Pembuatan Karet Butil dengan Polimerisasi Larutan Kationik
Proses polimerisasi kationik umumnya meliputi pemurnian dan penyiapan monomer dan komponen lainnya, penyiapan inisiator, proses polimerisasi, pemisahan monomer dan pelarut yang tidak bereaksi, daur ulang, dan pasca pemrosesan produk polimerisasi.
Faktor yang mempengaruhi biasanya dipengaruhi oleh pelarut dan suhu.
Tabel berikut mencantumkan pelarut dan parameter terkait untuk polimerisasi kationik.
| Pelarut dan parameter terkait untuk polimerisasi kationik | ||||
| Pelarut | Titik lebur/derajat | Titik didih/derajat | Kepadatan relatif | Konstanta dielektrik |
| Etilen | -181 | -103.7 | ||
| Etana | -183.3 | -88.6 | ||
| propana | -189.9 | -42.1 | 0.585（-45derajat ) | 1.61（0derajat ) |
| n-butana | -138.9 | -0.5 | 0.58 | 1.76（20derajat ) |
| n-Heksana | -95 | 69 | 0.66 | 1.890（20derajat ) |
| sikloheksana | 6.6 | 80.7 | 0.779 | 2.023（20derajat ) |
| benzena | 5.5 | 80.1 | 0.879 | 2.248（20derajat ) |
| Toluena | -95 | 110.6 | 0.867 | 2.379（25derajat ) |
| Metil klorida | -97.7 | -24.2 | 0.916 | 12.6（-20derajat ) |
| Etil klorida | -136.4 | 12.3 | 0.898 | 16.5（-72derajat ) |
| Diklorometana | -95.5 | 40 | 1.327 | 9.08（20derajat ) |
| Khloroform | -63.5 | 61.7 | 1.483 | 4.806（20derajat ) |
| Tetraklorometana | -23 | 76.5 | 1.594 | 2.238（20derajat ) |
| 1,2-Dikloroetana | -35.4 | 83.5 | 1.235 | 10.65（20derajat ) |
| klorobenzena | -45.6 | 132 | 1.106 | 5.708（20derajat ) |
| o-Diklorobenzena | -17 | 180.5 | 1.305 | 9.93（25derajat ) |
| m-Diklorobenzena | -24.7 | 173 | 1.288 | 5.04（25derajat ) |
| Nitrometana | -17 | 100.8 | 1.137 | 35.9（20derajat ) |
| Nitroetana | -50 | 115 | 1.045 | 28.06（30derajat ) |
| Nitrobenzena | 5.7 | 210.8 | 1.204 | 34.82（25derajat ) |
| karbon dioksida | '-56.5（jam 5 pagi） | -78.5 | 1.6（20derajat ,50ATM） | |
| karbon disulfida | -110.8 | 46.3 | 1.263 | 2.641(20derajat) |
| sulfur dioksida | -72.7 | -10 | 17.6(-20derajat) | |
Rantai aktif pertumbuhan kationik sangat aktif dan rentan terhadap perpindahan rantai ke monomer dan pelarut. Ketika suhu polimerisasi tinggi, berat molekul produk akan berkurang banyak. Untuk mensintesis polimer dengan berat molekul tinggi, harus dilakukan pada suhu yang sangat rendah.
Energi aktivasi total polimerisasi kationik berada pada kisaran -21~42kJ/mol, yang relatif kecil. Ketika energi aktivasi menjadi kompleks, laju pertumbuhan rantai meningkat seiring dengan penurunan suhu, yang merupakan fenomena unik pada polimerisasi kationik.
Kation hanya dapat berpolimerisasi pada suhu yang lebih rendah. Misalnya, panjang rantai rata-rata polimer yang diperoleh dari polimerisasi kationik isobutilena memiliki titik balik mendekati -100 derajat . Hal ini karena di atas derajat -100 , perpindahan rantai terutama terjadi ke pelarut, dan di bawah derajat -100 , perpindahan rantai terutama terjadi ke monomer. Produksi industri karet butil Pilih suhu reaksi sekitar -100 derajat.
Karet butil adalah polimer acak yang diperoleh melalui polimerisasi kationik isobutilena dan isoprena di bawah aksi inisiator kationik. Rantai makromolekul karet butil memiliki struktur linier yang pada dasarnya tidak bercabang. Pada rantai makromolekul, isobutilena sebagian besar terhubung dari kepala ke ekor, isoprena sebagian besar merupakan struktur trans-1,4-, dan struktur agregatnya tidak bercabang. Ambil bentuk. Dalam keadaan normal, suhu kaca karet butil amorf adalah sekitar -70 derajat, dan dapat mengkristal jika diregangkan. Tabel berikut menunjukkan kekencangan udara dari beberapa karet umum.
| Kekencangan udara dari beberapa karet yang umum digunakan | |||||
| Variasi karet | Udara | oksigen | Nitrogen | karbon dioksida | hidrogen |
| karet alam | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Karet stirena-butadiena | 65 | 73 | 60 | 72 | 84 |
| Neoprena | 30 | 17 | 24 | 25 | 27 |
| Karet butil | 13 | 6 | 11 | 14 | 15 |
Dibandingkan dengan karet tak jenuh tinggi lainnya, ketahanan ozon karet butil sekitar 10 kali lebih tinggi dibandingkan karet alam, karet stirena-butadiena, dll. Ketahanannya terhadap panas, sinar matahari, dan oksigen lebih baik dibandingkan karet serbaguna lainnya. Ini memiliki suhu tinggi yang lebih baik> 100 derajat, elastisitas dan ketahanan panas yang lebih tinggi. (Sekitar 150 derajat). Isolasi listrik yang baik, lebih baik dari karet biasa.
Karet butil juga memiliki kekurangan. Karena jumlah isoprena yang sedikit, kecepatan vulkanisasi berkurang, sehingga menghambat ko-vulkanisasi karet butil dan karet tak jenuh tinggi yang biasa digunakan pada ban. Karet butil memiliki daya rekat yang buruk terhadap karet lain, memiliki daya rekat sendiri dan memiliki daya rekat timbal balik yang buruk serta tidak mudah dipadukan dengan karet lain. Ketahanan buruk dan nilai kalori tinggi. Berat molekul karet vulkanisasi dari karet butil akan berkurang setelah penuaan termal, sehingga merupakan polimer yang dapat terdegradasi secara termal. Halida karet butil adalah karet klorobutil dan karet bromobutil. Kompatibilitas, daya rekat sendiri, dan daya rekat timbal balik halidanya dengan polimer lain juga lebih baik dibandingkan dengan karet butil. Kedua karet Butil terhalogenasi ini saat ini merupakan bahan umum untuk pelapis bagian dalam ban dan sumbat botol farmasi.
Reaksi kopolimerisasi karet butil adalah sebagai berikut:
 |
|||||
Ada dua metode polimerisasi untuk produksi karet butil: polimerisasi larutan dan polimerisasi bubur. Hal ini akan kita bahas pada tahap berikutnya.