همه چیز درباره بوتیل رابر (Butyl Rubber) – خواص، کاربردها و موارد استفاده:

بوتیل رابر یک الاستومر مصنوعی است که از ترکیب ایزوبوتیلن و ایزوپرن ساخته می شود و اولین لاستیک مصنوعی بود که سنتز شد و دارای ویژگی های جذب شوک خوب و نفوذپذیری کم رطوبت و گاز است و در بسیاری از کاربردهای تجاری استفاده می شود. این مقاله به طور خلاصه مواد، نحوه ساخت و برخی از کاربردهای آن را توضیح می دهد. الاستومرهای دیگر عبارتند از EPDM، نیتریل، سیلیکون، نئوپرن و غیره، که اطلاعاتی در مورد آنها در مقالات جداگانه ارائه می شود.

بوتیل رابر یا پلی ایزوبوتیلن یک وینیل الاستومر است که از نظر ساختار بسیار شبیه پلی اتیلن و پلی پروپیلن است، با این تفاوت که هر اتم کربن دیگر با دو گروه متیل جایگزین می شود تا یک گروه. این ساختار توسط فرآیندی به نام پلیمریزاسیون وینیل کاتیونی از مونومر ایزوبوتیلن ساخته می شود. معمولاً 1-2 درصد ایزوپرن به ایزوبوتیلن اضافه می شود. واکنش بسیار سریع است بنابراین معمولاً در دماهای بسیار پایین سنتز می شود. افزودن ایزوپرن پیوندهای دوگانه ای ایجاد می کند که به مواد اجازه می دهد تا مانند لاستیک طبیعی با ولکانیزاسیون به هم متصل شوند. این گام مهمی در ساختن مواد اولیه در طول جنگ جهانی دوم به عنوان جایگزینی برای لاستیک طبیعی در ساخت لاستیک‌ها و آج‌های تانک بود. پلی ایزوبوتیلن برای اولین بار در سال 1931 سنتز شد و در سال 1937 به لاستیک بوتیل تبدیل شد. نرخ پخت (Curing rate) در دهه 1960 با توسعه اشکال هالوژنه، کلردار و برم دار بهبود یافت. این اشکال اغلب به صورت اختصاری CIIR (برای لاستیک ایزوبوتیلن ایزوپرن کلردار) و BIIR (برای لاستیک ایزوبوتیلن ایزوپرن برم دار) نامیده می شوند.

به زبان ساده، ولکانیزاسیون فرآیندی است که تمام مولکول‌های لاستیک را به هم متصل می‌کند تا یک مولکول بزرگ را تشکیل دهد که با گرم شدن ذوب نمی‌شود و با سرد شدن شکننده نمی‌شود. ولکانیزه کردن توسط چارلز گودیر در سال 1839 اختراع شد. این یک فرآیند ترموست است، بنابراین ولکانیزاسیون پس از تشکیل محصول انجام می شود.

مزایای بوتیل رابر:

بوتیل رابر تنها الاستومر شناخته شده است که در برابر گازها نفوذ ناپذیر است. این ماده انعطاف پذیر است، با ویژگی های میرایی دمای اتاق خوب است. این ماده زیست سازگار است، در برابر بسیاری از مواد شیمیایی اسیدی و قلیایی، ازن، گرما و هوا مقاوم است و خواص Antiaging خوبی دارد. در برابر حمله سیالات هیدرولیکی استر فسفات و کتون ها مقاومت می کند اما در حضور مایعات معدنی یا نفتی، هیدروکربن ها یا شعله به خوبی عمل نمی کند. دارای خواص عایق الکتریکی خوبی است. بوتیل رابر بین 50- تا 250 درجه فارنهایت قابل استفاده است اما ویژگی های میرایی آن در دماهای بالاتر کاهش می یابد. در دماهای پایین تر انعطاف پذیر باقی می ماند.

خلاصه ای از نقاط قوت و ضعف مکانیکی بوتیل رابر عبارتند از:

فشرده سازی: متوسط

امتیاز بازگشت: ضعیف

مقاومت در برابر ترک خوردگی فلکس: خوب تا عالی

مقاومت در برابر سایش: خوب تا عالی

مقاومت در برابر پارگی: خوب

مقاومت در برابر ضربه: خوب

مقاومت در برابر شعله: ضعیف

مقاومت در برابر آب و هوا: عالی

مقاومت در برابر نور خورشید: عالی

مقاومت ازن: عالی

مقاومت در برابر اکسیداسیون: عالی

مقاومت در برابر آب: بسیار خوب

مقاومت در برابر بخار: عالی

نفوذپذیری گاز: خوب

کاربردهای بوتیل رابر:

بوتیل رابر به دلیل نفوذپذیری کم به گاز و بخار، ماده مهمی در ساخت لاستیک‌های بدون تیوب، لوله‌های داخلی، تیوب توپ های ورزشی، دستکش‌های صنعتی و موارد زیاد دیگری مورد استفاده است. و برای ضد آب کردن مصالح و مواد مختلف، آنها را درحوضچه این ماده وارد میکنند. پلی ایزوبوتیلن در ترکیب با سایر مواد شیمیایی، افزودنی‌های روغن و سوخت و روان کننده برای روغن های خنک کننده و لایه بردار مخصوص ماشینکاری استفاده می­شود.

بوتیل رابر به عنوان یک لرزشگیر، لاستیک بوتیل برای پایه های ضربه گیر، بوش های تعلیق و پایه های بدنه خودرو و کامیون استفاده می شود. امروزه لبه‌های مخروطی بلندگوها اغلب از بوتیل رابر ساخته می‌شوند، قبلاً آنها از فوم ساخته می‌شدند. درپوش های ظروف آزمایشگاهی و تجهیزات پزشکی از این ماده ساخته می شوند. به دلیل نفوذپذیری کم در ساخت ماسک های شیمیایی استفاده می شود. اگرچه به نرمی و سازگاری با لاستیک سیلیکونی نیست ولی لاستیک بوتیل به اندازه کافی انعطاف پذیر است که می تواند مهر و موم خوبی برای صورت داشته باشد.

بوتیل رابر به صورت اسلب، ورق و نوار و به عنوان چسب/درزگیر در لوله ها مورد استفاده است. از آن برای ساخت واشر، شیلنگ، اورینگ و غیره استفاده می شود.

در مقایسه با لاستیک طبیعی، بوتیل رابر به دلیل نیازهای پردازش پیچیده تر، گران تر است. لاستیک طبیعی یا پلی ایزوپرن نیز به عنوان یک منبع پایدار در نظر گرفته می شود که از شیره درخت Hevea brasiliensis، تهیه می شود. پلی ایزوپرن همچنین ممکن است با استفاده از فرآیند پلیمریزاسیون Ziegler-Natta سنتز شود.

بوتیل رابر به شکل گرید غذایی برای ساخت آدامس نیز استفاده می شود. به جز در برخی از تخصص‌های خاص، جایگزین صمغ درخت چیکل شده است.