Katyonik Çözelti Polimerizasyonuyla Butil Kauçuğun Hazırlanması
Katyonik polimerizasyon işlemi genel olarak monomerlerin ve diğer bileşenlerin rafine edilmesini ve hazırlanmasını, başlatıcıların hazırlanmasını, polimerizasyon işlemini, reaksiyona girmemiş monomerlerin ve çözücülerin ayrılmasını, geri dönüştürülmesini ve polimerizasyon ürünlerinin sonradan işlenmesini içerir.
Etkileyen faktörler genellikle solvent ve sıcaklıktan etkilenir.
Aşağıdaki tabloda katyonik polimerizasyon için çözücüler ve ilgili parametreler listelenmektedir.
| Katyonik polimerizasyon için solventler ve ilgili parametreler | ||||
| Çözücü | Erime noktası/derece | Kaynama noktası/derece | Bağıl yoğunluk | Dielektrik sabiti |
| Etilen | -181 | -103.7 | ||
| Etan | -183.3 | -88.6 | ||
| propan | -189.9 | -42.1 | 0.585（-45derece ) | 1.61（0derece ) |
| n-bütan | -138.9 | -0.5 | 0.58 | 1.76（20derece ) |
| n-Heksan | -95 | 69 | 0.66 | 1.890（20derece ) |
| sikloheksan | 6.6 | 80.7 | 0.779 | 2.023（20derece ) |
| benzen | 5.5 | 80.1 | 0.879 | 2.248（20derece ) |
| Toluen | -95 | 110.6 | 0.867 | 2.379（25derece ) |
| Metil klorür | -97.7 | -24.2 | 0.916 | 12.6（-20derece ) |
| Etil klorür | -136.4 | 12.3 | 0.898 | 16.5（-72derece ) |
| Diklorometan | -95.5 | 40 | 1.327 | 9.08（20derece ) |
| Kloroform | -63.5 | 61.7 | 1.483 | 4.806（20derece ) |
| Tetraklorometan | -23 | 76.5 | 1.594 | 2.238（20derece ) |
| 1,2-Dikloroetan | -35.4 | 83.5 | 1.235 | 10.65（20derece ) |
| klorobenzen | -45.6 | 132 | 1.106 | 5.708（20derece ) |
| o-Diklorobenzen | -17 | 180.5 | 1.305 | 9.93（25derece ) |
| m-Diklorobenzen | -24.7 | 173 | 1.288 | 5.04（25derece ) |
| Nitrometan | -17 | 100.8 | 1.137 | 35.9（20derece ) |
| nitroetan | -50 | 115 | 1.045 | 28.06（30derece ) |
| nitrobenzen | 5.7 | 210.8 | 1.204 | 34.82（25derece ) |
| karbon dioksit | '-56.5（sabah 5） | -78.5 | 1.6（20derece ,50 atm） | |
| karbon disülfid | -110.8 | 46.3 | 1.263 | 2.641(20derece) |
| kükürt dioksit | -72.7 | -10 | 17.6(-20derece) | |
Katyonik büyüme aktif zinciri çok aktiftir ve monomerlere ve solventlere zincir aktarımına eğilimlidir. Polimerizasyon sıcaklığı yüksek olduğunda ürünün molekül ağırlığı çok azalacaktır. Yüksek molekül ağırlıklı polimerlerin sentezlenmesi için işlemin çok düşük sıcaklıkta gerçekleştirilmesi gerekmektedir.
Katyonik polimerizasyonun toplam aktivasyon enerjisi -21~42kJ/mol aralığındadır ve bu nispeten küçüktür. Aktivasyon enerjisi karmaşık olduğunda, katyonik polimerizasyona özgü bir olgu olan azalan sıcaklıkla birlikte zincir büyüme hızı artar.
