聚異丁烯是異丁烯(2-甲基丙烯)的均聚物產(chǎn)品的總稱(chēng),由于聚異丁烯的鏈終止的方式不同,反應生成的異丁烯分子末端的雙鍵會(huì )有很多類(lèi)型:二元取代雙鍵(α-末端雙鍵)、三元取代雙鍵、四元取代雙鍵。其中各種類(lèi)型取代雙鍵所占的比例取決于催化劑的性能、反應溫度和反應周期,反應周期越長(cháng)越容易生成化學(xué)穩定性較好的四元和三元取代雙鍵。當使用三氯化鋁作催化劑時(shí),反應生成的異丁烯分子末端的雙鍵大多數是三元取代雙鍵,其次是四元取代雙鍵,二元取代雙鍵最少(10%)。當使用三氟化硼作催化劑時(shí),反應生成的異丁烯分子末端的雙鍵大多數是二元取代雙鍵(70%-85%),其次是三元取代雙鍵,四元取代雙鍵最少。高α-末端雙鍵含量的低分子量聚異丁烯就是高活性聚異丁烯 (HRPIB;HighlyReactivePolyisobutylene),在很多應用領(lǐng)域作用突出,可用作生產(chǎn)多種衍生物的中間體。此外,高活性聚異丁烯在乳化炸藥、表面活性劑、清潔劑及防銹劑等領(lǐng)域應用前景十分廣闊。
高活性聚異丁烯應用幾乎滲透到低分子量聚異丁烯(LPIB)所有的應用領(lǐng)域,但由于高活性聚異丁烯生產(chǎn)成本比傳統LPIB產(chǎn)品高,因此目前多用于生產(chǎn)高活性聚異丁烯無(wú)灰分散劑、聚異丁烯胺等。
1、高活性聚異丁烯無(wú)灰分散劑
高活性聚異丁烯無(wú)灰分散劑是聚異丁烯無(wú)灰分散劑的改進(jìn)品[9-12],屬于低氯無(wú)灰分散劑,是采用高活性聚異丁烯、順丁烯二酸酐、多乙烯多胺為原料,經(jīng)熱加合工藝合成,除具有氯化法產(chǎn)品的一般性能外,還具有下列特點(diǎn):氯含量低,能滿(mǎn)足日益嚴格的環(huán)保需求;外觀(guān)色澤較淺;濁度低,與ZDDP等添加劑的配伍性好。高活性聚異丁烯無(wú)灰分散劑燃燒后不產(chǎn)生殘渣,不會(huì )產(chǎn)生藍色煙霧;高活性聚異丁烯無(wú)灰分散劑不含氯,燃燒時(shí)不會(huì )生成對環(huán)境有害的二噁英。
2、聚異丁烯胺
聚異丁烯胺(Polyisobuteneamine,縮寫(xiě)PIBA)是采用分子量分布非常窄的的高活性聚異丁烯為主要原料,經(jīng)氧化-胺解-復合等工藝生產(chǎn)而得,是一種高活性的表面活性劑,是生產(chǎn)第四代汽油清凈劑的主要原料。聚異丁烯胺具有分散、清凈、破乳和抗氧化性能,用它調制的汽油清凈劑能有效的清除發(fā)動(dòng)機關(guān)鍵部位上,如噴嘴、進(jìn)氣閥和燃燒室里的沉積物和積碳,降低發(fā)動(dòng)機的廢氣排放和油耗。
聚異丁烯胺的生產(chǎn)工藝有許多,多采用分子量1000的高活性聚異丁烯為主要原料。
高活性聚異丁烯與HBr氣體在過(guò)氧化物存在下進(jìn)行自由基反馬氏加成反應生成溴化聚異丁烯,溴化聚異丁烯再與氨進(jìn)行親核取代反應就可生成聚異丁烯胺。
高活性聚異丁烯通過(guò)雙氧水氧化可制備環(huán)氧聚異丁烯,環(huán)氧聚異丁烯用乙二胺胺解就可得到聚異丁烯胺。實(shí)驗研究確定了最佳的制備工藝:環(huán)氧化溫度80-85℃、反應時(shí)間5-6 h;胺解溫度130-150℃,反應時(shí)間6-8 h。
高活性聚異丁烯可與一氧化碳、氫氣在一定的壓力和溫度下發(fā)生羧基化反應得到聚異丁烯醇,聚異丁烯醇再與氨在一定的壓力下反應也可制得聚異丁烯胺。
3、其它
高活性聚異丁烯與苯酚等羥基芳香化合物反應可生成聚異丁烯基酚(polyisobutyl hydroxyaromatic),轉化率也大幅度提高。聚異丁烯苯酚一種良好的分散劑。
高活性聚異丁烯還可以進(jìn)一步衍生出眾多新產(chǎn)品,可以制備各種各樣的接枝物和嵌段物,許多新用途也逐漸開(kāi)發(fā)出來(lái),如多功能潤濕劑聚異丁烯酸甘油酯、高分子材料內增塑劑等。
Amoco(阿莫科)化學(xué)公司將高活性聚異丁烯用作內增塑劑,已取代了凝聚劑,并減少了溶劑的用量,從而降低了有機揮發(fā)物含量和涂料氣味。
高活性聚異丁烯和馬來(lái)酸酐接枝可制備一種用于有機聚合物填充改性的偶聯(lián)劑,該偶聯(lián)劑能有效地改進(jìn)有機聚合物和無(wú)機填充物的相容性和粘合力,具有無(wú)污染、接枝率控制精確、應用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。