Отримання бутилкаучуку катіонною полімеризацією в розчині
Процес катіонної полімеризації, як правило, включає рафінування та підготовку мономерів та інших компонентів, підготовку ініціаторів, процес полімеризації, відокремлення мономерів і розчинників, що не прореагували, рециркуляцію та подальшу обробку продуктів полімеризації.
На фактори впливу зазвичай впливають розчинник і температура.
У наступній таблиці наведено розчинники та відповідні параметри для катіонної полімеризації.
| Розчинники та відповідні параметри для катіонної полімеризації | ||||
| Розчинник | Точка плавлення/ступінь | Точка кипіння/ступінь | Відносна щільність | Діелектрична проникність |
| Етилен | -181 | -103.7 | ||
| Етан | -183.3 | -88.6 | ||
| пропан | -189.9 | -42.1 | 0.585（-45ступінь) | 1.61（0ступінь) |
| н-бутан | -138.9 | -0.5 | 0.58 | 1.76（20ступінь) |
| н-Гексан | -95 | 69 | 0.66 | 1.890（20ступінь) |
| циклогексан | 6.6 | 80.7 | 0.779 | 2.023（20ступінь) |
| бензол | 5.5 | 80.1 | 0.879 | 2.248（20ступінь) |
| Толуол | -95 | 110.6 | 0.867 | 2.379（25ступінь) |
| Хлористий метил | -97.7 | -24.2 | 0.916 | 12.6（-20ступінь) |
| Хлористий етил | -136.4 | 12.3 | 0.898 | 16.5（-72ступінь) |
| дихлорметан | -95.5 | 40 | 1.327 | 9.08（20ступінь) |
| Хлороформ | -63.5 | 61.7 | 1.483 | 4.806（20ступінь) |
| Тетрахлорметан | -23 | 76.5 | 1.594 | 2.238（20ступінь) |
| 1,2-Дихлоретан | -35.4 | 83.5 | 1.235 | 10.65（20ступінь) |
| хлорбензол | -45.6 | 132 | 1.106 | 5.708（20ступінь) |
| о-дихлорбензол | -17 | 180.5 | 1.305 | 9.93（25ступінь) |
| м-Дихлорбензол | -24.7 | 173 | 1.288 | 5.04（25ступінь) |
| Нітрометан | -17 | 100.8 | 1.137 | 35.9（20ступінь) |
| Нітроетан | -50 | 115 | 1.045 | 28.06（30ступінь) |
| Нітробензол | 5.7 | 210.8 | 1.204 | 34.82（25ступінь) |
| вуглекислий газ | '-56.5（5 ранку） | -78.5 | 1.6（20ступінь,50атм） | |
| сірковуглець | -110.8 | 46.3 | 1.263 | 2.641(20ступінь) |
| діоксид сірки | -72.7 | -10 | 17.6(-20ступінь) | |
Активний ланцюг катіонного росту дуже активний і схильний до передачі ланцюга на мономери та розчинники. Коли температура полімеризації висока, молекулярна маса продукту значно зменшується. Щоб синтезувати полімери з високою молекулярною масою, його необхідно проводити при дуже низькій температурі.
Загальна енергія активації катіонної полімеризації знаходиться в діапазоні -21~42 кДж/моль, що відносно мало. Коли енергія активації є складною, швидкість росту ланцюга зростає зі зниженням температури, що є унікальним явищем для катіонної полімеризації.
Катіони можуть полімеризуватися лише при більш низьких температурах. Наприклад, середня довжина ланцюга полімеру, отриманого катіонною полімеризацією ізобутилену, має точку повороту близько -100 градуса. Це пояснюється тим, що вище -100 ступеня передача ланцюга відбувається переважно до розчинника, а нижче -100 ступеня передача ланцюга відбувається переважно до мономеру. Промислове виробництво бутилкаучуку Виберіть температуру реакції близько -100 градусів.
Бутилкаучук - це неупорядкований полімер, отриманий катіонною полімеризацією ізобутилену та ізопрену під дією катіонного ініціатора. Високомолекулярний ланцюг бутилкаучуку має лінійну структуру практично без розгалужень. У макромолекулярному ланцюзі ізобутилен в основному пов’язаний головою з хвостом, ізопрен має переважно транс-1,4-структуру, а агрегована структура нерозгалужена. Приймайте форму. За нормальних умов температура скла аморфного бутилкаучуку становить близько -70 градусів, і він може кристалізуватися під час розтягування. У наступній таблиці показано повітронепроникність кількох поширених гум.
| Герметичність кількох широко використовуваних гум | |||||
| Різновид гуми | повітря | кисень | Азот | вуглекислий газ | водень |
| натуральний каучук | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Бутадієновий каучук | 65 | 73 | 60 | 72 | 84 |
| Неопрен | 30 | 17 | 24 | 25 | 27 |
| Бутилкаучук | 13 | 6 | 11 | 14 | 15 |
Порівняно з іншими високоненасиченими каучуками, озоностійкість бутилкаучуку приблизно в 10 разів вища, ніж у натурального каучуку, стирол-бутадієнового каучуку тощо. Його стійкість до тепла, сонячного світла та кисню краща, ніж у інших гум загального призначення. Він має кращу високу температуру> 100 градусів, еластичність і вищу термостійкість. (Близько 150 градусів). Хороша електроізоляція, краща ніж звичайна гума.
Бутилкаучук також має недоліки. Завдяки невеликій кількості ізопрену швидкість вулканізації знижується, що перешкоджає спільній вулканізації бутилкаучуку та високоненасиченого каучуку, які зазвичай використовуються в шинах. Бутилкаучук має погану адгезію до інших каучуків, самоклеючий і має погану взаємну адгезію і важко сумісний з іншими каучуками. Низька пружність і висока теплотворна здатність. Молекулярна маса вулканізованого бутилового каучуку зменшується після термічного старіння, тому він є термічно розкладаним полімером. Галогеніди бутилкаучуку - це хлорбутилкаучук і бромбутилкаучук. Сумісність, самоадгезія та взаємна адгезія його галогенідів з іншими полімерами також кращі, ніж у бутилкаучуку. Ці два галогеновані бутилкаучуку в даний час є звичайним матеріалом для внутрішніх вкладишів шин і пробок для фармацевтичних пляшок.
Реакція кополімеризації бутилкаучуку проходить так:
 |
|||||
Існує два методи полімеризації для виробництва бутилкаучуку: полімеризація в розчині та полімеризація в суспензії. Ми обговоримо це на наступному етапі.