聚异丁烯产业发展分析

聚异丁烯产业发展分析

关颖

聚异丁烯(PIB)产品按相对分子质量划分，分为高相对分子质量PIB、中相对分子质量PIB、低相对分子质量PIB及低相对分子质量高活性PIB几大类。其中数均相对分子质量Mn=１０００左右的用量最大，约占低相对分子质量聚异丁烯消费总量的８０%—８５%。

聚异丁烯的主要应用领域包括以下几方面。

(１)润滑油、燃料油添加剂：二冲程油、传动油、液压液、绝缘油、金属加工液等。

(２)粘结剂：主要用于压敏胶增粘剂，如玻璃纸带、包装带、绝缘带、橡皮膏。一般来说，压敏胶由高分子聚合物作基料，可能混合二三种化合物，以便于平衡表面胶粘性与胶凝性。这类胶可以单独使用，也可以与石油类树脂、松香、松香脂等共用。聚异丁烯制成的粘结剂，具有无毒和高透明性，除用在物品的商标的粘贴，还广泛用于汽车，冰箱防水密封胶领域。

(３)聚合物改性：可以和多种高相对分子质量的物质(如天然橡胶、合成橡胶)共混，并改善高分子材料的性能。例如，聚异丁烯和天然橡胶或合成橡胶(如丁基橡胶、丁苯橡胶)相混合后，具有很好的防水和高强度的透气性能。

(４)作为添加剂涂布于天然胶和合成胶表面，起防护紫外线和防热作用。可以加入到EVA共聚物、PP、HDPE、LDPE及LLDPE中，改进其物理强度。

(５)涂料领域：主要用在有高耐候需求的涂料中，如在屋顶涂料方面。

(６)建材、密封材料：用聚异丁烯做的堵缝及密封材料具有优秀性能，如低气体透过率、耐候性强、阻水、耐酸碱、良好粘接性、防止跌落。聚异丁烯与炭黑和抗氧化剂以及紫外线吸收剂用在生产中空玻璃的密封胶方面，可以增加产品的柔韧性和渗透性。

(７)保护薄膜：可制成多种防水密封膜，如涂在汽车顶部的保护膜，建筑行业的防水密封胶／膜，屋顶防水密封层，隧道／梁柱／烟囱防水密封胶，沥青及防腐蚀保护膜，与石墨一起作导电膜，与铁酸钡一起作磁膜。

１技术现状及发展趋势

１.１主要技术

聚异丁烯的生产是以混合C４馏分或纯异丁烯为原料，在主催化剂三氯化铝(A１C１３)、烷基氯化铝或三氟化硼(BF３)和助催化剂水或醇等存在下，经低温聚合反应制得。所得聚合物经碱洗和水洗脱除催化剂，再进行常压蒸馏和减压抽提等过程，最后经过滤、漂白、干燥后得到聚异丁烯成品。工业上的聚合反应器有釜式或管式两种，反应为连续反应。制得

的聚异丁烯通常含有的亚乙烯基端基的质量分数小于１０%，相对分子质量分布(重均和数均相对分子质量比，Mw／Mn)为２-７。

聚异丁烯生产的关键技术是聚合的催化体系。工业上最常见的催化体系是ALCl３和BF ３。前者的典型技术来自Exxon公司，后者的典型技术来自BASF公司，其中高活性聚异丁烯制造技术是由BASF和BP公司研制成功并首先实现工业化生产的。目前，采用AICL ３催化体系生产的聚异丁烯产量最大。新兴的BF３催化体系是近年来发展最快的工艺技术，渐成主流技术。

BASF公司的BF３催化技术以纯异丁烯为原料，在液相条件下，以BF３作催化剂，３-２０个碳原子的仲醇(直链或支链)或仲醇与２—２０个碳原子的二烷基醚(至少含有一个叔烷基)作助催化剂，在０—-６０℃(优选-１０—-２０℃)温度下聚合，可制得平均相对分子质量５００—５０００，链末端亚乙烯基质量分数超过８０%(甚至９０%)、Mw／Mn＜２的高活性聚异丁烯(HRPIB)。BASF公司还针对由于使用BF３络合物催化剂而导致生成含氟副产物(可多至２００ug／g)这一缺点，将以往采用的单一阶段异丁烯聚合改为两个或多个阶段聚合，使所得到的HRPIB中的氟含量明显低子传统方法所制备的HRPIB。尤其是该方法还可用C４馏分制备具有低氟含量和窄相对分子质量分布的HRPIB。产品经脱催化剂，蒸馏得到高活性低相对分子质量聚异丁烯，其产品性能优越，使BASF公司成为全世界最大的高活性低相对分子质量聚异丁烯的生产供应商。

