Бутилкаучук

РЕФЕРАТ

Бутилкаучук

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

МИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

НА ТЕМУ:

«Способы получения и свойства бутилкаучука»

Подготовил студент 4 курса

Физического факультета МНУ

Группы 4-Б ОКР

Дилиев Андрей Сергеевич

Проверила ст. преп. каф. органической химии

Петрушевская Н.К.

Минск-2008

Вступление

Сополимеры изобутилена с 2-5 % изопрена производят под торговой маркой «бутилкаучук». Присутствие двойной связи в молекулах «бутилкаучука» позволяет проводить его вулканизацию с целью улучшения механических свойств [1].

1. Бутилкаучуки. История создания

Впервые бутилкаучук был синтезирован Томасом и Спарксом в США в 1937 г., промышленное его производство за рубежом было освоено в 1941 г. В нашей стране промышленность выпускает бутилкаучук, начиная с 1956 г. [2].

В последние годы наметился интерес к модифицированным бутилкаучукам. Так, начиная с 1980 г., в Великобритании выпускается бромбутилкаучук, его производство освоено в Канаде, Бельгии, США. Во многих странах мира производится хлорбутилкаучук, ведутся работы по освоению других видов модифицированных бутилкаучуков.

2. Физико-химические свойства бутилкаучука и его применение

Бутилкаучук[3] – продукт сополимеризации изобутилена и небольшого количества изопрена:

Бутилкаучук – прозрачная белого или серого цвета малогазопроницаемая эластичная масса, обладающая хорошими электроизоляционными свойствами, стойкая к действию кислорода, тепла, света, сильно действующих химических реагентов. Применяют бутилкаучук для изготовления автомобильных камер, прорезиненных тканей, различных резиновых изделий, для футеровки химической аппаратуры и производства электроизоляционных материалов.

3. Способы получения бутилкаучука

Бутилкаучук производится во многих странах мира путём сополимеризации изобутилена с небольшим количеством изопрена (1-5 % (масс.)) под действием трихлорида алюминия в среде метилхлорида (или этилхлорида) при температуре около –1000 С. [2]

Высокомолекулярные полимеры на основе изобутилена и изопрена получают лишь при катионной полимеризации в условиях очень низких температур, порядка – 85 – -1000С. Температура процесса определяется типом применяемых катализаторов и растворителей.

Известно два промышленных процесса синтеза бутилкаучука. Первый, принятый во многих странах мира, состоит в сополимеризации мономеров в среде растворителя (метилхлорида или этилхлорида), не растворяющего каучук.

Получаемая при дисперсия полимера в растворителе имеет более низкую вязкость, чем раствор каучука такой же концентрации, и поэтому удаётся применять повышенные концентрации мономеров в исходной шихте (22 – 35% (масс.

)).

Второй способ получения бутилкаучука, родившийся в нашей стране, имеет много общих черт с типовыми процессами синтеза растворимых каучуков.

Он состоит в полимеризации под действием алюминийорганических катализаторов в среде углеводородного растворителя (изопентана), растворяющего каучук.

Хотя при этом не достигается высокая концентрация полимера в полимеризате (не более 12 % (масс.)) из-за его высокой вязкости, этот процесс имеет другие ценные преимущества перед суспензионным:

1) появляется возможность проведения процесса при более высоких температурах (от –70 до -900С);

2) возрастает время непрерывной работы полимеризатора до 10 суток и более по сравнению с одними сутками в суспензионном процессе;

3) облегчается регулирование молекулярной массы и ММР каучука и появляется возможность автоматизированного управления процессом.

При катионной сополимеризации изобутилена с изопреном первый значительно активнее. Так, при использовании AlCl3 и метилхлорида относительные константы сополимеризации составляют: r1(изобутилен) r2 (изопрен)=0,40.

Это приводит к тому, что при полимеризации в реакторе периодического действия концентрация изобутилена понижается быстрее, возрастает доля изопрена в смеси мономеров и появляются различия в интегральном и дифференциальном составах сополимеров.

