Список тематических статей

Бутилкаучук

Понятие и химическая природа

Бутилкаучук является по своей химической природе сополимером изобутилена с изопреном, где последний имеет не очень большое процентное соотношение. Он имеет различные наименования, торговые марки и обозначения в разных странах мира, например БК (Россия), бюкар-бутил (США), EssoButyl (Великобритания), пластюжил-бутил (Франция) и т.д.

В общем виде химическую формулу БК можно представить в виде [-С(СН3)2-СН2-]n-[-СН2С(СН3)=СН-СН,-]m (см. рис.1).

Рис.1 Формула бутилкаучука.

Молекулы бутилкаучука, в отличие от многих других видов синтетических каучуков, линейны. При этом положение изопреновых звеньев имеет статистический вид, т.е. не обладает выраженными закономерностями. Молекулярная масса БК равна от 200 до 700 тыс единиц. 

Помимо собственно бутилкаучуков производят их следующие модификации: хлорбутилкаучуки и бромбутилкаучуки, структурированные бутилкаучуки, искусственные латексы.

Получение

Бутилкаучуки производятся по механизму катионной сополимеризации исходных мономеров при нагревании реактора до 80-95 градусов С. Средой для реакции являются метилхлорид, этилхлорида, или алифатика, в частности изопентан.

В качестве катализаторов сополимеризации при получении БК используют хлорид алюминия, протонированные комплексы этилалюминийсесквихлорида и прочие соединения.

В качестве охладителя смеси в реакторе используют жидкий этилен, поступающий в его охлаждающий контур. Готовый каучук выделяется из реакционной смеси в присутствии анти-агломерирующего агента.

Высушивание продукта полимеризации проводят при помощи червячных или конвейерных сушилок. Готовый бутилкаучук отгружают в брикетированной форме.

Свойства

Бутилкаучук имеет некоторое количество ненасыщенных связей, что делает его теплостойким, светостойким и озоностойким. Кроме того, он стоек к действию некоторых химикатов, например растворов кислот и оснований, спиртов, жиров, перекисей и т.д.

Радиация и ионические излучения приводят к деструкции бутилкаучуков, а в качестве стабилизаторов применяют антиоксиданты.

Важным свойством БК является очень низкая воздухопроницаемость, паропроницаемость и в целом газопроницаемость.

Особенностью бутилкаучуков также является отсутствие пластикации при механических воздействиях. Бутилкаучук является ненасыщенным каучуком, имеющим невысокую скорость вулканизации, то есть его смешение с каучуками с высокой степенью непредельности практически невозможно.

При этом бутилкаучуки хорошо совмещаются с этилен-пропиленовыми и хлоропреновыми каучуками, ПИБом, сополимером изобутилен-стирола, ПЭ, ПП и другими полиолефинами.

Прочность на разрыв БК практически равна прочности натурального каучука, особенно при повышенной температуре. Также бутилкаучук характеризуется высокой стойкостью к истиранию, однако его упругость невысока.

Вулканизаты БК также обладают специфическими свойствами. Их механические особенности зависят от степени ненасыщенности. При росте ненасыщенных связей в макромолекулах растет напряжение при растяжении и твердость вулканизатов, но падает прочность на растяжение и относительное удлинение, а также демпфирующие характеристики.

Резины из бутилкаучуков обладают некоторыми недостатками: невысокой эластичностью при нормальных условиях, но сильными остаточными деформациями и значительным выделением тепла при динамических нагрузках.

Переработка

Бутилкаучуки успешно подвергаются переработке на стандартном оборудовании для получения изделий из резин, например резиносмесителях, вальцах, каландровой и экструзионной технике. Как правило, каучуковые изделия подвергают вулканизации при температурах от 140 до 180 градусах С в прессах, котлах и прочем подходящем для вулканизации оборудовании.

В качестве вулканизирующих агентов для БК используются стандартные вещества, а именно элементарная сера и органические полисульфиды, которые применяют вместе с высоко-активными ускорителями и оксидом цинка в присутствии окислителей. Кроме того, существуют варианты применения алкилфенолоформальдегидных смол и других соединений. Процесс вулканизации течет тем активней, чем больше степень непредельности макромолекул. То же самое можно сказать и о степени протекания реакции.

В качестве наполнителей для резин на базе бутилкаучука выступают также стандартные агенты, такие как техуглерод, инертные минералы (мел, каолин и др), оксид кремния, а также композиции на базе указанных веществ. Пластификаторами для бутил-резин обычно являются насыщенные вещества, а именно нафтеновые и парафиновые масла, низкомолекулярный ПЭ. Пластицицирующие агенты с насыщенными молекулами затормаживают вулканизационные процессы БК.

Применение

Бутилкаучуки находят применение при изготовлении автомобильных и прочих шин, теплостойких изделий и деталей оборудования, широкого спектра резинотехнических изделий, например различных рукавов, конвейерных лент, прорезиненных тканей и т.д. Также в последние годы широко используются пленки на основе бутилкаучуковых материалов.

Рис.2. Бутилкаучуковая лента.

Бутиловый каучук входит в состав многих электроизоляционных изделий, в частности в изоляцию кабелей, покрытия химического оборудования, гидроизоляционных элементов кровли, компонентов аппаратов для сельского хозяйства, медицинской техники и т.п. 

Модификации

Широкое применение нашли модифицированные бутилкаучуки, получаемые путем галогенирования БК: хлорбутилкаучук (содержит от 1 до 1,5 процентов хлора) и бромбутилкаучук (содержит от 2 до 3 процентов брома), а также жидкие хлорбутилкаучук и бутилкаучук, структурированный бутилкаучук и искусственный латекс.

Модифицированные бутилкаучуки обладают следующими достоинствами. Резины на основе галогенированных бутилкаучуков обладают высокой теплостойкостью. Жидкие бутилкаучук и хлорбутилкаучук применяются в строительных изоляционных герметиках, которые по эксплуатационным свойствам оказываются лучше уретановых, полисульфидных и кремнийорганических аналогов во много раз.  

Сшитый бутилкаучук обладает более низкой хладотекучестью, что дает лучшую формообразовываемость изделий. Хлорбутилкаучук и бромбутилкаучук находят применение для выпуска покрышек и камер, лент, клеев, медизделий и прочей продукции.