Cautxú butílic (IIR), també anomenat cautxú isobutilè-isoprè, una goma sintètica produïda per copolimeritzar isobutilè amb petites quantitats d’isoprè. Valorat per la seva inertesa química, impermeabilitat als gasos i resistència a la resistència al temps, la goma butílica s’utilitza en els revestiments interiors dels pneumàtics d’automòbils i en altres aplicacions especials.
polímers industrials principals: cautxú butílic (goma isobutilè-isoprè, IIR)
La goma butílica és un copolímer d’isobutilè i isoprè que va ser produït per primera vegada per William Sparks i Robert Thomas a
Tant l’isobutilè (C [CH 3] 2 = CH 2) com l’isoprè (CH 2 = C [CH 3] -CH = CH 2) s’obtenen generalment per l’esquerdament tèrmic del gas natural o per les fraccions més lleugeres del cru. A temperatura normal i a pressió, l’isobutilè és un gas i l’isoprè és un líquid volàtil. Per processar-se en IIR, l’isobutilè, refrigerat a temperatures molt baixes (aproximadament –100 ° C [–150 ° F]), es dilueix amb clorur de metil. S’afegeixen baixes concentracions (d’1,5 a 4,5 per cent) d’isoprè en presència de clorur d’alumini, que inicia la reacció en què els dos compostos copolimeritzen (és a dir, les seves molècules d’una sola unitat s’uneixen per formar molècules gegants i d’unitats múltiples). Les unitats que repeteixen el polímer tenen les següents estructures:
Com que el polímer de base, el polisobutilè, és estereorregular (és a dir, els seus grups penjants estan ordenats de manera regular al llarg de les cadenes de polímer) i perquè les cadenes cristal·litzen ràpidament en estirar-se, la IIR que conté només una petita quantitat d’isoprè és tan forta com la goma natural. A més, com que el copolímer conté pocs grups insaturats (representats pel doble enllaç carboni-carboni situat a cada unitat de repetició d’isoprè), la IIR és relativament resistent a l’oxidació: un procés pel qual l’oxigen de l’atmosfera reacciona amb els dobles enllaços i trenca el cadenes de polímer, degradant així el material. La goma butílica també mostra una velocitat de moviment molecular inusualment baixa molt per sobre de la temperatura de transició del vidre (la temperatura per sobre de la qual les molècules ja no es congelen en un estat rígid i vidre). Aquesta manca de moviment es reflecteix en la inusualment baixa permeabilitat als gasos del copolímer, així com en la seva excel·lent resistència a l'atac de l'ozó.
El copolímer es recupera del dissolvent com a molla, que es pot compondre amb càrregues i altres modificadors i després vulcanitzar-se en productes de cautxú pràctics. A causa de la seva excel·lent retenció d'aire, el cautxú butí és el material preferit per a tubs interiors de totes les mides més grans. També juga un paper important en els revestiments interiors dels pneumàtics sense tub. (A causa de la mala durabilitat de la banda de rodatge, els pneumàtics de tot butí no han tingut èxit.) IIR també s'utilitza per a molts altres components de l'automòbil, incloses les franges de finestres, per la seva resistència a l'oxidació. La seva resistència a la calor l'ha convertit en indispensable en la fabricació de pneumàtics, on es formen les bufes que retenen el vapor o l'aigua calenta que s'utilitza per vulcanitzar els pneumàtics.
El brom o el clor es poden afegir a la petita fracció d’isoprè de IIR per fer BIIR o CIIR (coneguts com a halobutils). Les propietats d’aquests polímers són similars a les de la IIR, però es poden curar més ràpidament i amb quantitats diferents i menors d’agents curatius. Com a resultat, BIIR i CIIR es poden curar més fàcilment en contacte amb altres elastòmers que formen un producte de cautxú.
El cautxú de butil va ser produït per primera vegada pels químics nord-americans William Sparks i Robert Thomas a la Standard Oil Company de Nova Jersey (actual Exxon Corporation) el 1937. Els primers intents de produir gomes sintètiques havien implicat la polimerització de dienes (molècules d'hidrocarburs que contenien dos carboni-carboni doble. enllaços) com ara isoprè i butadien. Sparks i Thomas van desafiar la convenció copolimerant isobutilè, una olefina (molècules d'hidrocarburs que contenen només un doble enllaç carboni-carboni) amb petites quantitats –per exemple, menys del 2 per cent– d'isoprè. Com a dien, l'isoprè proporcionava el doble enllaç addicional necessari per enllaçar les cadenes polimèriques altament inertes, que eren essencialment poliisobutilè. Abans que es resolguessin les dificultats experimentals, el cautxú de butil s’anomenava “butil inutil”, però amb les millores va gaudir d’una àmplia acceptació per la seva baixa permeabilitat als gasos i la seva excel·lent resistència a l’oxigen i l’ozó a temperatures normals. Durant la Segona Guerra Mundial, el copolímer es va anomenar GR-I, per a Govern Rubber-Isobutylene.
