تحضير مطاط البوتيل بواسطة بلمرة المحلول الكاتيوني
تتضمن عملية البلمرة الكاتيونية عمومًا تكرير وتحضير المونومرات والمكونات الأخرى، وإعداد البادئات، وعملية البلمرة، وفصل المونومرات غير المتفاعلة والمذيبات، وإعادة التدوير، والمعالجة اللاحقة لمنتجات البلمرة.
تتأثر العوامل المؤثرة عادة بالمذيب ودرجة الحرارة.
يسرد الجدول التالي المذيبات والمعلمات ذات الصلة للبلمرة الكاتيونية.
| المذيبات والمعلمات ذات الصلة للبلمرة الكاتيونية | ||||
| مذيب | نقطة الانصهار/درجة | نقطة الغليان/درجة | الكثافة النسبية | ثابت العزل الكهربائي |
| الإيثيلين | -181 | -103.7 | ||
| الإيثان | -183.3 | -88.6 | ||
| البروبان | -189.9 | -42.1 | 0.585（-45درجة ) | 1.61（0درجة ) |
| ن- البيوتان | -138.9 | -0.5 | 0.58 | 1.76（20درجة ) |
| ن-الهكسان | -95 | 69 | 0.66 | 1.890（20درجة ) |
| الهكسان الحلقي | 6.6 | 80.7 | 0.779 | 2.023（20درجة ) |
| البنزين | 5.5 | 80.1 | 0.879 | 2.248（20درجة ) |
| التولوين | -95 | 110.6 | 0.867 | 2.379（25درجة ) |
| كلوريد الميثيل | -97.7 | -24.2 | 0.916 | 12.6（-20درجة ) |
| كلوريد الإيثيل | -136.4 | 12.3 | 0.898 | 16.5（-72درجة ) |
| ثنائي كلورو ميثان | -95.5 | 40 | 1.327 | 9.08（20درجة ) |
| الكلوروفورم | -63.5 | 61.7 | 1.483 | 4.806（20درجة ) |
| رباعي كلورو ميثان | -23 | 76.5 | 1.594 | 2.238（20درجة ) |
| 1،2-ثنائي كلورو إيثان | -35.4 | 83.5 | 1.235 | 10.65（20درجة ) |
| كلوروبنزين | -45.6 | 132 | 1.106 | 5.708（20درجة ) |
| س-ثنائي كلورو البنزين | -17 | 180.5 | 1.305 | 9.93（25درجة ) |
| م-ثنائي كلورو البنزين | -24.7 | 173 | 1.288 | 5.04（25درجة ) |
| نيتروميثان | -17 | 100.8 | 1.137 | 35.9（20درجة ) |
| نيتروإيثان | -50 | 115 | 1.045 | 28.06（30درجة ) |
| النيتروبنزين | 5.7 | 210.8 | 1.204 | 34.82（25درجة ) |
| ثاني أكسيد الكربون | '-56.5（5 صباحا） | -78.5 | 1.6（20درجة ،50 ATM） | |
| ثاني كبريتيد الكربون | -110.8 | 46.3 | 1.263 | 2.641(20درجة) |
| ثاني أكسيد الكبريت | -72.7 | -10 | 17.6(-20درجة) | |
تكون السلسلة النشطة للنمو الكاتيوني نشطة للغاية وعرضة لنقل السلسلة إلى المونومرات والمذيبات. عندما تكون درجة حرارة البلمرة مرتفعة، فإن الوزن الجزيئي للمنتج سينخفض كثيرًا. من أجل تصنيع بوليمرات ذات وزن جزيئي عالي، يجب أن يتم ذلك عند درجة حرارة منخفضة جدًا.
تتراوح طاقة التنشيط الإجمالية للبلمرة الكاتيونية بين -21~42 كيلو جول/مول، وهي نسبة صغيرة نسبيًا. عندما تكون طاقة التنشيط معقدة، فإن معدل نمو السلسلة يزداد مع انخفاض درجة الحرارة، وهي ظاهرة فريدة من نوعها في البلمرة الكاتيونية.