С увеличением содержания изопрена в реакционной смеси возрастает ненасыщенность полимера, но снижается его молекулярная масса, поэтому на практике дозировка изопрена в исходной смеси не превышает 4-5% от массы изобутилена.

Изопрен не образует микроблоков, а статистически распределён по длине цепи преимущественно в виде 1,4-транс звеньев; около 1% изопрена образуют 1,2- и 3,4-звенья.

3.1 Технология получения бутилкаучука в суспензии

В качестве катализатора используется AlCl3, активность которого существенно зависит от при растворителя и микропримесей протонодоноров. Так, органические алкилхлориды, примеси протонодоноров повышают активность катализатора, что не всегда желательно.

Ускорение и без того очень быстрых процессов полимеризации приводит к местным перегревам и снижению молекулярной массы полимера. Поэтому иногда рекомендуют, напротив, введение небольших количеств веществ, способствующих снижению активности катализатора.

Например, при введении в процесс Al(C2H5)2Cl связываются микропримеси воды, выступающей в роли сокатализатора, при этом снижается активность катализатора, менее вероятными становятся перегревы и наблюдается возрастание молекулярной массы.

Присутствие в системе микропримесей воды, хлороводорода (из-за гидролиза AlCl3), бутилхлорида приводит к заметному снижению молекулярной массы каучука. С одной стороны, наличие таких микропримесей должно быть строго нормировано, а с другой стороны, дозирование этих веществ можно использовать для регулирования молекулярной массы каучука.

В качестве регулятора молекулярной массы иногда применяют диизобутилен, но его регулирующее воздействие проявляется при существенном его содержании в шихте, что создаёт дополнительные трудности при регенерации возвратных мономеров и растворителя после дегазации каучука.

Основными примесями, сопутствующими изобутилену, являются нормальные олефины, из которых наиболее вреден 2-бутен, вызывающий снижение выхода полимера. Обычно используется изобутилен, содержащий не менее 99,7 % основного вещества и не более 0,2 % бутенов. Чем выше концентрация изобутилена, тем устойчивее и эффективнее протекает процесс сополимеризации.

Изопрен, содержащий примеси пиперилена и изоамиленов. Очищается пропусканием его паров над сухой щёлочью с последующей конденсацией.

Для очистки метилхлорида наиболее пригоден метод его обработки хлоридом алюминия, при этом связываются все примеси, способные взаимодействовать с катализатором. Концентрация основного вещества в растворителе – не менее 99,5 %, наличие диметилового эфира и хлороводорода не допускается.

Из прочих возможных примесей в составе мономеров и растворителя допускаются, % (масс.) не более:

Спирты (в изобутилене) 0,002

Карбонильные соединения (в изопрене) 0,0009

Непредельные соединения (в метилхлориде) 0,007

Вода (во всех реагентах) 0,002

Необходимая дозировка раствора катализатора определяется чистотой применяемых мономеров и растворителя. Как правило, при получении бутилкаучука расходуется 0,025 – 0,035 % хлорида алюминия от массы мономеров. Раствор катализатора готовят пропусканием очищенного метилхлорида через аппарат, заполненный гранулированным безводным хлоридом алюминия, при – 300С.

Прим этом вследствие ограниченной растворимости хлорида алюминия в метилхлориде получается раствор, имеющий постоянную концентрацию катализатора 1% (масс.). Насыщенный раствор хлорида алюминия разбавляется в трубопроводе метилхлоридом до рабочей концентрации 0,1 % (масс.), охлаждается до –930С в этиленовом холодильнике и подаётся на полимеризацию.

Все операции по приготовлению раствора катализатора осуществляется в атмосфере осушенного азота. Шихта приготовляется смешением осушенных и очищенных от вредных примесей изобутилена, изопрена и возвратной изобутилен-метилхлоридной фракции в соотношении, определяемом маркой выпускаемого каучука.

