Butilo - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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Butilo

Cauchos > ► Grupo R
Butilo

Los elastómeros basados en isobutileno incluyen caucho butílico, cauchos butílicos halogenados, versiones ramificadas en estrella de estos polímeros y el terpolímero isobutileno-co-parametilestireno bromado. Se encuentran disponibles varias revisiones recientes sobre la fabricación, las propiedades físicas y químicas y las aplicaciones de elastómeros basados en isobutileno. El caucho de butilo (IIR) es el copolímero de isobutileno y una pequeña cantidad de isopreno. Los elastómeros de isobutil-isopreno (IIR), denominados 'butilos', son similares en precio a los nitrilos. El caucho de butilo es un copolímero de isobutileno e isopreno que fue producido por primera en el 1937. En el 1937 copolimerizaron isobutileno, una olefina (es decir, un hidrocarburo que contiene solo un doble enlace en cada molécula), con pequeñas cantidades  menos del 2 por ciento, de isopreno. Como dieno, el isopreno proporcionó el doble enlace adicional requerido para entrecruzar el inerte polímero-cadenas, que eran esencialmente poliisobutileno. Antes de que se resolvieran las dificultades experimentales, el caucho de butilo se llamaba "butilo inútil", pero con las mejoras gozó de una amplia aceptación por su baja permeabilidad a los gases y su excelente resistencia al oxígeno y al ozono a temperaturas normales.  El Butilo es un caucho totalmente derivado del petróleo, es un copolímero de isobutileno e isopreno y ha sido reemplazado en gran medida por etileno propileno desde su introducción. Más información

Nombres - Símbolo
                                                   
  • IIR
  • Caucho de butilo
  • Copolímero de isobutileno / isopreno
  • Poli (isobutileno-co-isopreno)
  • copolímero de isobutileno-isopreno
  • Isobutileno clorado, polímero isopreno
  • ASTM D1418 Designacion: IIR
  • ASTM D2000/SAE J200 Type, Class: AA, BA
  • Apple Compound Designacion: BU
                                                 
Caracteristicas del caucho

  • Bajos extraíbles

  • Muy baja desgasificación

  • Buena resistencia a ácidos y bases

  • Resistente a la intemperie y a altas temperaturas

  • Excelentes compuestos amortiguadores de vibraciones

  • Temperatura de trabajo de -50°C (-25°C) a + 120°C


Caucho propiedades Físico-Mecánicas

Debido a que el polímero base , el poliisobutileno, es estereorregular (es decir, con sus grupos colgantes dispuestos en un orden regular a lo largo de las cadenas de polímero), y debido a que las cadenas se cristalizan rápidamente al estirar, el IIR que contiene solo una pequeña cantidad de isopreno es fuerte como el caucho natural y policloropreno, incluso sin refuerzo de negro de humo. Caucho de butilo muestra una tasa inusualmente baja de movimiento molecular muy por encima del vidrio de temperatura de transición, probablemente a causa de limitaciones de la flexibilidad de las moléculas. Esta falta de movimiento se refleja en la permeabilidad inusualmente baja del copolímero a los gases, así como en su excelente resistencia al ataque del ozono. Butyl presenta además excelentes capacidades de amortiguación de golpes, a pesar de su bajo contenido en goma (aproximadamente -65°C), los elastómeros de butilo pueden proporcionar niveles bastante altos de amortiguación en un amplio rango de temperatura pero sensible a la frecuencia. El caucho butílico tiene una excelente impermeabilidad para su uso como barrera de aire y buenas propiedades de fatiga por flexión. Estas propiedades resultan de bajos niveles de insaturación entre los segmentos largos de la cadena de poliisobutileno. Los cámaras de aire para neumáticos fueron el primer uso importante de caucho butílico, y este sigue siendo un mercado importante en la actualidad.

Caucho propiedades Termicas

Debido a la ausencia de dobles enlaces en el esqueleto, los productos IIR pueden resistir la exposición prolongada al calor.  (Tg «-65°C) pero conserva cierta flexibilidad incluso a temperaturas criogénicas, buena resistencia al desgarro en caliente. La cura de IIR es lenta: los butilos halogenados son más rápidos, por lo tanto, más adecuados para la vulcanización de CO con otros elastómeros. El rango de temperatura de trabajo típico de los productos de caucho de butilo es de -50°C (-25°C) a + 120°C.

Caucho propiedades Eléctricas

La adición de los átomos de halógeno a la cadena principal de butilo aumenta la polaridad del caucho de butilo no polar. El aumento en la polaridad produce caucho con mejor resistencia a los hidrocarburos no polares y permite que se mezcle con más cauchos polares que contienen insaturación.

