[发明专利]制备高品质聚异丁烯的方法

说明书

本发明涉及一种制备聚异丁烯、特别是高反应性聚异丁烯和/或具有窄分子量分布的聚异丁烯的方法。

高反应性聚异丁烯指具有高含量的亚甲基端基的那些。在本发明中，亚甲基理解为表示那些在聚异丁烯大分子中所处的位置由以下通式表示的双键

其中“聚合物”表示少一个异丁烯单元的聚异丁烯基团。在官能化反应中，亚甲基显示最高的反应性，而与大分子内部距离更近的双键仅仅显示低反应性(如果有的话)。高反应性聚异丁烯的用途包括作为用于制备燃料和润滑剂用添加剂的中间体。

这些高反应性聚异丁烯例如通过EP 0 628 575公开的方法获得，其中使异丁烯在液相中在三氟化硼和仲醇的帮助下在0-60℃的温度下进行阳离子聚合。一旦达到所需的分子量，聚合催化剂失活，并以此方式终止聚合反应。EP 0 628 575建议为此使反应流出物通入介质例如水、醇、乙腈、氨或无机碱的水溶液中，无机碱的水溶液是例如碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物溶液、这些金属的碳酸盐溶液。

为了制备高反应性聚异丁烯和/或具有窄分子分布的聚异丁烯，关键的是一旦达到所需的分子量，聚合催化剂非常快速并且定量地失活，从而防止分子量分布变宽和异构化反应，形成其中双键位于在分子内部更热力学有利的位置上的聚异丁烯分子。US-A 4,849,572也公开了需要促进反应的终止。

有机终止剂(例如乙腈和醇)的优点是它们能与有机反应相混溶，从而能容易地均匀分布在其中。但是，它们的缺点是它们对BF3分子的亲合性较低，所以它们仅仅获得迟缓的催化剂失活。因为它们也可以用作相调节剂，所以它们使随后用水萃取除去催化剂失活产物的操作复杂化。

含水终止剂、特别是水本身具有的优点是可以同时进行催化剂的失活和催化剂失活或水解产物的萃取去除。但是，缺点是水相与有机反应相不混溶，并且在相传递表面上的传质对于催化剂失活和催化剂失活产物的去除而言是速率决定型的。即使在有机反应相已经与含水终止剂接触之后，聚合反应仍然能够以不受控的方式继续进行和/或可以进行不需要的异构化反应。所以，对于获得具有窄分子量分布、低含量次要组分(特别是氟化次要组分)和/或高含量亚甲基端基的聚合物质量而言，关键是快速完全的催化剂失活和同时将催化剂失活产物从有机反应相转移到水相中。载有失活产物的水相的分离影响工艺的经济可行性。

WO 02/053601建议将反应相与水在两步中混合。

本发明的目的是提供一种制备具有窄分子量分布(低分散度)、低含量次要组分(特别是氟化次要组分)和/或高含量亚甲基端基的聚异丁烯的经济可行的方法。

根据本发明，该目的通过一种制备聚异丁烯的方法实现，其中：

a)使异丁烯在路易斯酸催化剂存在下在液体有机相中聚合，

b)通过将有机相与含水终止剂在动态混合器中混合而终止反应，所述动态混合器具有由一个圆周壁和两个末端壁形成的旋转对称的混合室以及在所述混合室中驱动旋转的混合转子，其中将有机相经由在圆周壁中提供的第一入口孔引入，并将含水终止剂经由在圆周壁中提供的第二入口孔引入，和

c)经由在圆周壁中提供的出口孔除去有机相和终止剂的细分散混合物，并将该混合物加入相分离中。

该工艺非常快速且均匀地将所有终止剂分散在有机反应相中，这导致在一步中基本立即定量和均匀的催化剂失活，并同时将催化剂失活产物基本完全转移到水相中。如此获得的分散体可以以经济可行的方式在下游相分离装置(静止区)中在重力作用下分离，使得两相都以内聚形式存在，并大部分一层叠一层且没有外来相。

有利的是，可以调节旋转驱动的混合转子的旋转速度，从而即使在改变生产载荷的情况下也能获得聚异丁烯的可重现和均匀的性能。

在特别优选的实施方案中，有机相在动态混合器中的停留时间小于10秒，优选小于2秒。

动态混合器具有由一个圆周壁和两个末端壁形成的旋转对称混合室，其中在圆周壁中提供至少两个入口孔。在混合室内，盘形混合转子旋转，并优选在其圆周上具有均匀分布的边缘间隙或桨叶。

有机反应相经由第一入口孔加入，并且所有终止剂经由第二入口孔加入，其中第二入口孔优选偏移转子旋转的方向布置。将该混合物作为分散体经由在圆周壁上的出口孔排出。由于混合转子产生的离心力的作用，液体环先在混合室的圆周壁的区域中形成。在出口孔和入口孔之间放置挡板以防止回流到入口。