聚异丁烯概述

第一章聚异丁烯相关概述

第一节聚异丁烯的定义与分类

一、聚异丁烯的定义

聚异丁烯(Polyisobutylene PIB)是异丁烯的均聚物，由于制备方法及工艺条件不同，聚异丁烯的分子量可在不同的范围内变化。

二、聚异丁烯的分类

聚异丁烯(PIB)由异丁烯聚合而成，按分子量高低不同，分为低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯、高分子量聚异丁烯；按末端乙烯基摩尔分数高低不同，分为高活性聚异丁烯和低活性聚异丁烯；按卫生程度不同，分为食品级聚异丁烯和工业级聚异丁烯；按聚合工艺不同，分为本体法聚异丁烯和溶剂法聚异丁烯；按原料来源来不同，分为纯异丁烯聚异丁烯和混合碳四聚异丁烯；按催化剂不同，分为铝系聚异丁烯和硼系聚异丁烯。

一般来说，分子量在350到3500之间的材料称低分子量聚异丁烯，分子量在一万到十万之间为中分子量产品，分子量在十万至一千万之间的为高分子量产品。分子量在三万以下的产品通常呈液态，分子量较高的材料则呈固态。

有两种聚合物商品通常不称为聚异丁烯：一种是丁基橡胶，丁基橡胶是异丁烯和1%-3%的异戊二烯的共聚物，丁基橡胶与聚异丁烯在胶粘剂、密封剂、填料等方面的应用有竞争关系。一种是聚丁烯-1。聚丁烯-1在低分子量时和聚异丁烯的性能很相近，但在中高分子量时性能的差异就明显起来。

第二节聚异丁烯的其他概念

一、结构

异丁烯的结构是：

异丁烯聚合成聚异丁烯的反应及聚异丁烯的结构是：

聚异丁烯的规则骨架结构是：

聚异丁烯的末端双键结构是：

二、聚异丁烯的物理性质和化学性质

聚异丁烯(PIB)是异丁烯(IB)的阳离子聚合产物，其性能可按聚异丁烯分子量的大小分述如下。

1 聚异丁烯的性能

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以上会由黏稠状液体转变成发黏的半固体，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。

2 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-CH3，尾基是

-CH2-C=CH 2或者是-CH=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。

3 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、无毒的黏稠物体，被用于石油添加剂、黏合剂、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黏度行为、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，黏度指数高。适用于油品调黏，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黏稠液态或半固态。

3.1 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)与马来酸酐(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。

3.2 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500～5 000、a-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(C1

)就可直

2

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-烯烃(I)的活性最高，β-烯烃异构体(Ⅱ)的活性次之，四元取代烯烃(Ⅳ)则基本不发生反应.BASF公司的高活性聚异丁烯(HRPIB)与普通聚异丁烯(PIB)的活性比较如表所列。

BASF公司HRPIB与普通PIB活性的比较

三、聚异丁烯的主要应用领域

(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。