Полиизобутилен - це полімер загальної формули
Високомолекулярний поліізобутилен при нормальній температурі (20 ° С) є каучукоподібних еластичний матеріал, практично безбарвний, що не володіє запахом і фізіологічно нешкідливий.
У звичайному стані поліізобутилен має аморфну структуру; при розтягуванні він легко кристалізується, даючи чітку рентгенограму орієнтованих кристалітів. Кристалічна фаза зберігається лише в розтягнутому полімері і переходить знову в аморфну при скороченні зразка.
Цей полімер має низку цінних властивостей: так само легкий, як і поліетилен, водостійкий і стійкий до агресивних середовищ. При нормальній температурі на нього не діють кислоти, луги, солі галоідов, а також нижчі спирти, кетони, складні ефіри та інші полярні розчинники.
Висока еластичність і морозостійкість (в порівнянні з поліетиленом) може бути пояснена дією метильних заміщають груп, в присутності яких збільшуються відстані між макромолекулами і тому послаблюється їх взаємодія.
Полиизобутилен стійкий до кисню в розсіяному світлі і при нормальній температурі, але нестабільний в присутності кисню на сонячному світлі і при ультрафіолетовому опроміненні. При підвищеній температурі легко окислюється азотною кислотою та іншими окислювачами.
При температурі 110-130 ° С кисень повітря окисляє полімер, що супроводжується деструкцією молекул. Нагрівання до 100 ° С надає поліізобутиленом пластичність, він легко формується при 180-200 ° С, а при 350-400 ° С розкладається з утворенням маслянистих і газоподібних продуктів.
Цінною властивістю поліізобутилену є його здатність сприймати різні наповнювачі у великій кількості (до 90%). Введення активних наповнювачів (технічного вуглецю, сажі, графіту, тальку, крейди, синтетичних смол) збільшує міцність і жорсткість композицій, зменшує плинність, але при цьому знижує стійкість полімеру до світла і атмосферного кисню. Стабілізують поліізобутилен не тільки наповнювачами, а й антиоксидантами фенольного типу.
Низькомолекулярний поліізобутилен - це в'язка рідина; среднемассовая молекулярна маса (8,7 - 25) * 10 3 [пускають також продукти з молекулярна маса (0,3 - 5) * 10 3] ;. 8 - 15 * 10 3 Па с (20 ° С) і 0,6 - 2,2 * 10 3 Па с (50 ° С); щільність 0,880 - 0,910 г / см 3 (20 ° С); nD 25 1,5020 - 1,5060; температура склування в залежності від молекулярної маси коливається від мінус 68 до мінус80 ° С, температура займання 130 - 240 ° С; кислотне число не більше 0,05 мг КОН / г, іонну число не більше 4 мг I2 / 100 г.
Низькомолекулярний поліізобутилен добре розчинний в тих же розчинниках, що і високомолекулярний поліізобутилен, частково розчиняється в вищих спиртах і складних ефірах; має гарні діелектричні властивості і високу хімічну стійкість. Полиизобутилен стабілізують невеликими добавками інгібіторів.
Будова макромолекул поліізобутилену (лінійний полімер, що містить, як правило, одну кінцеву С = С зв'язок на макромолекулу) визначає його хімічні властивості. Полиизобутилен - один з найбільш хімічно інертних серед відомих полімерів. Полиизобутилен стійок до розведеним і концентрованим кислотам: Н2 SO4 (98,8%), НNO3 (5 0%), НСООН, НСl (37%), СН3 COOH; аміаку, лугів (NaОН 40%), розчинів солей, перекису водню. При нагріванні стійкий до дії НNO3 і інших кислот; при взаємодії з Н2 SO4 обвуглюється. Уже при 290 К поліізобутилен не стійкий до рідких і газоподібних Сl2 і Вr2 їх водних розчинів, озону, а також до деяких енергетичним впливів.
Термічний вплив вище 620 К призводить до деградації і деполімеризації полімеру. Вихід мономера в летючих продуктах реакції досягає близько 20-30% (мас), а вихід вуглеводнів С5 і вище - більш 65-70% (мас) при швидкості деполимеризации 2,5-3% мінen (623 К) .В числі виходять найбільш важливих, крім изобутилена, продуктів слід зазначити ди-, три- і тетрамери изобутилена утворюються при внутрімолекулярної передачі ланцюга по вільно-радикальному механізму. [1]
Для поліізобутилену характерні реакції як за більш насиченими С = С-зв'язків, так і в ланцюзі по С - С-зв'язків, в тому числі і специфічні процеси деструкції за законами випадку і кінцевих груп. не виключена і можливість зшивання полімерних ланцюгів, правда, з невеликими ступенями перетворення.
