شرحی کامل از لاستیک بوتیل، خواص و مصارف
لاستیک بوتیل که با نام بوتیل نیز شناخته میشود، نوعی لاستیک ترکیبی و هم بسپاری از ایزوبوتیلن با ایزوپرین است. نام اختصاری IIR نیز نشان دهنده ی لاستیک ایزوبوتیلن ایزوپرین میباشد. پلی ایزوبوتیلن که با واژه اختصاری PIB یا پلی ایزوبوتن نیز یاد می شود، جور بسپاری از ایزوبوتیلن است (یا 2-متیل-1-پروپن که لاستیک بوتیل از آن بوجود می آید).
لاستیک بوتیل از بسپارش 98 درصد ایزوبوتیلن و 2 درصد ایزوپرین بدست می آید. پلی ایزوبوتیلن از نظر ساختاری مشابه پلی پروپیلن بوده ولی دارای دو گروه متیلی میباشد که جایگزین سایر اتمهای کربنی شده اند. پلی ایزوبوتیلن می تواند بی رنگ یا زرد رنگ باشد و خاصیت کشسانی دارد. به طور کلی این نوع لاستیک بی بو و بی مزه بوده ولی این امکان نیز وجود دارد که از بوی ویژه ای برخوردار باشد.
میزان نفوذ پذیری پلی ایزوبوتیلن بسیار بالا بوه و بخش های طویل زنجیره های پلیمری باعث میشوند تا این ماده خاصیت خمشی خوبی نیز داشته باشد. فرمول شیمیایی پلی ایزوبوتیلن نیز –(–CH2–C(CH3)2–)n– میباشد. میتوان ماده یاد شده را از طریق بسپارش اضافی کاتیونی و از مونومر ایزوبوتیلن یا (CH2=C(CH3)2) تولید کرد. لاستیک بوتیل که نوعی لاستیک ترکیبی و الاستومر میباشد، در برابر هوا غیر قابل نفوذ میباشد و به همین دلیل برای محصولاتی مناسب است که به لاستیک هایی با چنین خواصی نیاز دارند. از پلی ایزوبوتیلن و لاستیک بوتیل در تولید چسبها، مواد شیمیایی کشاورزی، ترکیبات فیبری نوری، توپهای لاستیکی، حلقه های o شکل و درزگیرها استفاده میشود. پوشش های کاربردی برای بسته بندی، مایعات الکتریکی، نرم کننده ها مانند روغن موتور، کاغذ و خمیر آن، محصولات بهداشتی شخصی، خمیرهای رنگدانه ای نیز در همین دسته قرار میگیرند. از مواد یاد شده به منظور ایجاد تغییراتی در لاستیک و پلیمر، حفاظت و درزگیری انواعی ویژه از تجهیزات که در معرض مواد شیمیایی خطرناک قرار دارند، به عنوان افزودنی های بنزین گازوئیلی یا دیزلی و آدامس های جویدنی نیز استفاده میشود. اولین کاربرد لاستیک های بوتیل در لایه داخلی لاستیک خودرو ها بود. حتی امروزه نیز این ماده یکی از بخش های مهم این لاستیکها را تشکیل میدهد.
جور بسپار های پلی ایزوبوتیلن که سنگین وزن هستند (وزن مولکولی بین 100 هزار تا 400 هزار یا بیشتر) در دسته ی الاستومرهای پلی الفینی قرار میگیرند: یک ماده لاستیکی مقاوم و ارتجاعی در دماهای مختلف با چگالی پایین ( بین 0.913 تا 0.920)، نفوذ پذیری کم و خواص الکتریکی منحصر بفرد.
لاستیک های هالوژنه بوتیلی در دهه 50 و 60 توسعه داده شدند و فرم کلرینی برومینی پیدا کرد. در این حالت نرخ عمل آوری آنها بیشتر شده و امکان هم ولکانش با سایر لاستیکها مانند لاستیکهای طبیعی و استایرن-بوتادین بوجود آمد. بوتیل هالوژنه امروزه به عنوان مهم ترین ماده کاربردی در لایه داخلی لاستیکهای بدون تیوب شناخته میشود.
