聚异丁烯的应用介绍

背景及概述^[1]【2】

聚异丁烯(PIB)是一种无色、无味、无毒的瓢稠或半固体状物质，耐热、耐氧、耐臭氧、耐候、耐紫外线、耐酸和碱等化学品性能良好。国内中分子聚异丁烯市场供需基木保持稳定，容量为10000-ISOOOOt/a。山东鸿瑞和杭州顺达是国内为数不多可以生产中分子量聚异丁烯的企业。

聚异丁烯是无色、无味、无毒的异丁烯均聚物。由于制备方法和工艺条件的不同，聚异丁烯的分子量在很宽的范围内变化。绝大部分产品的分子量在达到10 000 _~ 200 000以上会由载稠状液体转变成发载的半固体，再过渡到橡胶状弹性体。聚异丁烯耐酸、耐碱、耐盐、耐水、耐臭氧和耐老化，并且具有优异的气密性和电绝缘性。它同蜡、沥青、聚乙烯等相容性甚佳。

1.高分子量聚异丁烯的性能

高分子量聚异丁烯为典型的饱和线型聚合物，其头基是一CH₃，尾基是一CH₂ -C一CH₂或者是-CH一C-CH₃。其耐热、耐光、耐臭氧老化性好，具有理想的化学稳定性。在室温下，对稀碱和浓酸、碱、盐的作用稳定。在较高温度下高分子聚异丁烯仍然具有优良的防水性和气密性，而且介电性能相当优异。高分子量聚异丁烯通常呈固态。

2.低分子量聚异丁烯的性能

低分子量聚异丁烯(简称低聚异丁烯)为无色、无味、无毒的载稠物体，被用于石油添加剂、载合剂、口香糖添加剂以及与其它高聚物共混改进等领域。低聚异丁烯在许多领域的应用中主要依赖于它的载度行为、热稳定性及电绝缘性等，低聚异丁烯具有良好的耐热、耐氧、耐臭氧、耐紫外线、耐酸、耐碱等性能，其膨胀系数小，不含电介质有害物质，电绝缘性优良。低聚异丁烯为牛顿型流体，载度指数高。适用于油品调载，在高温下100%裂解无残灰，可作无灰添加剂。低聚异丁烯与高分子材料相溶性好，与一般非极性物质有较好的相溶性，具有低温分散性和高温清净性。低分子量聚异丁烯通常呈载稠液态或半固态。

2.1普通低分子量聚异丁烯的性能

普通低分子量聚异丁烯的性能特点是:分子中的链末端甲基亚乙烯基含量较低。正由于其含量较低，在制备润滑油无灰分散剂时只能采用“氯化路线”和“催化热加合路线”，导致“氯化路线”虽然能够大大提高聚异丁烯(PIB)与马来酸配(MA)反应的转化率，但最终产品中氯含量较高，越来越不受用户欢迎;而“催化热加合路线”则由于不同程度存在反应时间长、转化率低、成本相应增加等问题而受到限制。

2.2高活性低分子量聚异丁烯的性能

高活性聚异丁烯是指平均相对分子质量为500 ~5000, a一烯烃含量高于60%的聚异丁烯产品。这种聚异丁烯具有较高的反应活性，不用促进剂(CIZ)就可直接引入适当的基团，得到一系列性能优异的衍生物，是合成润滑油添加剂优选的原料。以此合成的无灰分散剂，由于不含氯，不仅可以提高产品性能、满足高档润滑油的要求，同时还可以简化生产工艺，节省设备投资，降低生产成本，减少三废排放，从而提高生产企业的综合效益，从根本上解决“氯化”工艺存在的污染和腐蚀等问题。

聚异丁烯的活性由分子链中双键的位置所决定，a一烯烃((I)的活性最高，俘一烯烃异构体的活性次之，四元取代烯烃(IV)则基本不发生反应。

应用^【3】

1、低分子量聚异丁烯的应用

1.1低活性低分子量聚异丁烯的应用

PIB具有非常广阔的应用前景，不仅可以被广泛用于电绝缘材料、润滑油添加剂、石油添加剂、腻子胶粘合剂等领域;还可以用于口香糖添加剂以及橡胶等高聚物改性中。

(1)在润滑油中的应用

PIB可以被用来生产无灰分散剂。常用的无灰分散剂有四种 (1)单丁一酞亚胺;(2)双丁一酞亚胺;(3)多丁一酞亚胺;(4)高分子量分散剂。以PIB作为主复配剂的汽油清净剂的性能超过了国外汽油清净剂LZ8195的水平191。在_冲程机油中，PIB不仅能够改善油品润滑性能;也能改善油品的燃烧性能和排气堵塞;在油品中加入PIB后，可明显提高抗氧化性能和排烟性能;它的热分解性能使得油品的燃烧性能和排气堵塞性能得到很大的改善;在油品中加入PIB后其氧化性有很大的提高，排烟性也明显变好。PIB具有优良的剪切稳定性，可用于配置液压油和多级齿轮油;但不能配置粘度级别较低和大跨度的多级内燃机油，因为PIB稠化能力和低温性能较差。

(2)在高聚物中的应用

PIB根据分子量的大小可以分为三种:(1)低相对分子质量聚异丁烯;(2)中相对分子质量聚异丁烯;(3)高相对分子质量聚异丁烯。目前，只有德国BASF公司能够生产高分子量的聚异丁烯。聚异丁烯在高聚物中的应用主要表现在用作胶粘剂和密封剂，用于橡胶加工以及在电线电缆方而作为绝缘油。

