Guma butylowa - Guma IIR - definicja, produkcja, właściwości, zastosowania

Czym jest guma butylowa?

Guma butylowa, zwana także gumą izobutylenowo-izoprenowową, jest kauczukiem syntetycznym wytwarzanym przez kopolimeryzację izobutylenu z niewielkimi ilościami izoprenu. Guma IIR wyróżnia się obojętnością chemiczną, nieprzepuszczalnością gazów i odpornością na warunki atmosferyczne.

Dlatego kauczuk butylowy jest stosowany w wewnętrznych okładzinach opon samochodowych i w innych specjalistycznych zastosowaniach.

Co oznacza skrót IIR?

Skrót IIR oznacza z języka angielskiego “Isobutylene Isoprene Rubber”. W spolszczonej wersji byłby to kauczuk izobutylenowo-izoprenowy.

Jak produkowana jest guma butylowa?

Guma butylowa jest produkowana z izobutylenu oraz izoprenu. Oba związki zwykle są otrzymywane w procesie krakingu termicznego gazu ziemnego lub lżejszych frakcji ropy naftowej.

W normalnej temperaturze i ciśnieniu izobutylen jest gazem, a izopren lotną cieczą. W celu przetworzenia na IIR, izobutylen (schłodzony do bardzo niskich temperatur) rozcieńcza się chlorkiem metylu. Później dodaje się niskie stężenia (od 1,5% do 4,5%) izoprenu.

Obecność chlorku glinu w procesie inicjuje reakcję, w której oba związki kopolimeryzują (tj. ich pojedyncze cząsteczki łączą się ze sobą, tworząc duże, wielojednostkowe cząsteczki).

Ponieważ polimer bazowy, poliizobutylen, jest stereoregularny (tj. jego grupy wiszące są ułożone w regularnej kolejności wzdłuż łańcuchów polimeru) i ponieważ łańcuchy szybko krystalizują podczas rozciągania, guma IIR jest tak wytrzymała, jak kauczuk naturalny.

Jakie są właściwości gumy butylowej?

Właściwości gumy butylowej są do pewnego stopnia unikatowe, ponieważ jest jedynym znanym elastomerem, który nie przepuszcza gazów. Ponadto guma butylowa jest elastycznym rodzajem gumy i ma dobre właściwości tłumiące drgania w temperaturze pokojowej.

Guma IIR jest biokompatybilna, odporna na wiele kwaśnych i zasadowych substancji chemicznych, ozon, ciepło i warunki atmosferyczne, a także posiada dobre właściwości starzenia.

Guma butylowa cechuje się też odpornością na działanie płynów hydraulicznych na bazie estrów fosforanowych i ketonów, ale nie radzi sobie dobrze w obecności płynów mineralnych lub ropopochodnych, węglowodorów oraz płomieni.

Guma IIR ma też dobre właściwości elektroizolacyjne.

Do małej frakcji izoprenowej IIR można dodać brom lub chlor, aby uzyskać BIIR lub CIIR (znane jako halobutyle). Właściwości tych polimerów są podobne do IIR, ale można je utwardzać szybciej przy użyciu innych i mniejszych ilości środków utwardzających.

Jak długo wytrzymuje guma butylowa?

Guma butylowa wytrzymuje ok. 5-10 lat (wedle oficjalnego okresu trwałości). Jednak rzeczywista żywotność produktów z kauczuku butylowego zależy od różnych czynników i może się różnić w zależności od warunków, w jakich są przechowywane i używane.

Jak elastyczna jest guma butylowa?

Guma butylowa jest umiarkowanie elastyczna. Wypada pod tym względem lepiej niż wiele innych rodzajów kauczuku, ponieważ zawiera ponad 50% polimeru butylowego

Czy guma butylowa jest wodoodporna?

Tak, guma butylowa jest wodoodporna. Cechuje się bardzo wysoką nieprzepuszczalnością gazów oraz wilgoci.

Czy guma butylowa wysycha?

Nie, guma butylowa nie wysycha.

Czy kauczuk butylowy jest łatwopalny?

Tak, kauczuk butylowy jest łatwopalny w wysokich temperaturach.

Jaki jest zakres temperatur gumy butylowej?

Zakres temperatur gumy butylowej rozciąga się od -45°C do 120°C. Jednak weź pod uwagę, że właściwości tłumiące maleją w gorącym otoczeniu. Plusem jest natomiast to, że guma pozostaje elastyczna w niższych temperaturach.

Czy guma butylowa się topi?

Ogólnie rzecz biorąc, guma butylowa się nie topi, ale mięknie w wysokich temperaturach. Topnienie kauczuku butylowego nie jest dobrze zdefiniowaną właściwością, ponieważ różni producenci stosują różne wersje podstawowego związku chemicznego.

Czy gumę butylową można zgrzewać?

Tak, gumę butylową można zgrzewać.

Jakie są zastosowania gumy butylowej?

Zastosowania gumy butylowej są przeróżne ze względu na szereg praktycznych właściwości materiału.

Jako że cechuje się niską przepuszczalnością gazów i oparów, jest ważnym materiałem w produkcji opon bezdętkowych, dętek, pęcherzy piłek sportowych, rękawic itp.

Ponadto guma znajduje zastosowanie jako wykładzina w zbiornikach i stawach jako materiał hydroizolacyjny. Jest też stosowana jako materiał do łatania dachów membranowych i jako uszczelniacz do izolowanych okien.