Katyonlar yalnızca düşük sıcaklıklarda polimerleşebilir. Örneğin izobutilenin katyonik polimerizasyonuyla elde edilen polimerin ortalama zincir uzunluğu, -100 dereceye yakın bir dönüm noktasına sahiptir. Bunun nedeni, -100 derecesinin üzerinde zincir aktarımının çoğunlukla solvente olması ve -100 derecesinin altında zincir aktarımının esas olarak monomere olmasıdır. Bütil kauçuğun endüstriyel üretimi Reaksiyon sıcaklığını -100 derece civarında olacak şekilde seçin.
Butil kauçuğu, katyonik bir başlatıcının etkisi altında izobutilen ve izoprenin katyonik polimerizasyonuyla elde edilen rastgele bir polimerdir. Bütil kauçuğun makromoleküler zinciri, temelde dalları olmayan doğrusal bir yapıya sahiptir. Makromoleküler zincirde izobütilen esas olarak baştan sona bağlıdır, izopren esas olarak bir trans-1,4- yapıdır ve toplanmış yapı dallanmamıştır. Şekil almak. Normal şartlarda amorf bütil kauçuğun cam sıcaklığı yaklaşık -70 derecedir ve gerilme altında kristalleşebilir. Aşağıdaki tablo, yaygın olarak kullanılan birkaç kauçuğun hava sızdırmazlığını göstermektedir.
| Yaygın olarak kullanılan birkaç lastiğin hava sızdırmazlığı | |||||
| Kauçuk çeşitliliği | Hava | oksijen | Azot | karbon dioksit | hidrojen |
| doğal kauçuk | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Stiren bütadien kauçuğu | 65 | 73 | 60 | 72 | 84 |
| neopren | 30 | 17 | 24 | 25 | 27 |
| Butil kauçuk | 13 | 6 | 11 | 14 | 15 |
Diğer yüksek oranda doymamış kauçuklarla karşılaştırıldığında bütil kauçuğun ozon direnci, doğal kauçuk, stiren-bütadien kauçuğu vb. kauçuktan yaklaşık 10 kat daha yüksektir. Isıya, güneş ışığına ve oksijene karşı direnci diğer genel amaçlı kauçuklardan daha iyidir. Daha iyi yüksek sıcaklığa> 100 derece, elastikiyet ve daha yüksek ısı direncine sahiptir. (Yaklaşık 150 derece). İyi elektrik yalıtımı, sıradan kauçuktan daha iyidir.
Butil kauçuğun da dezavantajları vardır. Az miktarda izopren nedeniyle vulkanizasyon hızı azalır, bu da lastiklerde yaygın olarak kullanılan bütil kauçuğun ve yüksek oranda doymamış kauçuğun birlikte vulkanizasyonunu engeller. Butil kauçuğun diğer kauçuklara yapışması zayıftır, kendi kendine yapışır ve karşılıklı yapışması zayıftır ve diğer kauçuklarla kolayca uyumlu değildir. Zayıf esneklik ve yüksek kalorifik değer. Bütil kauçuğun vulkanize edilmiş kauçuğunun moleküler ağırlığı, termal yaşlanmadan sonra azalacaktır, bu nedenle termal olarak bozunabilir bir polimerdir. Bütil kauçuğun halojenürleri klorobütil kauçuğu ve bromobütil kauçuğudur. Halojenürlerinin diğer polimerlerle uyumluluğu, kendiliğinden yapışması ve karşılıklı yapışması da bütil kauçuğunkinden daha iyidir. Bu iki halojenli Bütil kauçuğu şu anda lastik iç astarları ve farmasötik şişe tıpaları için yaygın olarak kullanılan bir malzemedir.
Bütil kauçuğun kopolimerizasyon reaksiyonu aşağıdaki gibidir:
 |
|||||
Bütil kauçuğu üretimi için iki polimerizasyon yöntemi vardır: çözelti polimerizasyonu ve bulamaç polimerizasyonu. Bunu bir sonraki aşamada tartışacağız.