Cao su butyl (IIR) được tung ra thị trường vào năm 1942 và hiện đang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Cao su butyl là sản phẩm trùng hợp của isobutylen với một lượng nhỏ (khoảng 1-3%) hydrocacbon dạng dien, thường dùng là isopren.
Cấu trúc của cao su butyl được biểu diễn như sau:
CH3 CH3
CH2CH2 C CH CH2
x y
CH3
Đây là một trong số không nhiều cao su tổng hợp thu được bằng phương pháp trùng hợp có xúc tác tại nhiệt độ thấp theo cơ chế cation. Xúc tác được dùng là AlCl3. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 100oC, trong đó etylen lỏng đóng vai trò là chất làm lạnh, còn CH3Cl là dung môi trơ.
Trong phân tử có rất ít nối đôi nên tính chất của cao su butyl rất khác cao su thiên nhiên (CSTN). Tỷ trọng của cao su butyl 0,92 g/cm3, không có mùi, bên ngoài giống crếp trắng, ít thấm khí và không hấp phụ nước. Cao su butyl có tính cách điện cao trong cả môi trường ẩm ướt.
Cao su butyl cũng được lưu hóa bằng lưu huỳnh nhưng tốc độ lưu hóa chậm, nên trong thực tế người ta thường dùng các hợp chất polysunfua làm tác nhân lưu hóa, chất xúc tiến lưu hóa thường dùng là tiuram hoặc kẽm dibutylditiocacbamat. Nhiệt độ lưu hóa trên 150oC. Cao su butyl thường được trộn với cao su cloropren để tăng độ bền cơ học, tăng khả năng chống xé rách và chịu mài mòn. Do tính thấm khí rất thấp và không hấp phụ nước, cao su butyl được dùng làm săm ô tô và các chi tiết bền nước. Cao su butyl có tính bền oxy và ozon, tính ổn định hóa học cao nên được dùng để bọc dây điện cao áp, dùng làm các chi tiết tiếp xúc với axit đậm đặc và một số hóa chất khác.