W połączeniu z innymi chemikaliami poliizobutylen tworzy także dodatki do oleju i paliwa oraz środki odmgławiające do smarów obróbkowych.

Co więcej, jako środek tłumiący drgania, kauczuk butylowy jest stosowany w amortyzatorach, tulejach zawieszenia oraz mocowaniach nadwozi samochodów osobowych i ciężarowych. Krawędzie stożków głośników są obecnie często wykonane z gumy butylowej, podczas gdy kiedyś były one powszechnie wykonane z pianki.

Zatyczki do naczyń laboratoryjnych i sprzętu medycznego także powstają z tego materiału.

Ponadto ze względu na niską przepuszczalność, guma butylowa służy do produkcji masek przeciwgazowych. Choć nie tak miękka i podatna jak guma silikonowa, jest na tyle elastyczna, że zapewnia dobre uszczelnienie twarzy.

Guma butylowa jest także używana do produkcji węży gumowych. Jako, że jest przystosowana do kontaktu z żywnością guma butylowa jest używana do produkcji węży spożywczych. 

Kauczuk butylowy w postaci przeznaczonej do kontaktu z żywnością służy też do produkcji gumy do żucia. Całkowicie zastąpił on gumę z drzewa Chicle (z wyjątkiem kilku specjalistycznych, naturalnych produktów).

Jakie są nazwy handlowe gumy butylowej?

Nazwy handlowe gumy butylowej są następujące:

• Enjay-Butyl,
• Hycar-Butyl,
• Petrolex-Butyl,
• Polysar-Butyl,
• Soca-Butyl,
• Esso-Chlorobutyl,
• Esso-Brombutyl.

Kto wynalazł gumę butylową?

Gumę butylową wynaleźli amerykańscy chemicy, William Sparks i Robert Thomas, w Standard Oil Company of New Jersey (obecnie Exxon Corporation) w 1937 roku.

Wcześniejsze próby produkcji kauczuków syntetycznych obejmowały polimeryzację dienów (cząsteczek węglowodorów zawierających dwa podwójne wiązania węgiel-węgiel), takich jak izopren i butadien. Sparks i Thomas przeciwstawili się konwencji, kopolimeryzując izobutylen, olefinę (cząsteczki węglowodorów zawierające tylko jedno podwójne wiązanie węgiel-węgiel) z niewielkimi ilościami (np. mniej niż 2%) izoprenu.

Jako dien, izopren zapewniał dodatkowe podwójne wiązanie wymagane do usieciowania obojętnych łańcuchów polimerowych, które były zasadniczo poliizobutylenem. Zanim rozwiązano trudności eksperymentalne, kauczuk butylowy był nazywany "daremnym butylem", ale po ulepszeniach uzyskał szeroką akceptację.

Podczas II wojny światowej kopolimer ten nosił nazwę GR-I (Government Rubber-Isobutylene).

Warto jednak wspomnieć, że do powstania gumy przyczyniły się również inne osoby.

Sam izobutylen został odkryty przez Michaela Faradaya w 1825 roku. Zaś poliizobutylen (PIB) opracowało po raz pierwszy BASF IG Farben w 1931 roku przy użyciu katalizatora trójfluorku boru w niskich temperaturach. Firma sprzedawała produkt pod nazwą handlową Oppanol B.

Co ciekawe, PIB do dziś pozostaje głównym obszarem działalności BASF.

Jakie są zalety gumy butylowej?

Zaletami gumy butylowej są: elastyczność, nieprzepuszczalność gazów, odporność na wilgoć, wytrzymałość, tłumienie drgań, odporność na niektóre chemikalia.

Jaka jest różnica między gumą naturalną a butylową?

Główna różnica między gumą naturalną a butylową polega przede wszystkim na tym, że pierwsza powstaje z soku drzew kauczukowych, zaś druga jest syntetycznym elastomerem produkowanym z izobutylenu oraz izoprenu.

Dlatego różnią się też właściwościami. Guma naturalna zazwyczaj jest bardziej elastyczna i odporna na rozciąganie czy deformację. Natomiast guma butylowa cechuje się większą odpornością na starzenie, chemikalia i lepiej blokuje przepływ gazów przez materiał.

Czy Viton jest gumą butylową?

Nie, Viton nie jest gumą butylową. Viton to nazwa handlowa syntetycznego kauczuku na bazie fluoru, który powstaje w wyniku reakcji kopolimeryzacji monomerów zawierających fluor. Natomiast guma butylowa jest kauczukiem syntetycznym wytwarzanym przez połączenie izobutylenu i izoprenu.

Czy guma butylowa to EPDM?

Nie, guma butylowa to nie EPDM. W obu przypadkach mówimy o syntetycznych kauczukach, ale różnią się one od siebie budową i właściwościami.

Jaka jest różnica między EPDM a kauczukiem butylowym?

Różnica między EPDM a kauczukiem butylowym kryje się we właściwościach i charakterystyce obu materiałów. EPDM jest bardziej elastyczny, lepiej się trzyma i ma dobrą odporność na warunki atmosferyczne, promieniowanie UV, ozon i starzenie. Natomiast guma butylowa cechuje się lepszą odpornością na przebicie, nieprzepuszczalnością powietrza i gazu oraz dobrymi właściwości tłumienia drgań.

Czy guma butylowa nadaje się do recyklingu?

Tak, guma butylowa nadaje się do recyklingu. Służą do tego różne metody odzyskiwania materiału bez utraty jego jakości.