Priprema butilne gume kationskom polimerizacijom u otopini
Proces kationske polimerizacije općenito uključuje rafiniranje i pripremu monomera i drugih komponenti, pripremu inicijatora, proces polimerizacije, odvajanje neizreagiranih monomera i otapala, recikliranje i naknadnu obradu proizvoda polimerizacije.
Na faktore utjecaja obično utječu otapalo i temperatura.
Sljedeća tablica navodi otapala i povezane parametre za kationsku polimerizaciju.
| Otapala i srodni parametri za kationsku polimerizaciju | ||||
| Otapalo | Talište/stupanj | Vrelište/stupanj | Relativna gustoća | Dielektrična konstanta |
| Etilen | -181 | -103.7 | ||
| Etan | -183.3 | -88.6 | ||
| propan | -189.9 | -42.1 | 0.585（-45stupanj ) | 1.61（0stupanj ) |
| n-butan | -138.9 | -0.5 | 0.58 | 1.76（20stupanj ) |
| n-heksan | -95 | 69 | 0.66 | 1.890（20stupanj ) |
| cikloheksan | 6.6 | 80.7 | 0.779 | 2.023（20stupanj ) |
| benzen | 5.5 | 80.1 | 0.879 | 2.248（20stupanj ) |
| Toluen | -95 | 110.6 | 0.867 | 2.379（25stupanj ) |
| Metil klorid | -97.7 | -24.2 | 0.916 | 12.6（-20stupanj ) |
| Etil klorid | -136.4 | 12.3 | 0.898 | 16.5（-72stupanj ) |
| Diklorometan | -95.5 | 40 | 1.327 | 9.08（20stupanj ) |
| Kloroform | -63.5 | 61.7 | 1.483 | 4.806（20stupanj ) |
| tetraklormetan | -23 | 76.5 | 1.594 | 2.238（20stupanj ) |
| 1,2-dikloroetan | -35.4 | 83.5 | 1.235 | 10.65（20stupanj ) |
| klorobenzen | -45.6 | 132 | 1.106 | 5.708（20stupanj ) |
| o-diklorbenzen | -17 | 180.5 | 1.305 | 9.93（25stupanj ) |
| m-diklorbenzen | -24.7 | 173 | 1.288 | 5.04（25stupanj ) |
| Nitrometan | -17 | 100.8 | 1.137 | 35.9（20stupanj ) |
| nitroetan | -50 | 115 | 1.045 | 28.06（30stupanj ) |
| Nitrobenzen | 5.7 | 210.8 | 1.204 | 34.82（25stupanj ) |
| ugljični dioksid | '-56.5（5 ujutro） | -78.5 | 1.6（20stupanj ,50 atm） | |
| ugljikov disulfid | -110.8 | 46.3 | 1.263 | 2.641(20stupanj) |
| sumporov dioksid | -72.7 | -10 | 17.6(-20stupanj) | |
Aktivni lanac kationskog rasta vrlo je aktivan i sklon je prijenosu lanca na monomere i otapala. Kada je temperatura polimerizacije visoka, molekularna težina proizvoda će se znatno smanjiti. Kako bi se sintetizirali polimeri visoke molekularne težine, to se mora izvesti na vrlo niskoj temperaturi.
Ukupna energija aktivacije kationske polimerizacije je u rasponu od -21~42kJ/mol, što je relativno malo. Kada je energija aktivacije složena, brzina rasta lanca raste s padom temperature, što je fenomen jedinstven za kationsku polimerizaciju.
Kationi mogu polimerizirati samo na nižim temperaturama. Na primjer, prosječna duljina lanca polimera dobivenog kationskom polimerizacijom izobutilena ima prekretnicu blizu -100 stupnja. To je zato što je iznad -100 stupnjeva lanac prijenosa uglavnom na otapalo, a ispod -100 stupnjeva lanac je uglavnom na monomeru. Industrijska proizvodnja butilne gume Odaberite temperaturu reakcije oko -100 stupnjeva.
Butilna guma 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 vezan od glave do repa, izopren je uglavnom trans{0}},4-strukture, a agregirana struktura je nerazgranata. Uzmi oblik. Pod normalnim okolnostima, temperatura stakla amorfne butilne gume je oko -70 stupnjeva i može kristalizirati pod rastezanjem. Sljedeća tablica prikazuje zrakopropusnost nekoliko uobičajenih guma.
| Zrakonepropusnost nekoliko često korištenih guma | |||||
| Raznolikost gume | Zrak | kisik | Dušik | ugljični dioksid | vodik |
| prirodna guma | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Stiren-butadien kaučuk | 65 | 73 | 60 | 72 | 84 |
| Neopren | 30 | 17 | 24 | 25 | 27 |
| Butilna guma | 13 | 6 | 11 | 14 | 15 |
U usporedbi s drugim visoko nezasićenim gumama, otpornost butilne gume na ozon je oko 10 puta veća nego kod prirodne gume, stiren-butadien gume itd. Njegova otpornost na toplinu, sunčevu svjetlost i kisik bolja je od ostalih guma opće namjene. Ima bolju visoku temperaturu > 100 stupnjeva, elastičnost i veću otpornost na toplinu. (Oko 150 stupnjeva). Dobra električna izolacija, bolja od obične gume.
Butilna guma također ima nedostatke. Zbog male količine izoprena, brzina vulkanizacije je smanjena, što otežava ko-vulkanizaciju butilne gume i visoko nezasićene gume koja se obično koristi u gumama. Butilna guma ima slabu adheziju na druge gume, samoljepljivost i lošu međusobnu adheziju te nije lako kompatibilna s drugim gumama. Slaba otpornost i visoka kalorična vrijednost. Molekulska težina vulkanizirane gume od butilne gume smanjit će se nakon toplinskog starenja, tako da je to toplinski razgradiv polimer. Halogenidi butilne gume su klorobutilna guma i bromobutilna guma. Kompatibilnost, samoprianjanje i međusobno prianjanje njegovih halogenida s drugim polimerima također su bolji nego kod butilne gume. Ove dvije halogenirane butilne gume trenutno su uobičajeni materijali za unutarnje obloge guma i čepove farmaceutskih boca.
Reakcija kopolimerizacije butilne gume je sljedeća:
 |
|||||
Postoje dvije metode polimerizacije za proizvodnju butilne gume: polimerizacija u otopini i polimerizacija u kaši. O tome ćemo razgovarati u sljedećoj fazi.