世界上其它聚异丁烯生产公司的工艺流程基本都与BASF公司或BP公司的相同，只有催化剂体系存在着差异。由于BP公司的高活性低相对分子质量聚异丁烯产品竞争不过BASF公司的产品，因而BP公司以生产低活性聚异丁烯为主。

国内聚异丁烯装置也基本采用上述工艺技术生产聚异丁烯，多数采用硼系催化体系为催化剂，以纯异丁烯或混合C４为原料，产品类型也与国外产品相似，并且有一定量的产品出口。

１.２技术发展趋势

１.２.１末端a--双键含量高的高活性聚异丁烯

由于末端a—双键质量分数大于７０%的PIB(HRPIB)，具有高活性，可以不加卤素采用直接热加合的方法生产无灰分散剂等润滑油添加剂的中间体，不仅解决了设备的腐蚀及环境问题，同时还提高了油品的质量。因此，末端a--双键含量高的高活性聚异丁烯成为国内外聚异丁烯研究的热点课题，已发明了许多相关的专利技术。对HRPIB生产技术的研究成为聚异丁烯未来重要的技术发展趋势之一。而HRPIB技术的关键是新型聚合催化体系。

１.２.２中相对分子质量聚异丁烯

中相对分子质量聚异丁烯具有无色、无味、无毒、耐酸、耐碱、耐盐、耐水、耐臭氧和耐老化性以及优异的气密性和电绝缘性.同时与沥青、蜡.聚乙烯等有良好的相容性，因此在粘合剂、密封剂、中空玻璃砖用密封材料、抗振材料、压敏胶、润滑油粘度指数改性剂、润滑脂增粘剂、填缝材料以及口香糖胶基等方面得到较为广泛应用。特别是我国市场上近年中

相对分子质量聚异丁烯市场需求渐旺，出现了供不应求的态势。因此，中相对分子质量聚异丁烯也是聚异丁烯发展的重要板块。其生产技术也从铝系工艺向硼系工艺发展，并进一步提升了聚异丁烯产品质量，促进了中相对分子质量聚异丁烯的发展。

１.２.３星形支化聚异丁烯

星形支化聚异丁烯是一种含有高相对分子质量的星形支化结构和低相对分子质量的线型分支结构的混合胶，独特的三维形体、高支化结构和优良的黏弹性能，赋予其不冷流、不塌陷的特点，而且其强度和硬度均高于普通橡胶，从而大大改善了它的加工性能。星形支化PIB最早由美国Exxon，Mobile公司研制成功。

２国际市场分析及预测

２.１生产能力

２００７年初全球的聚异丁烯产能达到１１８.８万t／a。美国Ineos Group(英力士)低聚物公司产能居行业首位，其美国印第安纳州Whitin—和法国Lavera两座工厂的总产能达到２０万t／a。英国Infineum(润英联)集团公司，包括与锦州石化合资的锦州精联润滑油添加剂有限公司在内，总产能１７万t／a，排在全球第二位。美国Lubrizol(路博润)公司，包括中国路博润兰炼添加剂公司在内，产能总计１６.１万t／a，居全球第三。２００７年全球聚异丁烯生产厂家及其产能见表１。

其中，北美地区总产能约４７.５万t／a，占全球总产能的４０.０%；欧洲地区总产能为４０.７万t／a，占全球总产能的３４.３%；亚洲地区为３０.５万t／a，占全球总产能的２５.７%。

由于近年来国际上聚异丁烯需求不断增长，一些有实力的生产商正在或计划扩大生产能力，如２００８年间，德国巴斯夫将其德国路德维希港聚异丁烯装置产能扩至１７.０万t ／a；美国得克萨斯石化公司将目前６.５万t／a的产能增加一倍，达到１３.０万t／a；故２００８年聚异丁烯产能约新增１４.５万t／a，总能力增至１３３.３万t／a。

２.２需求

目前，国外高活性聚异丁烯(HRPIB)主要消费在高档润滑油、无灰分散剂、汽油清净剂、乳化炸药乳化剂等方面，主要用户是世界四大润滑油生产商，即路博润(Lubrizol)公司、润英联(Infineum)公司、雪佛龙(Chevron)公司、乙基化学(Ethvl Chemical)公司，添加剂的年产量大约在３０万-４０万t左右。美国生产的HRPIB２／３用于润滑油方面，１／３用于非润滑油领域，而日本２／３以上用于非润滑油方面。

近年来，欧美地区聚异丁烯消费增长趋缓，但随着亚洲经济的飞速发展，特别是汽车工业的高速发展，带动了亚洲地区聚异丁烯终端市场需求，以每年８%-１０%的增长速度成为全球增速之首。亚洲地区聚异丁烯消费增速较快的主要原因是聚异丁烯在二冲程机油配方中表现出来的低灰分性能。作为全球第二大摩托车生产国的印度，近年摩托车产量逐年提高，对聚异丁烯的需求上扬。