لا يمكن للكاتيونات أن تتبلمر إلا في درجات حرارة منخفضة. على سبيل المثال، متوسط طول سلسلة البوليمر الناتج عن البلمرة الكاتيونية للأيزوبوتيلين له نقطة تحول بالقرب من -100 درجة. وذلك لأنه فوق -100 درجة، يتم نقل السلسلة بشكل أساسي إلى المذيب، وتحت -100 درجة، يتم نقل السلسلة بشكل أساسي إلى المونومر. الإنتاج الصناعي لمطاط البوتيل حدد درجة حرارة التفاعل لتكون في حدود -100 درجة.
مطاط البوتيل عبارة عن بوليمر عشوائي يتم الحصول عليه عن طريق البلمرة الكاتيونية للأيزوبيوتيلين والأيزوبرين تحت تأثير البادئ الكاتيوني. تحتوي السلسلة الجزيئية الكبيرة لمطاط البوتيل على بنية خطية بدون فروع في الأساس. في السلسلة الجزيئية الكبيرة، يرتبط الأيزوبيوتيلين بشكل أساسي من الرأس إلى الذيل، ويكون الأيزوبرين بشكل أساسي عبارة عن بنية عابرة -1،4-، والبنية المجمعة غير متفرعة. أخذ شكل. في ظل الظروف العادية، تكون درجة حرارة الزجاج لمطاط البوتيل غير المتبلور حوالي -70 درجة، ويمكن أن يتبلور تحت التمدد. يوضح الجدول التالي ضيق الهواء للعديد من أنواع المطاط الشائعة.
| ضيق الهواء للعديد من أنواع المطاط شائعة الاستخدام | |||||
| مجموعة متنوعة من المطاط | هواء | الأكسجين | نتروجين | ثاني أكسيد الكربون | هيدروجين |
| المطاط الطبيعي | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| مطاط ستايرين بوتادين | 65 | 73 | 60 | 72 | 84 |
| النيوبرين | 30 | 17 | 24 | 25 | 27 |
| مطاط | 13 | 6 | 11 | 14 | 15 |
بالمقارنة مع المطاط الآخر غير المشبع بدرجة عالية، فإن مقاومة الأوزون لمطاط البوتيل أعلى بحوالي 10 مرات من مقاومة المطاط الطبيعي ومطاط ستايرين بوتادين وما إلى ذلك. كما أن مقاومته للحرارة وأشعة الشمس والأكسجين أفضل من المطاط للأغراض العامة الأخرى. لديها درجة حرارة عالية أفضل> 100 درجة ومرونة ومقاومة أعلى للحرارة. (حوالي 150 درجة). عزل كهربائي جيد، أفضل من المطاط العادي.
مطاط البوتيل له أيضًا عيوب. نظرًا للكمية الصغيرة من الأيزوبرين، يتم تقليل سرعة الفلكنة، مما يعيق الفلكنة المشتركة لمطاط البوتيل والمطاط غير المشبع بدرجة عالية والذي يشيع استخدامه في الإطارات. مطاط البوتيل لديه التصاق ضعيف بالمطاط الآخر، كما أن التصاقه ذاتي وضعف التصاقه المتبادل ولا يتوافق بسهولة مع المطاط الآخر. ضعف المرونة والقيمة الحرارية العالية. سوف ينخفض الوزن الجزيئي للمطاط المفلكن لمطاط البوتيل بعد التعتيق الحراري، لذلك فهو بوليمر قابل للتحلل حرارياً. هاليدات مطاط البوتيل هي مطاط الكلوروبوتيل ومطاط البروموبوتيل. كما أن التوافق والالتصاق الذاتي والالتصاق المتبادل لهاليداته مع البوليمرات الأخرى أفضل أيضًا من مطاط البوتيل. يعتبر هذان النوعان من مطاط البوتيل المهلجن حاليًا مادة شائعة للبطانات الداخلية للإطارات وسدادات زجاجات الأدوية.
تفاعل البلمرة المشتركة لمطاط البوتيل هو كما يلي:
 |
|||||
هناك طريقتان للبلمرة لإنتاج مطاط البوتيل: بلمرة المحلول وبلمرة الملاط. سنناقش هذا في المرحلة القادمة.