После охлаждения до температуры –96 – – 980 С шихта подаётся в полимеризатор.

Все реакторы, применяемые в промышленности для получния бутилкаучука, однотипны и отличаются лишь отдельными конструктивными деталями. Они имеют цилиндрическую форму, снабжены центральной всасывающей трубой, в нижней части реактора находится циркуляционный насос.

Вокруг всасывающей трубы расположено большое число периферических трубок меньшего диаметра или сплошное полое кольцо. Как центральная труба, так и периферические трубки, а также днище корпуса и крышка полимеризатора омываются хладагентом (испаряющимся этиленом).

В верхней части реактора имеется переточная труба для выхода полимеризата.

Шихта и раствор катализатора непрерывно подаются в нижнюю часть реактора и поступают во всасывающие патрубки ступицы циркуляционного насоса.

В результате происходит турбулизация потоков, способствующая лучшему теплообмену, а также создаётся направленное движение реакционной массы по циркуляционной трубе снизу вверх. Обратно, в нижнюю часть полимеризатора, реакционная масса поступает по периферическим трубкам.

Определённое количество дисперсии полимера, равное количеству подаваемой шихты, непрерывно выводится из верхней части полимеризатора.

Реакция сополимеризации изобутилена с изопреном протекает очень быстро; уже при смешении шихты с раствором катализатора каждая капелька его обволакивается тонкой плёнкой полимера, и рост цепи осуществляется за счёт диффузии мономеров в образовавшуюся полимерно-мономерную частицу.

Поскольку теплопроводность полимера невысока, температура внутри полимерно-мономерных частиц может быть значительно выше температуры реакционной среды, что приводит к снижению молекулярной массы сополимера.

Поэтому важное значение приобретает быстрое и тонкое диспергирование раствора катализатора при смешении его с раствором мономера.

Бутилкаучуковая пленка для пруда: преимущества

Бутилкаучук

Пруд на своем участке – это прекрасная возможность насладиться плеском волны и получить стопроцентную релаксацию. Но далеко не все дачи и коттеджные участки имеют выход к естественным водоемам. Приходиться создавать искусственные.

проблема прудов, бассейнов и рукотворных водоемов – утечка воды. Со временем прекрасное озерцо превращается в мелкое болото. Здесь уже не искупаешься и не половишь рыбу.

Пленка, как и другое оборудование для пруда, является обязательным элементом при монтаже. Она обеспечивает надежную гидроизоляцию. Это позволяет, единожды наполнив емкость водой, больше не беспокоиться её уровень. По ссылке описан скиммер для пруда.

Для очистки водоема используйте водный пылесос для пруда.

Виды гидроизоляции искусственных водоемов

Время бетонных и металлических водоемов ушло безвозвратно. Сейчас для гидроизоляции пруда применяют пленки из самых разнообразных, порой даже необычных материалов и с различными свойствами.

Их можно объединить в четыре основных типа в зависимости от исходного материала и технологии, по которой они изготавливаются. ПВХ пленка, бутилкаучуковая пленка для пруда, бентонитовые маты и напыление полиурия.

Все они имеют как достоинства, так и ряд недостатков, а также сильно отличаются ценой и требованиями к водоему.