در سال 2013 دو گزارش مبنی بر آلودگی ناشی از پلی ایزوبوتیلن در کانالهای انگلیسی زبان مطرح شد که به عنوان بدترین آلودگی دریایی انگلستان در طی چندین دهه شناخته شد. تخمین زده شد که در این حوادث بیش از 2600 مرغ دریایی توسط مواد شیمیایی کشته شدند و تعداد خیلی بیشتری هم نجات یافتند.
تاریخچه ی لاستیک بوتیل
ایزوبوتیلن در سال 1825 توسط مایکل فارادی کشف شد. پلی ایزوبوتیلن نیز اولین بار توسط واحد BASF کمپانی IG Farben و در سال 1931 با استفاده از یک کاتالیزور برون تری فلوئوریدی در دمای پایین توسعه داد شد و با نام تجاری Oppanol B نیز فروخته شد. پلی ایزوبوتیلن هنوز هم یکی از پایه های تجاری مهم شرکت یاد شده است.
این ماده سپس در سال 1937 به لاستیک بوتیل تبدیل شد. امروزه بخش اعظمی از تولیدات این ماده توسط دو کمپانی انجام میگیرد: ExxonMobil که یکی از زیرمجموعه های کمپانی نفت استاندارد میباشد و شرکت پلیمر که یک کمپانی کانادایی فدرال بوده و در سال 1942 به منظور تولید لاستیکهای مصنوعی تاسیس شده است. این کمپانی در واقع کمبود لاستیکهای مصنوعی بوجود آمده در طی جنگ جهانی دوم برای صادرات خارجی را جبران می کرده است. نام کمپانی یاد شده در سال 1976 به Polysar تغییر یافت و و کمپانی Polysar Rubber Corp نیز به عنوان کمپانی جانشین انتخاب شد. این شرکت در سال 1988 به شرکت نووا فروخته شد و در واقع خصوصی سازی شد و شرکت Polysar Rubber نیز در سال 1990 به کمپانی آلمانی Bayer فروخته شد.
لاستیک بوتیل چه خواص و ویژگی هایی دارد؟
میتوان الاستومرهای بوتیلی را با سولفور ولکانش کرد ولی سطح پایین اشباع نشدگی، به تسریع گرهای بهتری نیاز دارد مانند دی تو کاربامات و تیورام. محصولات ساخته شده از پلی ایزوبوتیلن را میتوان با کوئینون دیوکسیم و ترکیبات مرتبط ولکانش کرد.
گاهی اوقات لاستیکهای بوتیلی با سایر اجزا ترکیب می شوند مانند روغن، فیلر و آنتی اکسیدانها که باعث میشوند تا این مواد از خواص ترموفیزیکال و مکانیکی خیلی گوناگون و متفاوتی برخوردار شوند.
لاستیک بوتیل دارای مقاومت خیلی خوبی در برابر حملات اکسیژنی و اوزونی و مقاومت مطلوب شیمیایی در برابر طیف وسیعی از مواد ارگانیک و غیر ارگانیک میباشد. از آنجایی که پیوندهای دوتایی در ساختار اصلی این ماده وجود ندارد، محصولات ساخته شده از لاستیک بوتیل میتوانند به مدت طولانی در برابر گرما قرار گیرند و حتی گاهی اوقات در اسید های رقیق شده و مواد قلیایی نیز حالتی پایدار دارند. میزان نفوذ پذیری گاز و رطوبت در این لاستیک بسیار کم بوده و به همین دلیل گزینه ای ایده آل برای تیوب های داخلی و یا محصولاتی است که در معرض فشار زیاد و در شرایط سختی قرار می گیرند.
گاهی اوقات این الاستومرها توسط کلرین یا برومین هالوژنه میشوند تا مقاومت بالاتری در برابر انواعی از محیط های شیمیای پیدا کنند اما این اقدام به قیمت عایق سازی الکتریکی و مقاومت رطوبتی هم تمام خواهد شد. وجود هالوژن باعث افزایش واکنش پذیری لاستیکهای ولکانش شده نیز شده و چسبندگی به سایر لاستیکهای غیر اشباع شده را نیز بهبود می بخشد.
