ブチルゴム化合物

イソブチレンと少量のイソプレンを共重合させて合成された合成ゴムであるイソブチレンイソプレンゴムとも呼ばれるブチルゴム（IIR）。化学的不活性、ガス不透過性、耐候性で評価されているブチルゴムは、自動車のタイヤの内張りやその他の特殊用途に使用されています。

主要産業用ポリマー：ブチルゴム（イソブチレン-イソプレンゴム、IIR）

ブチルゴムは、イソブチレンとイソプレンのコポリマーで、最初にWilliam SparksとRobert Thomasによって製造されました。

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イソブチレン（C [CH ₃] ₂ = CH ₂）とイソプレン（CH ₂ = C [CH ₃] -CH = CH ₂）の両方は通常、天然ガスまたは原油のより軽い留分の熱分解によって得られます。常温常圧ではイソブチレンは気体、イソプレンは揮発性液体です。IIRに加工するには、極低温（約-100°C [-150°F]）に冷蔵したイソブチレンを塩化メチルで希釈します。塩化アルミニウムの存在下で低濃度（1.5〜4.5％）のイソプレンを添加すると、2つの化合物が共重合する反応が開始されます（つまり、単一ユニットの分子が互いにリンクして巨大な複数ユニットの分子が形成されます）。ポリマー繰り返し単位の構造は次のとおりです。

ベースポリマーであるポリイソブチレンは立体規則的であり（つまり、ペンダントグループがポリマー鎖に沿って規則正しい順序で配置されています）、鎖が伸縮すると急速に結晶化するため、少量のイソプレンのみを含むIIRは天然ゴムと同じくらいの強度があります。さらに、コポリマーには不飽和基がほとんどないため（各イソプレン繰り返し単位にある炭素-炭素二重結合で表されます）、IIRは酸化に対して比較的耐性があります。これは、大気中の酸素が二重結合と反応して、ポリマー鎖により、材料が劣化します。ブチルゴムはまた、ガラス転移温度（分子が剛体のガラス状状態でもはや凍結されなくなる温度）をはるかに上回る、異常に低い速度の分子運動を示します。この動きの欠如は、共重合体のガス透過性が異常に低いこと、およびオゾンによる攻撃に対するその優れた耐性に反映されています。

共重合体は、クラムとして溶剤から回収されます。これは、フィラーやその他の改質剤と配合し、加硫して実用的なゴム製品にすることができます。優れた空気保持力により、ブチルゴムは、最大サイズを除くすべてのインナーチューブに適した素材です。また、チューブレスタイヤのインナーライナーにも重要な役割を果たします。（トレッドの耐久性が低いため、オールブチルタイヤは成功していません。）IIRは、耐酸化性があるため、ウィンドウストリップを含む他の多くの自動車部品にも使用されています。耐熱性は、タイヤの加硫に使用される蒸気や温水を保持するブラダーを形成するタイヤ製造に不可欠です。

IIRの小さなイソプレン画分に臭素または塩素を追加して、BIIRまたはCIIR（ハロブチルとして知られている）を作成できます。これらのポリマーの特性はIIRの特性に似ていますが、より速く、異なる少量の硬化剤で硬化できます。その結果、BIIRとCIIRは、ゴム製品を構成する他のエラストマーと接触して、より容易に共硬化できます。

ブチルゴムは、1937年にニュージャージーのスタンダードオイルカンパニー（現在はエクソンコーポレーション）でアメリカの化学者ウィリアムスパークスとロバートトーマスによって最初に製造されました。合成ゴムを製造する以前の試みは、ジエン（2つの炭素-炭素二重を含む炭化水素分子）の重合を伴いました結合）イソプレンやブタジエンなど。SparksとThomasはイソプレンを少量（例えば2％未満）で含むイソブチレン（オレフィン（炭素-炭素二重結合を1つだけ含む炭化水素分子））を共重合させることで慣習を覆しました。イソプレンはジエンとして、本来はポリイソブチレンである他の不活性ポリマー鎖を架橋するために必要な追加の二重結合を提供しました。実験上の問題が解決する前は、ブチルゴムは「無益なブチル」と呼ばれていましたが、改良により、ガス透過性が低く、常温での酸素とオゾンに対する優れた耐性が認められました。第二次世界大戦中、共重合体は政府のゴム-イソブチレンを表すGR-Iと呼ばれていました。