  • Напыление полиурияявляется самым дорогим и эффективным способом создания гидроизоляционного слоя. Его еще называют полимочевиной. Инструментом, наподобие пульверизатора для краски, на подготовленную поверхность наносят слой специального вещества. В течение нескольких секунд после напыления он твердеет и через несколько минут уже способен выдерживать большую нагрузку. Данный вид гидроизоляционных работ стал доступным сравнительно недавно. Поэтому сложно найти квалифицированных специалистов, которые могут качественно соблюсти все тонкости технологического процесса.
  • Бентонитовые матыидеально подходят для больших и средних водоемов. Бентонит натрия имеет свойство разбухать и закрывать появившиеся трещины и конструкционные огрехи начального этапа. Из недостатков стоит отметить следующее – бентонитовая глина должна быть надежно закреплена на дне и по краям водоема. Иначе она начнет сползать вниз, что, в конце концов, приведет к потере изоляционных свойств верхней части водоема.
  • ПВХ пленка для пруда– простой способ гидроизоляции бассейна и пруда у себя на дачном участке или возле дома. Рулоны полимерной пленки доступны для ручной переноски, а укладка их на дно водоема не требует обучения и специальных навыков обращения. Недостатком ПВХ пленки является то, что ею невозможно надежно заизолировать сваи, опоры мостов и другие конструкционные или природные выступы дна и стенок водоема. Поэтому её применяют для небольших по размерам бассейнов и декоративных прудов с правильной формой и ровными поверхностями.
  • Бутилкаучуковая пленка для пруда оптимальна для решения многих задач, связанных с гидроизоляцией. Её применяют как для больших водозаборных хранилищ, так и для малых и средних водоемов на своем участке.

Характеристика бутилкаучуковой пленки

Бутилкаучуковая пленка для пруда имеет международное название EPDM-мембрана. Хоть она была изобретена недавно, на сегодняшний день это наиболее оптимальный вариант гидроизоляции водоемов самой разной глубины и площади.

Напыление полиурия стоит немалых денег, а ПВХ пленка не предназначена для прудов большой площади и предрасположена к механическим повреждениям.

Сложность подготовительных работ для гидроизоляции водоема бентонитовыми матами также не позволяет всерьез говорить об их повсеместном использовании.

Бутилкаучуковая пленка никак не взаимодействует с окружающей средой. Этот гидроизоляционный материал нетоксичен, не наносит вреда экосистеме пруда и не портится от высоких и низких температур. Даже сорокаградусные морозы и летняя жара не способны хоть как-то изменить его структуру.

Бутилкаучук обладает высокой степенью эластичности, в зависимости от марки и входных условий. Для гидроизоляции применяют EPDM-мембраны, которые могут увеличивать свои размеры в 5 раз, а потом снова возвращаться к первоначальному состоянию.

Эластичность бутилкаучуковой пленки позволяет легко переносить движения грунта и естественную усадку дна. В случае если берега будут немного «проседать», ПВХ пленка обязательно порвется.

А EPDM-мембрана без проблем выдержит любые нагрузки и смещения. Эластичные свойства бутилкаучука сохраняются даже при низких температурах.

Поэтому строительством бассейнов и прудов можно заниматься в зимний период, когда на рынке «мертвый сезон».

Летнее солнце также не помеха монтажным работам. Бутилкаучуковая пленка не восприимчива к ультрафиолету, чем очень выгодно отличается от ПВХ пленки и бентоматов. Двухслойную EPDM-мембрану применяют для детских бассейнов, резервуаров с питьевой водой, прудов для рыбы и декоративных водоемов.

Экологическая безопасность и долгий срок службы позволяет заниматься гидроизоляцией любых емкостей и чаш.

Таким образом, это самый популярный материал для гидроизоляции у профессиональных строителей и ландшафтных дизайнеров. Но с ней получится работать и неподготовленному человеку. Правда, вес одного рулона этой пленки редко бывает меньше 200 кг.

Но при некоторой сноровке и правильном распределении усилий можно самостоятельно устлать дно своего будущего дачного пруда бутилкаучуковой пленкой.

Склеивание швов также не несет в себе каких-либо трудностей при наличии инструментов и всех необходимых материалов.

На картинке показано расположение EPDM-мембраны

Список материалов и аксессуаров для гидроизоляции бутилкаучуковой пленкой:

  • Лента для склеивания EPDM-мембран;
  • Монтажный клей, которым пленку крепят к бетону, металлическому каркасу, деревянным или пластмассовым основаниям;
  • Праймер для швов;
  • Защитный герметик для повышения сопротивляемости механическим повреждениям по краям гидроизоляционного покрытия;
  • Ацетон или другие обезжиривающие растворы.