از لاستیک بوتیل برای تولید چه محصولاتی استفاده میشود؟
· استفاده به عنوان مواد افزودنی در روغن ها و بنزین: لاستیک بوتیل را میتوان با مالئیک انهیدراید واکنش داد تا پلی ایزوبوتیلن سوکسینیک انهیدراید تولید شود. این ماده نیز در واکنش با انواعی از اتیلن آمین ها به پلی ایزوبوتیلن سوکسینیمید تبدیل خواهد شد. زمانی که مشتقات یاد شده به عنوان افزودنی های بنزینی یا روغن های نرم کننده استفاده میشوند، خواص جالبی از خود نشان میدهند. هنگامی که پلی ایزوبوتیلن به مقدار کمی به روغن های نرم کننده اضافه می شود، بخار روغن به مقدار خیلی کمتری تولید میشود. همچنین زمانی که ماده یاد شده به نفت خام افزوده می شود، خاصیت چسبندگی –ارتجاعی ان را افزایش میدهد. ماده یاد شده به عنوان افزودنی بنزینی، خاصیت شوینده و پاک کننده دارد. زمانی که این نوع لاستیک به بنزین دیزلی اضافه میشود، از تشکیل رسوب در انژکتورهای بنزینی جلوگیری میکند و در نهایت به انتشار کمتر هیدروکربن و سایر مواد منجر میشود. این ماده با سایر شوینده ها ترکیب میشود تا بسته ای کاربردی را تولید کند که با افزودن به بنزین های گازوئیلی و دیزلی از انباشتگی رسوبات جلوگیری میکند.
· بلندگو و تجهیزات صوتی: معمولا از لاستیک های بوتیل در ساخت بلندگوهای صوتی استفاده می شود به خصوص انواعی که باعث انتشار 360 درجه ای صدا میشوند. این مواد در واقع جایگزین فوم های کاربردی در بلندگوها شدند زیرا فومها میتوانند فرسوده شوند. در اغلب بلندگوهای جدید از این لاستیک استفاده میشود ولی انواع قدیمی تر دارای فوم میباشند.
· تجهیزات ورزشی: از لاستیک های بوتیل به عنوان زیر لایه های توپهای ورزشی استفاده میشود مانند فوتبال، راگبی، بسکتبال و سایر انواع تا بخش داخلی این توپها ساختاری محکم و مقاوم در برابر هوا داشته باشد.
· حفاظت از دیواره های خانه در برابر رطوبت و تعمیرات پشت بام: درزگیرهای ساخته شده از این نوع لاستیک برای حفاظت از دیواره ها در برابر رطوبت یا تعمیرات پشت بام و نگهداری از لایه های پشت بام به کار برده میشوند. (به خصوص در نواحی نزدیک به لبه ها). مرمت و تعمیرات لایه های پشت بامی اهمیت زیادی دارد زیرا انواعی از زیر ساختارها مانند لوله کشی یا دریچه های تصفیه هوا می توانند باعث کاهش استحکام آن شوند
· ماسک های گازی و حفاظت در برابر عاملهای شیمیایی: لاستیک بوتیل یکی از محکم ترین الاستومرهای موجود میباشد به خصوص زمانی که در معرض عاملهای شیمیایی جنگی و مواد پاکسازی قرار گیرد. این ماده در مقایسه با سایر انواع لاستیکها مانند لاستیکهای طبیعی یا سیلیکون منافذ کمتری داشته و همچنین محکم تر می باشد ولی در هر صورت قابلیت ارتجاعی ان تا حدی است که بتواند از نفوذ هوا به داخل جلوگیری نماید. لاستیک بوتیل با قرارگیری در معرض عامل هایی مانند آمونیا یا انواعی ویژه از حلالها در مقایسه با سایر الاستومرها با سرعت کمتری تجزیه میشود. بنابراین ماده یاد شده در تولید درزگیرها در ماسک گاز و سایر لباس های حفاظتی به کار برده میشود.
· آدامس های جویدنی: در بیشتر آدامس های جویدنی جدید از نوعی غذایی لاستیک بوتیل به عنوان ماده تشکیل دهنده اصلی استفاده میشود. این ماده حالتی کشسانی و چسبناک به ادامس می بخشد که خود باعث شده تا تعدادی از شهرداری ها برای رفع و زدودن آدامس ها از خیابانها گزینه ای مانند مالیات اضافی را عنوان نمایند. این ماده به فنجان های قهوه و سطل های ویژه آدامس هم تبدیل شده است. زمانی که این سطلها پر میشوند، با محتویاتشان خرد شده و مجددا بازیافت میشوند.
