Butyylikumin valmistus kationisella liuospolymeroinnilla
Kationisen polymeroinnin prosessi sisältää yleensä monomeerien ja muiden komponenttien jalostuksen ja valmistuksen, initiaattorien valmistuksen, polymerointiprosessin, reagoimattomien monomeerien ja liuottimien erottamisen, kierrätyksen ja polymerointituotteiden jälkikäsittelyn.
Vaikuttaviin tekijöihin vaikuttavat yleensä liuotin ja lämpötila.
Seuraavassa taulukossa luetellaan kationisen polymeroinnin liuottimet ja niihin liittyvät parametrit.
| Liuottimet ja niihin liittyvät parametrit kationiseen polymerointiin | ||||
| Liuotin | Sulamispiste/tutkinnon | Kiehumispiste/tutkinnon | Suhteellinen tiheys | Dielektrisyysvakio |
| Etyleeni | -181 | -103.7 | ||
| Ethane | -183.3 | -88.6 | ||
| propaani | -189.9 | -42.1 | 0.585（-45tutkinto) | 1.61（0tutkinto) |
| n-butaani | -138.9 | -0.5 | 0.58 | 1.76（20tutkinto) |
| n-heksaani | -95 | 69 | 0.66 | 1.890（20tutkinto) |
| sykloheksaani | 6.6 | 80.7 | 0.779 | 2.023（20tutkinto) |
| bentseeni | 5.5 | 80.1 | 0.879 | 2.248（20tutkinto) |
| Tolueeni | -95 | 110.6 | 0.867 | 2.379（25tutkinto) |
| Metyylikloridi | -97.7 | -24.2 | 0.916 | 12.6（-20tutkinto) |
| Etyylikloridi | -136.4 | 12.3 | 0.898 | 16.5（-72tutkinto) |
| dikloorimetaani | -95.5 | 40 | 1.327 | 9.08（20tutkinto) |
| Kloroformi | -63.5 | 61.7 | 1.483 | 4.806（20tutkinto) |
| Tetrakloorimetaani | -23 | 76.5 | 1.594 | 2.238（20tutkinto) |
| 1,2-dikloorietaani | -35.4 | 83.5 | 1.235 | 10.65（20tutkinto) |
| klooribentseeni | -45.6 | 132 | 1.106 | 5.708（20tutkinto) |
| o-diklooribentseeni | -17 | 180.5 | 1.305 | 9.93（25tutkinto) |
| m-diklooribentseeni | -24.7 | 173 | 1.288 | 5.04（25tutkinto) |
| Nitrometaani | -17 | 100.8 | 1.137 | 35.9（20tutkinto) |
| Nitroetaani | -50 | 115 | 1.045 | 28.06（30tutkinto) |
| Nitrobentseeni | 5.7 | 210.8 | 1.204 | 34.82（25tutkinto) |
| hiilidioksidi | '-56.5（5am） | -78.5 | 1.6（20tutkinto,50 atm） | |
| hiilidisulfidi | -110.8 | 46.3 | 1.263 | 2.641(20tutkinnon) |
| rikkidioksidi | -72.7 | -10 | 17.6(-20tutkinnon) | |
Kationinen kasvuaktiivinen ketju on erittäin aktiivinen ja on altis ketjun siirtymiselle monomeereihin ja liuottimiin. Kun polymerointilämpötila on korkea, tuotteen molekyylipaino laskee paljon. Korkean molekyylipainon polymeerien syntetisoimiseksi se on suoritettava erittäin alhaisessa lämpötilassa.
Kationisen polymeroinnin kokonaisaktivaatioenergia on välillä -21~42 kJ/mol, mikä on suhteellisen pieni. Kun aktivointienergia on monimutkainen, ketjun kasvunopeus kasvaa lämpötilan laskiessa, mikä on kationiselle polymeroinnille ainutlaatuinen ilmiö.
Kationit voivat polymeroitua vain alemmissa lämpötiloissa. Esimerkiksi isobutyleenin kationisella polymeroinnilla saadun polymeerin keskimääräisellä ketjun pituudella on käännekohta lähellä -100 astetta. Tämä johtuu siitä, että yli -100 asteen ketjun siirto tapahtuu pääasiassa liuottimeen ja alle -100 asteen ketjun siirtyminen tapahtuu pääasiassa monomeeriin. Butyylikumin teollinen tuotanto Valitse reaktiolämpötilaksi noin -100 astetta.
Butyylikumi on satunnainen polymeeri, joka on saatu isobuteenin ja isopreenin kationisella polymeroinnilla kationisen initiaattorin vaikutuksesta. Butyylikumin makromolekyyliketjulla on lineaarinen rakenne, jossa ei käytännössä ole haaroja. Makromolekyyliketjussa isobuteeni on pääosin kytketty päähän, isopreeni on pääasiassa trans-1,4-rakenne ja aggregoitu rakenne on haarautumaton. Muodostua. Normaaleissa olosuhteissa amorfisen butyylikumin lasin lämpötila on noin -70 astetta ja se voi kiteytyä venytyksen aikana. Seuraavassa taulukossa on esitetty useiden yleisten kumien ilmatiiviys.
| Useiden yleisesti käytettyjen kumien ilmatiiviys | |||||
| Kumilajike | Ilmaa | happi | Typpi | hiilidioksidi | vety |
| luonnonkumi | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Styreeni-butadieenikumi | 65 | 73 | 60 | 72 | 84 |
| Neopreeni | 30 | 17 | 24 | 25 | 27 |
| Butyylikumi | 13 | 6 | 11 | 14 | 15 |
Verrattuna muihin erittäin tyydyttymättömiin kumeihin, butyylikumin otsoninkestävyys on noin 10 kertaa suurempi kuin luonnonkumin, styreeni-butadieenikumin jne. Sen lämmön-, auringonvalo- ja hapenkestävyys on parempi kuin muiden yleiskäyttöisten kumien. Sillä on parempi korkea lämpötila > 100 astetta, elastisuus ja korkeampi lämmönkestävyys. (Noin 150 astetta). Hyvä sähköeristys, parempi kuin tavallinen kumi.
Butyylikumilla on myös puutteita. Pienen isopreenimäärän ansiosta vulkanointinopeus laskee, mikä estää renkaissa yleisesti käytetyn butyylikumin ja erittäin tyydyttymättömän kumin yhteisvulkanoinnin. Butyylikumilla on huono tarttuvuus muihin kumeihin, itsekiinnittyvyys ja sen keskinäinen tarttuvuus on huono, eikä se ole helposti yhteensopiva muiden kumien kanssa. Huono kestävyys ja korkea lämpöarvo. Butyylikumin vulkanoidun kumin molekyylipaino pienenee lämpövanhentamisen jälkeen, joten se on lämpöhajoava polymeeri. Butyylikumin halogenideja ovat klooributyylikumi ja bromobutyylikumi. Myös sen halogenidien yhteensopivuus, itsetarttuvuus ja keskinäinen tarttuvuus muiden polymeerien kanssa ovat parempia kuin butyylikumin. Nämä kaksi halogenoitua butyylikumia ovat tällä hetkellä yleinen materiaali renkaiden sisävuorauksissa ja lääkepullojen tulpissa.
Butyylikumin kopolymerointireaktio on seuraava:
 |
|||||
Butyylikumin valmistukseen on olemassa kaksi polymerointimenetelmää: liuospolymerointi ja lietepolymerointi. Keskustelemme tästä seuraavassa vaiheessa.