Но лучше все-таки обратиться к специалистам. Они знают, как рационально распределить нагрузки на дно, избежать появления складок, правильно заизолировать сваи и уходящие в пруд дорожки, смонтировать бетонную подушку и тому подобные тонкости.

На видео показано, как производится гидроизоляция с помощью EPDM-мембран:

Несколько советов по гидроизоляционным работам своего водоема

  • Избегайте располагать пруд в непосредственной близости деревьев и мощных кустарников. Их корни могут повредить гидроизоляционный слой и деформировать поверхность дна.
  • Точно рассчитайте площадь будущего водоема для приобретения нужного количества рулонов EPDM-мембраны.
  • Лишний раз протестируйте декоративные элементы по краям пруда. Они не должны нарушать гидроизоляцию и цельность швов.
  • Вместо щебня или песка для подушки под бутилкаучуковую пленку лучше приобретите хороший геотекстиль.

Если вы хотите сделать пруд для разведения рыбы, то вам также будет полезна эта статья. Также смотрите видео о разведении карпа. Тут вы найдете больше информации об искусственных прудах для разведения рыбы.

Читайте, чем кормить карасей в домашних условиях.

Цены

Баланс цены и качества бутилкаучуковой пленки позволяет говорить об идеальном гидроизоляционном материале. Средняя цена двухслойной EPDM-мембраны толщиной свыше миллиметра – 7-10 $/кв. м.

Чтобы не ошибиться в процессе выбора пленки, надо помнить, что одни поставщики дают цену за квадратный метр, другие – за один погонный метр, третьи – сразу за весь рулон, а четвертые озвучивают стоимость килограмма.

Самые распространенные варианты – это толщина 0.5, 0.8 и 1.02 мм, в зависимости от потребностей заказчика.

Самый тонкий гидроизоляционный слой – 0.5 мм – имеет привлекательную цену в районе 250-ти рублей за квадратный метр. Но для объемный водоемов лучше брать более толстую пленку. Она, конечно, дороже, но двухслойная EPDM-мембрана позволяет иметь надежную гидроизоляцию не один десяток лет.

Испанские, американские и другие производители предлагают пленку толщиной 1.02 мм по цене 300-400 руб. за 1 м2. Это значит, что погонный метр EPDM-мембраны шириной 6-8 метров будет стоить в районе трех тысяч рублей.

Один рулон качественной бутилкаучуковой пленки для пруда 0.8 мм с гарантией 50 лет размером 15 на 20 «потянет» на 100 тыс. рублей. А такая же пленка толщиной более миллиметра уже будет предлагаться по цене в два раза выше.

Бутилкаучуковая пленка для пруда позволяет иметь надежный и долговечный гидроизоляционный слой. Её можно использовать для водоемов любых размеров и с неправильной геометрией береговой лини.

Она доступна для самостоятельного применения и безопасна для человека и окружающей среды. По ссылке описаны насосы для садовых фонтанов водопадов и прудов. Возможно вам будет полезна информация о том, как происходит аэрация пруда зимой.

Все чаще владельцы упрощают себе задачу, выбирая готовые пластиковые пруды. Далее описана установка пластикового пруда.

Бутилкаучук

Бутилкаучук

Бутилкаучук (БК, Butylrubber) – синтетический каучук, получаемый на основе изобутилена. Чаще всего под этим наименованием подразумевают сополимеры изобутилена с 2-5 % изопрена. Такой материал имеет международную маркировку IIR (isobutyleneisoprene rubber).

Кроме этого на основе изобутилена получают полиизобутилен (ПИБ, PIB, polyisobutylene), который не содержит изопрена. Довольно распространено смешение этих названий, когда полиизобутиленом называют материал, содержащий изопрен, и наоборот.

При этом бутилкаучук отличается от полиизобутилена тем, что в его молекуле имеется некоторое количество непредельных связей, которые позволяют полимеру вулканизоваться.

