مطاط البوتيل (IIR) ، ويسمى أيضًا بمطاط أيزوبيوتيلين أيزوبرين ، وهو مطاط صناعي يتم إنتاجه عن طريق بلمرة أيزوبيوتيلين بكميات صغيرة من الأيزوبرين. يتم تقييم مطاط البوتيل في البطانة الداخلية لإطارات السيارات وفي التطبيقات المتخصصة الأخرى ، نظرًا لقيمتها الكيميائية ، وعدم قابليتها للغازات ، وقابليتها للتغير.
البوليمرات الصناعية الرئيسية: مطاط البوتيل (مطاط الايزوبيوتيلين - الايزوبرين ، IIR)
مطاط البوتيل هو بوليمر مشترك من أيزوبيوتيلين وأيزوبرين تم إنتاجه لأول مرة بواسطة ويليام سباركس وروبرت توماس في
يتم الحصول على كل من أيزوبيوتيلين (C [CH 3] 2 = CH 2) والأيزوبرين (CH 2 = C [CH 3] -CH = CH 2) عن طريق التكسير الحراري للغاز الطبيعي أو الأجزاء الأخف من النفط الخام. عند درجة الحرارة العادية والضغط يكون الأيزوبيوتيلين غازًا والأيزوبرين سائل متطاير. للمعالجة إلى IIR ، يتم تخفيف الأيزوبيوتيلين ، المبرد إلى درجات حرارة منخفضة للغاية (حوالي -100 درجة مئوية [−150 درجة فهرنهايت]) ، باستخدام كلوريد الميثيل. تضاف تركيزات منخفضة (1.5 إلى 4.5 في المائة) من الأيزوبرين في وجود كلوريد الألومنيوم ، الذي يبدأ التفاعل الذي تتراكم فيه المركبتين (أي ، جزيئات الوحدة الواحدة ترتبط ببعضها البعض لتشكيل جزيئات عملاقة متعددة الوحدات). تحتوي وحدات تكرار البوليمر على الهياكل التالية:
لأن البوليمر الأساسي ، بولي أيزوبيوتيلين ، هو مجسم (أي ، مجموعاته المعلقة مرتبة بترتيب منتظم على طول سلاسل البوليمر) ولأن البلورات تتبلور بسرعة عند التمدد ، فإن IIR يحتوي فقط على كمية صغيرة من الأيزوبرين قوي مثل المطاط الطبيعي. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن البوليمر المشترك يحتوي على عدد قليل من المجموعات غير المشبعة (ممثلة بالرابطة المزدوجة الكربونية الكربونية الموجودة في كل وحدة تكرار للأيزوبرين) ، فإن IIR يقاوم الأكسدة نسبيًا - وهي عملية يتفاعل من خلالها الأكسجين في الغلاف الجوي مع الروابط المزدوجة ويكسر سلاسل البوليمر ، وبالتالي تحلل المواد. يُظهر مطاط البوتيل أيضًا معدلًا منخفضًا غير معتاد للحركة الجزيئية أعلى بكثير من درجة حرارة التزجج (درجة الحرارة التي لم تعد الجزيئات فوقها متجمدة في حالة زجاجية صلبة). ينعكس هذا النقص في الحركة في نفاذية البوليمرات المنخفضة بشكل غير معتاد للغازات وكذلك في مقاومتها البارزة للهجوم بواسطة الأوزون.
يتم استرجاع البوليمر المشترك من المذيب كفتات ، والذي يمكن أن يتراكم مع الحشوات والمعدلات الأخرى ومن ثم يفلت في منتجات مطاطية عملية. نظرًا للاحتفاظ به الممتاز للهواء ، فإن مطاط البوتيل هو المادة المفضلة للأنابيب الداخلية في جميع الأحجام باستثناء الأكبر. كما أنها تلعب دورًا مهمًا في البطانات الداخلية للإطارات غير الأنبوبية. (بسبب متانة المداس الرديئة ، لم تثبت جميع إطارات البوتيل نجاحها.) يستخدم IIR أيضًا للعديد من مكونات السيارات الأخرى ، بما في ذلك شرائط النوافذ ، بسبب مقاومته للأكسدة. إن مقاومته للحرارة جعلت منه لا غنى عنه في تصنيع الإطارات ، حيث يشكل المثانات التي تحتفظ بالبخار أو الماء الساخن المستخدم في تقسية الإطارات.
يمكن إضافة البروم أو الكلور إلى جزء الأيزوبرين الصغير من IIR لصنع BIIR أو CIIR (المعروف باسم halobutyls). تتشابه خصائص هذه البوليمرات مع خصائص IIR ، ولكن يمكن معالجتها بسرعة أكبر وبكميات مختلفة وأصغر من العوامل العلاجية. ونتيجة لذلك ، يمكن معالجة BIIR و CIIR بسهولة أكبر في الاتصال مع اللدائن الأخرى التي تشكل منتجًا مطاطيًا.
أنتج الكيميائيان الأمريكيان ويليام سباركس وروبرت توماس لأول مرة في شركة ستاندرد أويل أوف نيوجرسي (الآن شركة إكسون) في عام 1937. وقد تضمنت المحاولات السابقة لإنتاج المطاط الاصطناعي بلمرة الديين (جزيئات الهيدروكربون التي تحتوي على اثنين من الكربون والكربون مزدوج السندات) مثل الايزوبرين والبوتادين. تحدى سباركس وتوماس الاصطلاح عن طريق البلمرة المشتركة أيزوبيوتيلين ، وهو أولفين (جزيئات هيدروكربون تحتوي على رابطة مزدوجة من الكربون والكربون فقط) بكميات صغيرة - على سبيل المثال ، أقل من 2 في المائة - من الأيزوبرين. باعتباره ثنائيًا ، قدم الأيزوبرين الرابطة المزدوجة الإضافية المطلوبة لربط سلاسل البوليمر الخاملة خلافًا لذلك ، والتي كانت في الأساس بولي إيزوبيوتيلين. قبل حل الصعوبات التجريبية ، كان المطاط بوتيل يسمى "بوتيل عقيم" ، ولكن مع التحسينات ، تمتع بقبول واسع النطاق لنفاذية منخفضة للغازات ومقاومته الممتازة للأكسجين والأوزون في درجات الحرارة العادية. خلال الحرب العالمية الثانية ، كان البوليمر المشترك يسمى GR-I ، للمطاط الحكومي الأيزوبيوتيلين.