Caucho propiedades Químicas

IIR tiene una excepcional baja permeabilidad a los gases y la humedad, lo que lo hace ideal para tubos interiores y aplicaciones de alta presión / vacío en condiciones exigentes. Muy buenas propiedades de resistencia cuando se llena, aunque sin relleno generalmente inferior a NR. El caucho de butilo no es resistente al aceite. El uso de sistemas de curado no basados en azufre también da como resultado un caucho más puro con menos extraíbles. Esto hace que los compuestos de caucho de halobutilo sean muy adecuados para cierres farmacéuticos. También presenta una resistencia buena a excelente al ozono y al envejecimiento solar. IIR es relativamente resistente a la oxidación porque hay pocos grupos insaturados por molécula. Solo ligeramente afectado por solventes oxigenados y otros líquidos polares, el butilo a menudo se utiliza en sellos para sistemas hidráulicos que usan fluidos sintéticos. Es bueno con MEK y con fluidos y grasas de silicona. Debido al hecho que es un producto de petróleo, el butilo tiene poca resistencia a los solventes y aceites de hidrocarburos, y a los lubricantes a base de diéster. El butilo halogenado se ha introducido para expandir la resistencia química y al aceite a este polímero. Es conocido por su excelente resistencia al agua, vapor, álcalis y solventes oxigenados.

Caucho procesabilidad

Las gomas de butilo a veces se mezclan con otros ingredientes como aceites, rellenos y antioxidantes, lo que permite una variación versátil de las propiedades termofísicas y mecánicas. Los elastómeros IIR a veces se halogenan con cloro o bromo para mejorar su resistencia a ciertos medios químicos, pero a expensas del aislamiento eléctrico y la resistencia a la humedad. La introducción de halógeno también aumenta la reactividad del caucho no vulcanizado y mejora la adhesión a otros cauchos insaturados.

Como se obtiene el caucho sintetico

IIR se produce por copolimerización catiónica a baja temperatura de 1,1-dimetiletileno (isobutileno) con aproximadamente 0.5 a 2 por ciento de 1-metil-1-butenileno (isopreno) usando Lewis catalizadores en solventes de clorocarbono. El isopreno proporciona los sitios de insaturación necesarios para la reticulación (vulcanización). En el proceso de fabricación más utilizado, se forma en el reactor una suspensión de partículas finas de caucho de butilo dispersas en cloruro de metilo después de la iniciación con ácido de Lewis. La reacción es altamente exotérmica y se puede lograr un alto peso molecular controlando la temperatura de polimerización, típicamente entre 90ºC y 100ºC. El proceso de polimerización más comúnmente utilizado utiliza cloruro de metilo como diluyente de reacción y liquidotileno hirviendo para eliminar el calor de reacción y mantener la baja temperatura necesaria. El peso molecular final del caucho de butilo se determina principalmente controlando las velocidades de reacción de iniciación y transferencia de cadena. El agua y los compuestos orgánicos oxigenados que pueden terminar la etapa de propagación se minimizan purificando los sistemas de alimentación. El cloruro de metilo y los monómeros sin reaccionar se someten a evaporación súbita y se separan por cabeza mediante la adición de vapor y agua caliente. Luego se secan y se purifican en preparación para su reciclado al reactor. Se introducen ayuda de lechada (estearato de zinc o calcio) y antioxidante a la lechada de agua caliente-polímero para estabilizar el polímero y prevenir la aglomeración. A continuación, el polímero se filtra de la suspensión de agua caliente y se seca en una serie de pasos de secado y deshidratación por extrusión. Se utilizan transportadores de lecho fluido y / o sistemas de transporte por aire para enfriar la miga de polímero caliente a una temperatura de envasado aceptable. El polímero seco resultante tiene la forma de pequeñas migajas, que posteriormente se pesan y se comprimen en balas de 75 libras antes de envolverse en una película de EVA y empaquetarse.

Vulcanización

Los elastómeros de butilo se pueden vulcanizar con azufre. Sin embargo, el bajo nivel de insaturación requiere más aceleradores activos como el ditocarbamato y el tiuram. Los productos de caucho IIR también pueden vulcanizarse con quinona dioxima y compuestos relacionados.

Aplicaciones del caucho

Debido a su excelente retención de aire, el caucho de butilo reemplazó rápidamente al caucho natural como el material preferido para los tubos interiores en todos los tamaños, excepto en los más grandes. También juega un papel importante en los revestimientos internos de los neumáticos sin cámara. (Los neumáticos de butilo no han tenido éxito debido a la baja durabilidad de la banda de rodadura). También se usa para muchos otros componentes de automóviles, como las franjas de las ventanas, debido a su resistencia a la oxidación. Su resistencia al calor permite su aplicación en la fabricación de neumáticos, donde el caucho de butilo forma las vejigas que retienen el vapor o el agua caliente utilizada para vulcanizar los neumáticos. Bromo ose puede agregar cloro a la pequeña fracción de isopreno de IIR para hacer BIIR y CIIR (conocido comohalobutilos ). Las propiedades de estos polímeros son similares a las de IIR, pero se pueden curar más rápidamente y con cantidades diferentes y más pequeñas de agentes curativos. Como resultado, BIIR y CIIR se pueden cocinar más fácilmente en contacto con otros elastómeros que forman un producto de caucho. En algunos casos, el butilo se puede usar para las mismas aplicaciones que los elastómeros de EPDM porque tiene una resistencia similar a los mismos fluidos que el EPDM.

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