Наряду с бутилкаучуком выпускают ряд его модификаций: продукты прямого галогенирования – хлорбутилкаучук (CIIR, clorobutyl rubber) и бромбутилкаучук (BIIR, bromobutyl rubber); жидкие бутил- и хлорбутилкаучук; структурированный бутилкаучук; искусственный латекс бутилкаучук.

Характеристики бутилкаучука, совместимость со средами

Основные свойства бутилкаучука определяются его малой ненасыщенностью.

Бутилкаучук отличается высокой тепло-, холодо-, свето- и озоностойкостью. По стойкости к комбинированному действию света и озона бутилкаучук существенно превосходит такие высоконенасыщенные каучуки, как натуральный каучук и синтетические изопреновые и бутадиеновые. Бутилкаучук отличается высокими электрическими свойствами.

Отличительная особенность бутилкаучука – исключительно низкая воздухо- и паропроницаемость. Бутилкаучук имеет в 20 раз меньшую воздухопроницаемость, чем натуральный каучук, в 15 раз меньшую, чем бутадиен-стирольный каучук, и в 3 раза меньшую, чем неопрен.

Бутилкаучук отличается хорошей водостойкостью и проявляет высокую устойчивость к действию многих агрессивных сред: полярных растворителей, растворов щелочей, кислот, спиртов, простых и сложных эфиров, кетонов, растительных и животных жиров, перекиси водорода и др.

Прочность на разрыв бутилкаучука немного меньше по сравнению с натуральным каучуком, но при высоких температурах этот показатель одинаковый для обоих каучуков. Стойкость к истиранию хорошая, когда каучук тщательно наполнен (также как и остаточная деформация сжатия), но упругость все же остается очень низкой.

Бутилкаучук отличается высокой термопластичностью и медленной вулканизацией сырых смесей, поэтому листы сырой резины можно соединять не только склейкой, но и сваркой.

Бутилкаучук технологически совместим с двойным и тройным этилен-пропиленовыми каучуками (СКЭП(Т), EPM, EPDM), полиизобутиленом, хлоропреновым каучуком, сополимерами изобутилена со стиролом, полиэтиленом (в т.ч. хлорсульфированным), полипропиленом. Из-за низкой непредельности, обусловливающей небольшую скорость его вулканизации, он непригоден для использования в смесях с высоконенасыщенными каучуками.

К недостаткам бутилкаучука относятся его низкая скорость вулканизации, неудовлетворительная адгезия к металлам, плохая совместимость с некоторыми ингредиентами, малая эластичность при обычных температурах, высокое теплообразование при многократных деформациях.

Бутилкаучук растворим или набухает в алифатических углеводородах и нестоек к воздействию минеральных масел.

Ионизирующие излучения вызывают деструкцию бутилкаучука. При необходимости его стабилизации используют небольшие количества обычных антиоксидантов.

Некоторые из этих существенных недостатков бутилкаучука (такие, как низкая скорость вулканизации, низкая адгезия ко многим материалам, особенно металлам) устраняются частичным изменением химической природы полимера.

Например, введением в макромолекулы каучука небольшого количества атомов галогенов. Бромбутилкаучук перерабатывается и смешивается с ингредиентами так же, как и бутилкаучук. Но при этом бромбутилкаучук вулканизуется значительно быстрее, чем бутилкаучук.

Скорость вулканизации бромбутилкаучука сравнима со скоростью вулканизации натурального, бутадиен-стирольного и других каучуков, что делает возможным его применение в смесях с этими эластомерами. Близкими свойствами обладают и другие галогенированные бутилкаучуки, например, хлорбутилкаучук.

Однако скорость вулканизации и свойства вулканизатов хлорбутилкаучука несколько ниже, чем бромбутилкаучука.

Применение бутилкаучука

Бутилкаучук обладает уникально низкой воздухо- и паропроницаемостью, а также высокой тепло-, свето- и озоностойкостью. Благодаря этому он широко применяется в производстве автомобильных камер, спортивных мячей, теплостойких деталей варочных камер, диафрагм, паропроводных рукавов, теплостойких конвейерных лент, прорезиненных тканей.