(3)在乳化炸药中的应用

 乳化炸药是一种新型的油包水(w/O)乳胶型炸药。发展于20世纪70年代。因其爆炸性好、抗水性良好，且有毒气体较少，深受广大用户的认可和好评。叶志文等通过实验发现用聚异丁烯制备的乳化炸药性能良好。主要表现:(1)W/O乳液粒子小，分布较均匀;(2)液膜稳定性好;(3)贮存稳定性高;(4)高低温循环性高，循环试验可达25次。程晶晶等通过实验发现乳化炸药的表而张力会随乳化剂含量增加而减少，但减小幅度不大;在乳化体系中，加入乳化剂可以大幅度降低体系的界而张力，乳化剂质量分数一般小于2.5%。

(4)在医药上的应用

PIB在医药上的应用主要依赖于其无色、无味、无毒的的特性。截至目前主要应用在两个方而:在透皮(控释)贴剂中的应用和制备微囊。聚异丁烯的化学性质稳定，能够保证药物原有的性质和治疗作用，所以它对不同类型的药物都是适合的。

(5)在化妆品中的应用

PIB在化妆品中的应用主要有三种形式:1)化妆品级聚异丁烯;2)氢化聚异丁烯(合成角鳖烷);3)聚异丁烯酸甘油酷。化妆品级聚异丁烯之所以与皮肤有很好相容性，是因为其结构与皮脂中的直链烷烃相近。它无毒、无味、纯度高、不易氧化乳化，可形成抗水性膜，保湿性强。主要应用范围为护肤霜，唇膏，彩妆。目前，我国应用的化妆品级聚异丁烯主要来源于日木、英国。

1.2 HRPIB的应用

HRPIB有良好的低温分散性和高温清净性，它可以作为润滑油添加剂用于生产油品;它与一般非极性物质和高分子材料都能相容o HRPIB主要用于热加合法生产油品无灰分散剂(即聚异丁烯丁_酞亚胺)。只要是普通PIB应用的领域，HRPIB几乎都可得到应用;如:润滑油粘度指数改进剂、石蜡、橡胶改进剂、电绝缘材料、填隙密封材料，缓慢释放含氮化肥、油日压裂液的降阻剂、钢兹绳用油、口香糖基胶、防水炸药、火箭推进剂组分、医药和化妆品的保湿剂等。HRPIB的生产成木要远远高于普通PIB。HRPIB目前主要用于生产一些高端产品，如:无灰分散剂即聚异丁烯丁_酞亚胺和聚异丁烯胺。

以分子量分布非常窄的聚异丁烯为主要原料，经过氧化、胺解、复合等工艺可以制备得到聚异丁烯胺(PIBA)。聚异丁烯胺是第四代汽油清净分散剂的主要成分，该型汽油清净分散剂具有破乳、分散、清净、抗氧化和除锈等功能。

蔺建民等也进行一系列实验。采用HRPIB与苯酚在酸催化下进行烷基化反应生成聚异丁烯基酚，然后用聚异丁烯基酚、甲醛和多烯多胺合成一系列节胺。

2、中分子量聚异丁烯的应用

国内生产中相对分子质量聚异丁烯的催化剂体系只有三氯化铝催化体系。受到催化体系和工艺技术的限制，中相对分子质量聚异丁烯产品不仅纯度低，而且相对分子质量分布宽、外观差。

中分子量的聚异丁烯主要用作口香糖胶基和中空玻璃的密封材料X22-231。农业上，用聚异丁烯(My=10000)制作的杀虫剂，具有良好的杀虫效果。

制备^【4】

Kenne-dy等首次用原位淬灭法合成了HRPIB。随着科技的不断进步，原位淬灭法也得到了一定发展。目前己经可以利用原位淬灭法合成链末端a一双键摩尔分数高达100%的HRPI。

原位淬灭法是准活性聚异丁烯(Quasiliving Polyisobutylene)与淬灭剂在lewis酸作用下反应生成高含量链末端a一双键聚异丁烯的方法。准活性聚异丁烯是指在链末端含有叔一氯化物官能团的聚异丁烯。原位淬灭法中的1PW1、酸为T1C14。当用BF₃作为主催化剂时，聚异丁烯链末端a一烯烃摩尔分数为70%一90 %，用此催化体系生成的聚异丁烯衍生物只有1个活性末端，不能用工业的方法生产双官能团(遥爪)链末端a一双键聚异丁烯。在使用TiCI、作为主催化剂时，链末端在保持基态和激发态平衡的情况下不断增长，在这样的条件下链末端会产生叔一氯化物官能团，在一定的条件下，可以生产双官能团及多官能团聚异丁烯衍生物。因此，在原位淬灭时，一般采用TiCI、催化体系。

主要参考文献

[1]任佳,朱彦春,乔楠.聚异丁烯的应用及市场分析[J].弹性体,2017,27(04):76-80.

[2]韩飞.聚异丁烯(Ⅰ)[J].甘肃石油和化工,2008(01):8-14.

[3]李慧芳,贾军纪,黄安平,朱博超.聚异丁烯的性能及应用[J].广东化工,2014,41(08):84+90.

[4]李慧芳,贾军纪,黄安平,朱博超.原位淬灭法制备高活性聚异丁烯综述[J].现代化工,2014,34(10):36-39.