[发明专利]一种用于合成角鲨烷的低聚异丁烯的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于合成角鲨烷的低聚异丁烯的制备方法，该方法采用一种新型的镧系元素的三氟甲磺酸盐和助催化剂催化异丁烯聚合，聚合过程中加入助剂，制备分子量295‑350的可用于合成角鲨烷的低聚异丁烯；聚合反应完毕，水淬灭反应后产物分层，油相分离得到聚异丁烯，加氢可得到合成角鲨烷产品，水相中的催化剂结晶后重复套用。该方法能较好的控制聚异丁烯的分子量，产物收率≥85％，分子量分布窄，催化剂可重复套用，无腐蚀问题，并且对水不敏感，原料无需干燥，反应无需氮气保护。

技术领域

本发明涉及一种用于合成角鲨烷的低聚异丁烯的制备方法。

技术背景

合成角鲨烷又称氢化聚异丁烯(平均分子量295-350)，是无色无味无毒的高纯度的液体异构直链烷烃，可用于化妆品和药品的油相成份而无特殊的限制；和白矿油、凡士林相比，合成角鲨烷能给产品以极好而高贵的手感，滋润不油腻，保湿润滑，渗透力强；和天然角鲨烷的性质非常接近，但价格便宜许多；热稳定和存储稳定性良好，使用时易于乳化；无剌激和过敏性。

聚异丁烯(Polyisobutylene，PIB)是由异丁烯经正离子聚合制得的聚合物，其分子量可从数百至数百万。它是一种典型的饱和线型聚合物。分子链主体不含双键，无长支链存在，其结构单元为-(CH₂-C(CH₃)₂)-，其中无不对称碳原子，并且结构单元以首一尾有规序列连接。异丁烯聚合成聚异丁烯的反应如下：

现有的聚异丁烯技术制备的聚异丁烯分子量普遍比较大，即便是所谓低分子量聚异丁烯的分子量分布都在500-15000之间。专利US5286823，US5674955，CN1187208，US4605808，CN101287770，CN1415634等采用三氟化硼为催化剂，制备的低分子量聚异丁烯分子量为500-5000。专利CN1192753使用非均相催化制备的低分子量聚异丁烯的分子量为500-5000。专利CN101033275采用三氯化铝和含氮磷氧的化合物为催化剂得到的低分子量聚异丁烯的分子量500-15000。专利CN101062962和CN102775534分别采用四氯化钛和醇醚化合物、四氯化锡和醇醚化合物得到的高活性低分子量聚异丁烯的分子量分别为500-6000。因此，在制备合成角鲨烷时，一般需要通过将上述聚异丁烯中分子量300左右的馏分切分出来后再加氢。但是分子量300左右的聚异丁烯在产物中的选择性很低(＜10％)，无法高收率的获得。

合成角鲨烷的附加值远高于聚异丁烯，但通过现有技术无法实现小规模定向生产分子量295-350的用于合成角鲨烷的聚异丁烯，为了得到角鲨烷而副产大量分子量大于350的附加值比较低的聚异丁烯显然会严重拉低装置的整体经济性。若能直接通过异丁烯聚合定向生产分子量295-350的用于合成角鲨烷的聚异丁烯，将能解决现有技术存在的投资高、副产高的问题。

传统的合成聚异丁烯的催化剂如三氟化硼或三氯化铝等均不可重复使用，反应完毕后加水或碱将催化剂脱除，带来大量的三废问题。并且这些催化剂毒性大，对水敏感，一般要求异丁烯中水分含量低于10ppm，因此使用前需要深度脱水，聚合过程也需要氮气保护。并且反应后处理过程中易产生有毒的氟化氢，氯化氢等，腐蚀性强，对设备材质要求高。上述这些问题使得催化剂成本，设备投资成本和三废处理成本大大增加，影响了装置经济。

镧系元素由于其具有基本相同的外层电子结构和能级相近的内层4f电子，其在光电磁和催化方面具有很多独特的性质。其三氟甲磺酸盐有极强的热力学及化学稳定性,同时具有强的路易斯酸性，能取代传统的路易斯酸如三氯化铝，三氟化硼等高效催化各类有机反应。这些反应包括付克烷基化和酰基化反应，酯化反应，醚化反应，adol缩合反应、氢烷氧化与氢胺化反应、烯丙基化反应、成环开环反应、氧化与还原反应、重排反应等。