymer Corporation, канадскую федеральную государственную корпорацию, основанную в 1942 году для производства синтетического каучука в качестве замены поставок из-за рубежа, прерванных Второй мировой войной. В 1976 году компания была переименована в Polysar, а подразделение по производству каучука стало дочерней компанией Polysar Rubber Corp. В 1988 году компания была приватизирована и продана NOVA Corp, которая, в свою очередь, продала Polysar Rubber в 1990 году немецкой компании Bayer AG. В 2005 году Bayer AG выделила химические подразделения, включая большую часть производственной площадки в Сарнии, в отдельную компанию LANXESS AG, также из Германии. Гомополимеры PIB с высокой молекулярной массой (100 000–400 000 и более) являются полиолефиновыми эластомерами: прочными, эластичными материалами, напоминающими резину, в широком диапазоне температур, с низкой плотностью (0,913–0,920), низкой проницаемостью и отличными электрическими свойствами. В 1950-х и 1960-х годах был разработан галогенированный бутил-каучук (галобутил) в хлорированном (хлоробутил) и бромированном (бромобутил) вариантах, обеспечивающий значительно более высокую скорость вулканизации и позволяющий проводить совместную вулканизацию с другими каучуками, такими как натуральный каучук и стирол-бутадиеновый каучук. Сегодня галобутил является наиболее важным материалом для внутренних покрытий бескамерных шин. Фрэнсис П. Болдуин получил медаль Чарльза Гудьера в 1979 году за многочисленные патенты, связанные с этими разработками. Весной 2013 года два случая загрязнения PIB в Ла-Манше, предположительно связанных между собой, были названы самым серьезным случаем загрязнения морской среды Великобритании "за десятилетия". По оценкам RSPB, химическим веществом погибло более 2600 морских птиц, а сотни других были спасены и обеззаражены.
Добавка к топливу и смазочным материалам
Полиизобутилен может быть прореагирован с малеиновым ангидридом для получения полиизобутиленового сукцинового ангидрида (PIBSA), который затем может быть преобразован в полиизобутиленовые сукцинимиды (PIBSI) путем реакции с различными этилендиаминами. При использовании в качестве добавки в смазочные масла и моторное топливо, они могут существенно влиять на свойства масла или топлива. Добавление полиизобутилена в небольших количествах в смазочные масла, используемые при механической обработке, значительно снижает образование масляного тумана и, следовательно, уменьшает вдыхание оператором масляного тумана. Он также используется для ликвидации разливов нефти в воде как компонент коммерческого продукта Elastol. При добавлении к сырой нефти он повышает вязкоупругость нефти при растяжении, что препятствует ее разрушению при откачке с поверхности воды. В качестве топливной добавки полиизобутилен обладает моющими свойствами. При добавлении в дизельное топливо он препятствует образованию отложений на форсунках, что приводит к снижению выбросов углеводородов и твердых частиц. Его смешивают с другими моющими средствами и присадками для создания "моющего пакета", который добавляют в бензин и дизельное топливо для предотвращения образования отложений и детонации двигателя. Полиизобутилен используется в некоторых составах в качестве загустителя.
Взрывчатые вещества
Полиизобутилен часто используется в производстве взрывчатых веществ в качестве связующего в пластиковых взрывчатых веществах, таких как C4. Полиизобутилен используется в качестве связующего, поскольку он снижает чувствительность взрывчатого вещества к случайному взрыву, а также облегчает его обработку и формовку.
Громкоговорители и аудиооборудование
Бутиловая резина обычно используется в динамиках, в частности для подвесов. Она пришла на замену пенным подвесам, так как пена со временем разрушается. Большинство современных динамиков используют бутиловую резину, а большинство винтажных – пену.
Спортивное снаряжение
Бутиловая резина используется для камер в спортивных мячах (например, мячах для регби, футбольных, баскетбольных и гандбольных мячах) и для изготовления велосипедных камер, обеспечивая прочное и герметичное внутреннее пространство.
Ремонт крыш и водонепроницаемость
Бутиловый герметик используется для гидроизоляции, ремонта резиновых крыш и обслуживания кровельных мембран (особенно по краям). Важно надежно фиксировать кровельную мембрану, поскольку множество элементов (например, вентиляционные отверстия кондиционеров, сантехнические коммуникации и другие трубы) могут значительно ослабить ее. Резиновые крыши обычно подразумевают определенный тип кровельных материалов, изготовленных из мономеров этиленпропилендиена (EPDM-резина). Для сохранения целостности таких крыш крайне важно избегать использования агрессивных абразивных материалов и растворителей на основе нефтепродуктов при их обслуживании. Полиэстерная ткань, ламинированная бутилкаучуковым связующим, обеспечивает односторонний водонепроницаемый скотч, который можно использовать для герметизации соединений из металла, ПВХ и цемента. Он применяется для ремонта и гидроизоляции металлических крыш.
Газовые маски и защита от химических агентов
Бутиловая резина – один из самых устойчивых эластомеров при воздействии химических боевых отравляющих веществ и средств дезактивации. Она более твердая и менее пористая, чем другие эластомеры, такие как натуральный каучук или силикон, но при этом сохраняет достаточную эластичность для создания герметичного уплотнения. Хотя бутиловая резина разрушается под воздействием веществ, таких как NH3 (аммиак) или определенных растворителей, этот процесс происходит медленнее, чем для сопоставимых эластомеров. Поэтому она используется для изготовления уплотнений в противогазах и другой защитной одежде.
Запорки для фармацевтических средств
Бутиловая и бромобутиловая резина обычно используются для производства резиновых пробок для герметизации флаконов и бутылей с лекарственными препаратами.
Жевательная резинка
Большинство современных жевательных резин используют бутилкаучук пищевого качества в качестве основной основы, который обеспечивает не только эластичность, но и стойкую липкость, из-за которой некоторые муниципалитеты предложили ввести налог для покрытия расходов на его удаление. Переработанная жевательная резинка также использовалась как источник регенерированного полиизобутилена. Из этой резиновой основы, помимо прочего, производят кофейные стаканы и контейнеры для сбора жвачки "Gumdrop". Когда контейнеры заполняются, их вместе с содержимым измельчают и снова перерабатывают.
Шины
Благодаря превосходной устойчивости к диффузии газов, бутилкаучук и галогенированный каучук применяются для внутреннего слоя в пневматических бескамерных шинах и для камеры в старых типах шин.
Изоляционные окна
Полиизобутилен используется в качестве основного уплотнителя в стеклопакете для коммерческого и жилого строительства, обеспечивая воздухо- и влагонепроницаемость конструкции.