Бутилкаучук также проявляет хорошие диэлектрическим свойствам, которые практически не меняются даже в процессе старения.

В сочетание с остальными свойствами это делает бутилкаучук подходящим материалом для производства изоляции электропроводов и кабелей высокого и низкого напряжения.

Теплостойкость бутилкаучука позволяет выдерживать значительное повышение температуры проводников при перенапряжениях.

Химическая и механическая стойкость бутилкаучуков обусловливает его применение для обкладки валов, гуммирования химической аппаратуры, изготовления кислотостойких перчаток, рукавов для перекачивания агрессивных агентов, некоторых изделий медицинского назначения.

Бутилкаучук может комбинироваться со СКЭП(Т) (EPM, EPDM) в многослойных изделиях, например в резиновых компенсаторах (вибровставках).

Среди представленных в нашем ассортименте вибровставок бутилкаучук используется в комбинации с EPDM при производстве резинового компенсатора ERV-R и резинового компенсатора повышенной гибкости ERP.

Стойкость вулканизатов из бутилкаучука к набуханию в молоке и пищевых жирах позволяет использовать его для изготовления деталей доильных аппаратов и других резиновых изделий, соприкасающихся при эксплуатации с пищевыми продуктами.

Полиизобутилен, полученный на основе бутилкаучука, может применяться как загуститель. Кроме того, полиизобутилен применяется как добавка к горюче-смазочным материалам. Небольшая добавка ПИБ в смазочное масло значительно уменьшает образование масляного тумана и, следовательно, вдыхание его оператором.

Также ПИБ добавляется к дизельному топливу в качестве очищающей присадки. Добавление ПИБ позволяет уменьшить загрязнение форсунок и, следовательно, уменьшить токсичность выхлопа. ПИБ включается в пакеты очищающих присадок для бензина и дизельного топлива и помогает бороться с отложениями в двигателе.

Бутилкаучук применяется в качестве компонента твёрдого ракетного топлива.

В современных твердотопливных двигателях алюминий может являться основным источником тепловой энергии благодаря высокой теплотворности реакции окисления, однако, ввиду высокой температуры кипения, оксид алюминия не может быть газом в ракетном двигателе и не может совершать термодинамической работы при расширении в сопле. Поэтому основным источником газообразных продуктов является полимерное связующее, в роли которого может выступать бутилкаучук.

Хлор- и бромбутилкаучуки применяют для изготовления внутреннего слоя бескамерных автошин, атмосферостойких боковин радиальных шин, теплостойких автомобильных камер, конвейерных лент, рукавов, изделий медицинского назначения, клеев, промежуточных прослоек для крепления резины к металлу и резин из бутилкаучука к резинам на основе других каучуков.

Жидкие бутилкаучук и хлорбутилкаучук – основа герметиков, используемых для изоляции стыков и заполнения щелей в строительных конструкциях и гидромелиоративных сооружениях.

В качестве герметика бутилкаучук хорошо сочетается с кровельными материалами из СКЭП(Т) (EPM. EPDM).

По устойчивости к проникновению водяных паров такие герметики превосходят уретановые, полисульфидные и кремнийорганические в 20 раз.

Сшитый (структурированный) бутилкаучук, получаемый сополимеризацией изобутилена, изопрена и 0,3-4,0% дивинилбензола или другого сшивающего агента, содержит 50-80% геля.

Он обладает меньшей, чем обычный бутилкаучук, хладотекучестью, что обеспечивает лучшее сохранение формы профилированных заготовок при их хранении и неформовой вулканизации.

Помимо этого его, применяют как добавку к неструктурированному бутилкаучук для улучшения каркасности и внешней поверхности резиновых заготовок.

