Le caoutchouc butyle (IIR), également appelé caoutchouc isobutylène-isoprène, un caoutchouc synthétique produit par copolymérisation d'isobutylène avec de petites quantités d'isoprène. Apprécié pour son inertie chimique, son imperméabilité aux gaz et sa résistance aux intempéries, le caoutchouc butyle est utilisé dans les garnitures intérieures des pneus d'automobiles et dans d'autres applications spécialisées.
principaux polymères industriels: caoutchouc butyle (caoutchouc isobutylène-isoprène, IIR)
Le caoutchouc butyle est un copolymère d'isobutylène et d'isoprène qui a d'abord été produit par William Sparks et Robert Thomas à
L'isobutylène (C [CH 3] 2 = CH 2) et l'isoprène (CH 2 = C [CH 3] -CH = CH 2) sont généralement obtenus par craquage thermique du gaz naturel ou des fractions plus légères du pétrole brut. À température et pression normales, l'isobutylène est un gaz et l'isoprène est un liquide volatil. Pour la transformation en IIR, l'isobutylène, réfrigéré à très basse température (environ -100 ° C [-150 ° F]), est dilué avec du chlorure de méthyle. De faibles concentrations (1,5 à 4,5%) d'isoprène sont ajoutées en présence de chlorure d'aluminium, ce qui déclenche la réaction dans laquelle les deux composés se copolymérisent (c'est-à-dire que leurs molécules à unité unique se lient ensemble pour former des molécules géantes à unités multiples). Les unités répétitives de polymère ont les structures suivantes:
Parce que le polymère de base, le polyisobutylène, est stéréorégulier (c'est-à-dire que ses groupes pendants sont disposés dans un ordre régulier le long des chaînes de polymère) et parce que les chaînes cristallisent rapidement lors de l'étirement, l'IIR contenant seulement une petite quantité d'isoprène est aussi résistant que le caoutchouc naturel. De plus, comme le copolymère contient peu de groupes insaturés (représentés par la double liaison carbone-carbone située dans chaque unité répétitive d'isoprène), l'IIR est relativement résistant à l'oxydation - un processus par lequel l'oxygène de l'atmosphère réagit avec les doubles liaisons et rompt le chaînes de polymère, dégradant ainsi le matériau. Le caoutchouc butyle présente également un taux de mouvement moléculaire inhabituellement bas bien au-dessus de la température de transition vitreuse (la température au-dessus de laquelle les molécules ne sont plus gelées dans un état vitreux rigide). Cette absence de mouvement se reflète dans la perméabilité inhabituellement faible du copolymère aux gaz ainsi que dans sa résistance exceptionnelle aux attaques de l'ozone.
Le copolymère est récupéré du solvant sous forme de mie, qui peut être mélangé avec des charges et d'autres modificateurs, puis vulcanisé en produits de caoutchouc pratiques. En raison de son excellente rétention d'air, le caoutchouc butyle est le matériau préféré pour les chambres à air dans toutes les tailles sauf les plus grandes. Il joue également un rôle important dans les revêtements intérieurs des pneus sans chambre à air. (En raison de la faible durabilité de la bande de roulement, les pneus tout butyle n'ont pas fait leurs preuves.) IIR est également utilisé pour de nombreux autres composants automobiles, y compris les bandes de vitres, en raison de sa résistance à l'oxydation. Sa résistance à la chaleur le rend indispensable dans la fabrication des pneus, où il forme les vessies qui retiennent la vapeur ou l'eau chaude utilisée pour vulcaniser les pneus.
Du brome ou du chlore peut être ajouté à la petite fraction d'isoprène de l'IIF pour produire du BIIR ou du CIIR (appelés halobutyles). Les propriétés de ces polymères sont similaires à celles de l'IIR, mais ils peuvent être durcis plus rapidement et avec des quantités différentes et plus petites d'agents curatifs. En conséquence, BIIR et CIIR peuvent être cocurés plus facilement au contact d'autres élastomères constituant un produit en caoutchouc.
Le caoutchouc butyle a été produit pour la première fois par les chimistes américains William Sparks et Robert Thomas à la Standard Oil Company du New Jersey (maintenant Exxon Corporation) en 1937. Des tentatives antérieures de production de caoutchoucs synthétiques avaient impliqué la polymérisation de diènes (molécules d'hydrocarbures contenant deux doubles carbone-carbone des liaisons) telles que l'isoprène et le butadiène. Sparks et Thomas ont défié la convention en copolymérisant l'isobutylène, une oléfine (molécules d'hydrocarbures ne contenant qu'une seule double liaison carbone-carbone) avec de petites quantités - par exemple, moins de 2 pour cent - d'isoprène. En tant que diène, l'isoprène a fourni la double liaison supplémentaire requise pour réticuler les chaînes polymères autrement inertes, qui étaient essentiellement du polyisobutylène. Avant que les difficultés expérimentales ne soient résolues, le caoutchouc butyle était appelé «butyle futile», mais avec des améliorations il jouissait d'une large acceptation pour sa faible perméabilité aux gaz et son excellente résistance à l'oxygène et à l'ozone à des températures normales. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le copolymère a été appelé GR-I, pour Government Rubber-Isobutylene.