Наявність кінцевих С = С-зв'язків в поліізобутиленом обумовлюють можливість протікання хімічних реакцій, характерних для олефінових вуглеводнів, проте реакционноспособна кінцевих груп зменшується зі зростанням молекулярної маси полімеру, що, в свою чергу, як правило, обмежує можливості функционализации макромолекул. [
Практичне значення мають реакції поліізобутилену з малеїновим ангідридом, гідрування (каталізатор - змішаний сульфід Ni-W, 645 K, 2,4 ПМА) і алкілування фенолу в присутності електрофільних каталізаторів (300-360 К) .При модифікації поліізобутилену фенолом у присутності бензолсульфокіслотьт (375 - 395 К) досягнутий максимальний вихід поліізобутіленілфенола 31% мас. Істотно кращі результати виходять при алкилировании фенолів поліізобутиленом в присутності Ме [AlCl4] (Ме - Li, Nа, К). Зі збільшенням молекулярної маси поліізобутилену вихід поліізобутіленфенолов зменшується.
Функціоналізація поліізобутилену фенолами і амінофеноли протікає легко з високим виходом (2-4 ч; 373 - 393 К) в присутності комплексних солей типу Ме [AlCl4] (Ме - Li, Nа, К), причому вихід продукту практично не залежить від природи лужного металу в каталізаторі.
Переробляють поліізобутилен на звичайному обладнанні гумової промисловості (наприклад, вальці при 160-200 ° С, каландри, екструдери при 150-200 ° С, преси 150-190 ° С); при цьому його молекулярна маса майже не змінюється. Тривала механічна обробка при температурах нижче 100 ° С призводять до деструкція. Полиизобутилен поєднується з натуральним і синтетичними каучуками, пластиками, синтетичними смолами, парафіном, бітумом, мінеральними наповнювачами і пігментами. Наповнювача знижують хладотекучесть, підвищують міцність і твердість поліізобутилену. Його технологічні властивості значно поліпшуються при введення наповнювачів і підвищенні температури переробки. Для ненаполненного поліізобутилену? Раст 1,5-6,0 МПа, щодо подовження 500-1000%, твердість 20-35, для наповнених сумішей - відповідно 2,5-9,0 МПа, 20-550%, 30-93. Полиизобутилен може бути вулканізованої сумішшю ді-трет-бутілпероксіда, сірки і хінондіоксіма при 165 ° С
Високомолекулярний поліізобутилен застосовують для виготовлення листових хімічно стійких і гідроізоляційних матеріалів, прогумованих тканин, електроізоляційних матеріалів, герметиків, липких стрічок. Вуглеводневі розчини та водні дисперсії поліізобутилену використовують як клеї у виробництві штучного хутра (в тому числі каракуля), замші та інших матеріалів на текстильній основі, а також як просочувальні склади у виробництві паперу і азбокартону. Водні дисперсії поліізобутилену і його суміші з очищеним парафіном застосовують для покриття сирів та інших харчових продуктів.
Низькомолекулярний поліізобутилен застосовують як загущаючі присадки до мастильних масел і консистентних мастил, основу не висихають герметиків, ізоляційні масла для кабелів, конденсаторні та трансформаторні масла, а також для просочення ізоляційної паперу та інших волокнистих матеріалів, призначених для обмотки електричних кабелів, для виготовлення клейких і ізоляційних стрічок , пластирів і так далі. Композиції поліізобутилену з бітумом, асфальтом, гудроном, кам'яно-вугільної смолою використовують для гідроізоляції м'якої покрівлі, трубопроводів, швів в облицюванні зрошувальної систем.
Полиизобутилен використовується в основному не вулканізованому стані.
Зазвичай застосовується не чистий поліізобутилен, який відрізняється підвищеною хладотекучестью, а його композиція з наповнювачами та іншими полімерами. Так, суміш поліізобутилену з поліетиленом використовується в якості електроізоляції для підводних і ультрависокочастотних кабелів і проводів. Листи поліізобутиленових композицій, наповнених азбестом і порошкоподібними наповнювачами (наприклад, тальком), застосовують для футеровки хімічної апаратури.
Полиизобутилен - насичений полімер, що відрізняється високою стійкістю до дії кисню і озону при нормальних температурах, стійкий до старіння. Введення в поліізобутилен активних наповнювачів (технічного вуглецю, графіту) підвищує його міцнісні властивості і хімічну стійкість. Полиизобутилен стійок до концентрованих і розведеним сірчаної та соляної кис лотами, органічних кислот, аміаку, лугів, пероксиду водню, при нагріванні руйнується концентрованою азотною кислотою, взаємодіє з газоподібними хлором і бромом. Полиизобутилен легко забарвлюється будь-якими барвниками.
Полиизобутилен змішується в будь-яких співвідношеннях з натуральним і синтетичними каучуками, поліолефінів, полівінілхлоридом і різними смолами.
Полиизобутилен є продуктом полімеризації изобутилена, молекула якого має подвійним зв'язком і асиметрією, легко полімеризуються. Довжина ланцюгів (молекулярна вага) полімеру залежить в основному від умов полімеризації, чистоти і концентрації мономера і природи каталізатора.
Полиизобутилен з молекулярної вагою нижче 50 000 являє собою рідину, в'язкість якого збільшується з підвищенням ступеня полімеризації.
У будівельній техніці застосування знаходять в основному тверді полімери, що володіють середнім молекулярною вагою від 100 000 до 500 000.