Химическое описание бутилкаучука

Бутилкаучук представляет собой сополимер изобутилена с небольшим количеством изопрен. Общая формула сополимера:

[-С(СН3)2-СН2-]n-[-СН2С(СН3)=СН-СН,-]m

Непредельность каучука составляет 0,6-3,0 мол.%. Макромолекулы бутилкаучук имеют линейное строение; распределение звеньев изопрена, присоединенных, преимущественно, в положениях 1,4, носит статистический характер.

Бутилкаучук относится к кристаллизующимся каучукам, кристаллизуется только при больших растяжениях (> 500%). Кристаллизация наблюдается при большем относительном удлинении, чем у натурального каучука. По внешнему виду каучук представляет собой прозрачную эластичную массу белого или серого цвета, не имеет вкуса и запаха.

Вязкость каучука по Муни, измеренная при 100°С, составляет обычно 45-75. Наиболее распространен высокомолекулярный тип с вязкостью 75. Бутилкаучук не пластифицируется при механической обработке. Из-за низкой непредельности, обусловливающей небольшую скорость его вулканизации, он непригоден для использования в смесях с высоконенасыщенными каучуками.

Для вулканизации бутилкаучука используют главным образом серу, а также органические полисульфиды, динитрозосоединения и алкилфенолоформальдегидные смолы.

Механические характеристики вулканизатов бутилкаучука в значительной степени определяются его ненасыщенностью: с ее увеличением повышаются напряжение при заданном удлинении и твердость резин, снижаются их прочность при растяжении (особенно ненаполненных резин) и относительное удлинение, несколько ухудшаются демпфирующие свойства. Недостатки вулканизатов – низкая эластичность при обычных температурах, высокие остаточные деформации, большое теплообразование при динамических нагрузках.

Основным путём модификации бутилкаучука является его галогенирование, при этом каучук приобретает повышенную активность при вулканизации, а вулканизаты – повышенную теплостойкость и адгезионную прочность. Хлор- и бромбутилкаучук содержат соотв.

1,1-1,3% Cl или 2-3% Br, присоединенных главным образом в положение к двойным связям изопреновых звеньев макромолекулы. Подвижные в аллильном положении атомы галогена способны участвовать в вулканизации (в т.ч. с использованием в качестве вулканизующего агента ZnO).

Это обусловливает повышенную скорость вулканизации таких каучуков (особенно бромбутилкаучука), благодаря чему возможна их совулканизация с натуральным каучуком и высоконенасыщенными синтетическими каучуками.

Технология производства бутилкаучука

Известно два промышленных процесса синтеза бутилкаучука. Первый, принятый во многих странах мира, состоит в сополимеризации мономеров в среде растворителя (метилхлорида или этилхлорида), не растворяющего каучук.

Получаемая при этом дисперсия полимера в растворителе имеет более низкую вязкость, чем раствор каучука такой же концентрации, и поэтому удаётся применять повышенные концентрации мономеров в исходной шихте (22 – 35% (масс.

)).

Второй способ получения бутилкаучука, традиционно применявшейся в отечественной промышленности, имеет много общих черт с типовыми процессами синтеза растворимых каучуков.

Он состоит в полимеризации под действием алюминийорганических катализаторов в среде углеводородного растворителя (изопентана), растворяющего каучук.

Хотя при этом не достигается высокая концентрация полимера в полимеризате (не более 12 % (масс.)) из-за его высокой вязкости, этот процесс имеет ряд преимуществ:

  • процесс можно проводить при более высоких температурах (от -70 до -90°С);
  • возрастает время непрерывной работы полимеризатора до 10 суток и более по сравнению с одними сутками в суспензионном процессе;
  • облегчается регулирование характеристик каучука и появляется возможность автоматизированного управления процессом.

Некоторые торговые марки бутилкаучука

Бутилкаучук выпускают в виде брикетов массой около 30 кг.

Торговые марки бутилкаучука:

  • БК (СССР, РФ)
  • инджей-бутил
  • бюкар-бутил (США)
  • эссо-бутил, EssoButyl (Англия)
  • пластюжил-бутил (Франция)
  • PolysarButyl
  • TotalButyl
Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть