Priprema butilne gume polimerizacijom u katjonskom rastvoru
Proces kationske polimerizacije općenito uključuje rafinaciju i pripremu monomera i drugih komponenti, pripremu inicijatora, proces polimerizacije, odvajanje neizreagiranih monomera i rastvarača, recikliranje i naknadnu obradu proizvoda polimerizacije.
Na faktore koji utiču obično utiču rastvarač i temperatura.
Sljedeća tabela navodi rastvarače i srodne parametre za kationsku polimerizaciju.
| Rastvarači i srodni parametri za kationsku polimerizaciju | ||||
| Solvent | Tačka topljenja/stepen | Tačka ključanja/stepen | Relativna gustina | Dielektrična konstanta |
| Etilen | -181 | -103.7 | ||
| Ethane | -183.3 | -88.6 | ||
| propan | -189.9 | -42.1 | 0.585（-45stepen) | 1.61（0stepen) |
| n-butan | -138.9 | -0.5 | 0.58 | 1.76（20stepen) |
| n-heksan | -95 | 69 | 0.66 | 1.890（20stepen) |
| cikloheksan | 6.6 | 80.7 | 0.779 | 2.023（20stepen) |
| benzen | 5.5 | 80.1 | 0.879 | 2.248（20stepen) |
| Toluen | -95 | 110.6 | 0.867 | 2.379（25stepen) |
| Metil hlorid | -97.7 | -24.2 | 0.916 | 12.6（-20stepen) |
| Etil hlorid | -136.4 | 12.3 | 0.898 | 16.5（-72stepen) |
| Diklorometan | -95.5 | 40 | 1.327 | 9.08（20stepen) |
| Hloroform | -63.5 | 61.7 | 1.483 | 4.806（20stepen) |
| tetraklorometan | -23 | 76.5 | 1.594 | 2.238（20stepen) |
| 1,2-Dihloretan | -35.4 | 83.5 | 1.235 | 10.65（20stepen) |
| hlorobenzen | -45.6 | 132 | 1.106 | 5.708（20stepen) |
| o-Diklorobenzen | -17 | 180.5 | 1.305 | 9.93（25stepen) |
| m-dihlorobenzen | -24.7 | 173 | 1.288 | 5.04（25stepen) |
| Nitrometan | -17 | 100.8 | 1.137 | 35.9（20stepen) |
| Nitroetan | -50 | 115 | 1.045 | 28.06（30stepen) |
| Nitrobenzen | 5.7 | 210.8 | 1.204 | 34.82（25stepen) |
| ugljen-dioksid | '-56.5（5am） | -78.5 | 1.6（20stepen ,50atm） | |
| ugljični disulfid | -110.8 | 46.3 | 1.263 | 2.641(20stepen) |
| sumporov dioksid | -72.7 | -10 | 17.6(-20stepen) | |
Kationski aktivni lanac rasta je vrlo aktivan i sklon je prijenosu lanca na monomere i rastvarače. Kada je temperatura polimerizacije visoka, molekularna težina proizvoda će se znatno smanjiti. Da bi se sintetizirali polimeri visoke molekularne težine, ona se mora izvesti na vrlo niskoj temperaturi.
Ukupna energija aktivacije katjonske polimerizacije je u rasponu od -21~42kJ/mol, što je relativno malo. Kada je energija aktivacije složena, brzina rasta lanca raste sa smanjenjem temperature, što je fenomen jedinstven za kationsku polimerizaciju.
Kationi mogu polimerizirati samo na nižim temperaturama. Na primjer, prosječna dužina lanca polimera dobijenog kationskom polimerizacijom izobutilena ima tačku preokreta blizu -100 stepena. To je zato što je iznad -100 stepena lančani prijenos uglavnom na rastvarač, a ispod -100 stepena, lančani prijenos je uglavnom na monomer. Industrijska proizvodnja butilne gume Odaberite temperaturu reakcije da bude oko -100 stepeni.
Butil kaučuk je nasumični polimer dobiven kationskom polimerizacijom izobutilena i izoprena pod djelovanjem kationskog inicijatora. Makromolekularni lanac butilne gume ima linearnu strukturu bez grana. Na makromolekularnom lancu, izobutilen je uglavnom povezan od glave do repa, izopren je uglavnom trans-1,4-strukture, a agregirana struktura je nerazgranana. Uzmi oblik. U normalnim okolnostima, temperatura stakla amorfne butilne gume je oko -70 stepeni, i može kristalizirati pod istezanjem. Sljedeća tabela prikazuje nepropusnost nekoliko uobičajenih guma.
| Nepropusnost nekoliko uobičajenih guma | |||||
| Raznovrsnost gume | Zrak | kiseonik | Nitrogen | ugljen-dioksid | vodonik |
| prirodna guma | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Stiren-butadien kaučuk | 65 | 73 | 60 | 72 | 84 |
| Neoprene | 30 | 17 | 24 | 25 | 27 |
| Butil guma | 13 | 6 | 11 | 14 | 15 |
U poređenju sa drugim visoko nezasićenim gumama, otpornost butil kaučuka na ozon je oko 10 puta veća od prirodnog kaučuka, stiren-butadien gume, itd. Njena otpornost na toplotu, sunčevu svetlost i kiseonik je bolja od ostalih guma opšte namene. Ima bolju visoku temperaturu > 100 stepeni, elastičnost i veću otpornost na toplotu. (oko 150 stepeni). Dobra električna izolacija, bolja od obične gume.
Butil-kaučuk takođe ima nedostataka. Zbog male količine izoprena, brzina vulkanizacije je smanjena, što otežava ko-vulkanizaciju butil gume i visoko nezasićene gume koja se obično koristi u gumama. Butil kaučuk ima slabo prianjanje na druge gume, samoljepljivost i slabo je međusobno prianjanje i nije lako kompatibilna s drugim gumama. Slaba otpornost i visoka kalorijska vrijednost. Molekularna težina vulkanizirane gume butil gume će se smanjiti nakon termičkog starenja, tako da je to termički razgradiv polimer. Halogenidi butilne gume su hlorobutil kaučuk i bromobutil kaučuk. Kompatibilnost, samoljepljivost i međusobna adhezija njegovih halogenida s drugim polimerima također su bolja od onih kod butil gume. Ove dvije halogenirane butilne gume su trenutno uobičajeni materijal za unutrašnje obloge guma i čepove za farmaceutske boce.
Reakcija kopolimerizacije butil gume je sljedeća:
 |
|||||
Postoje dvije metode polimerizacije za proizvodnju butilne gume: polimerizacija u otopini i polimerizacija u suspenziji. O tome ćemo razgovarati u sljedećoj fazi.