[发明专利]一种利用双官能团引发剂制备高活性聚异丁烯的方法及应用

说明书

本发明属于高分子均聚物的合成技术领域，尤其涉及一种利用双官能团引发剂阳离子聚合制备两端分别带有exo‑烯烃端基基团的高活性聚异丁烯的方法，该方法以异丁烯为原料，在‑30℃‑10℃的温度条件下，在不同双官能团引发剂引发体系及不同的加料顺序下，通过阳离子聚合制备高活性聚异丁烯，所制备出的高活性聚异丁烯两端分别带有exo‑烯烃端基基团，两端外烯烃结构含量范围均在70‑99mol％，异丁烯的转化率为60‑100％，高活性聚异丁烯的数均分子量可控，数均分子量范围为500‑5000g/mol，分子量分布较窄，分子量分布范围为1.5‑3.0。

技术领域

本发明属于高分子均聚物的合成技术领域，尤其涉及一种利用双官能团引发剂阳离子聚合制备两端分别带有exo-烯烃端基基团的高活性聚异丁烯的方法。

背景技术

聚异丁烯(PIB)是阳离子聚合的代表性产物，低分子量聚异丁烯(PIB)(Mn＝500–5000g/mol)是异丁烯聚合物中最重要的工业产品，它主要应用于车用机油和燃料添加剂的生产，占总聚异丁烯市场份额的75–80％。目前，市场上的低分子量的聚异丁烯分为两种：常规聚异丁烯和高活性聚异丁烯(HRPIB)。由于阳离子聚合反应中活性链末端碳正离子不稳定，易发生β-H脱除、向单体或其他物质的转移以及分子内异构化等一系列副反应，因此所制备的聚异丁烯末端α-双键含量通常小于10mol％，称为常规聚异丁烯。常规聚异丁烯一般使用路易斯酸作为催化剂，如ExxonMobil公司采用AlC13催化体系引发异丁烯进行聚合反应，用于制备普通聚异丁烯。

与常规聚异丁烯不同，当聚异丁烯链末端α-双键含量高于60mol％时，称为高活性聚异丁烯，聚异丁烯分子链中的末端α-双键含量是反应活性聚异丁烯产品质量最重要的标准，高反应活性聚异丁烯的制备只有通过改变活性链末端碳正离子周围反离子的性质，导致链末端-CH3上β-H高效选择性脱除实现，使得聚异丁烯链末端形成稳定的α-双键。与常规聚异丁烯相比，高活性聚异丁烯反应性高很多，其热稳定性好，耐化学性，耐气候性及裂解无残碳等，被广泛用于润滑油添加剂、二冲程机油、电绝缘材料、粘合剂、腻子胶密封膏以及其它高聚物共混改性等领域。高活性聚异丁烯独特的末端烯基结构，可作为大分子单体，进一步反应得到许多有用的衍生物，通过热加合工艺使得高活性聚异丁烯与顺丁烯二酸酐、多乙烯多胺等原料合成的高活性聚异丁烯无灰分散剂是环保型无灰分散剂，产品具有下列特点：氯含量低；外观色泽较浅；浊度低；与添加剂的配伍性好。高活性聚异丁烯无灰分散剂燃烧后不产生残渣，由于制作过程没有氯元素的加入，燃烧时不会生成对环境有害的二噁英。高活性聚丁烯可以与马来酸酐可在150-250℃加热条件下反应用来制备聚异丁烯丁二酸酐(PIBSA)，高活性聚丁烯在制作聚丁烯丁二酸酐反应中的优点包括：反应时间更短；更高的丁二酸酐反应转化率；低焦油形成率和无氨；高活性聚异丁烯的分子量分布较窄，粘度较低，用其制得的添加剂的低温性能较好。聚异丁烯丁二酸酐再与多乙烯多胺、季戊四醇等反应可制成多种无灰分散剂。产品卤素含量低，热氧化稳定性能优异，能在所有类型发动机中长期发挥卓越性能，从而延长换油周期。聚异丁烯胺(PIBA)是采用分子量分布非常窄的高活性聚异丁烯为主要原料，经氧化-胺解-复合等工艺生产而得，是一种高活性的表面活性剂，具有较好的分散、清净、破乳和抗氧化性能，是生产汽油清净剂的主要原料，用聚异丁烯胺调制的汽油清净剂并广泛应用在清除发动机关键部位上，如喷嘴、进气阀和燃烧室里的沉积物和积碳，降低发动机的废气排放和油耗。