聚异丁烯丁二酸酐的合成工艺探讨

黄正华

摘 要：文中分析了聚异丁烯丁二酸酐的合成工艺探讨，其中主要探讨了如何合成质量较好的聚异丁烯丁二酸酐工艺技术。通过试验分析，选择了适宜的原材料、较优的工艺路线，合成出了质量较优的聚异丁烯丁二酸酐中间体。

关键词：中间体;质量;合成工艺

1 引言

聚异丁烯丁二酸酐（简称烯酐 PIBSA）是一类重要的化工中间体，它可以作为表面活性剂应用在发动机润滑油中，它可以和多烯多胺或多元醇等物质反应生成一类应用广泛的非离子表面活性剂。还可以作为一类重要的乳化炸药用乳化剂即聚异丁烯丁二酰亚胺及其衍生物的原料，所以，这个制备技术一直以来受关注度很强。

2 实验步骤

①将一定数均分子量的高活性聚异丁烯以及顺丁烯二酸酐按一定的物质的量比加入到四口烧瓶中，通入氮气，然后开始加热搅拌;

②先升温至65 ℃，在此温度下搅拌约1h以保证聚异丁烯和顺丁烯二酸酐混合均匀，然后继续升温至200℃，在此温度下反应若干小时;

③反應结束后，降温到室温再加入适量异丙醚溶解产物，过量的马来酸酐会析出，过滤，使用蒸发仪除去异丙醚，将得到的产物放在真空干燥箱内85℃烘10小时以除去残留的微量顺丁烯二酸酐，最后得到粗产物;

④为方便对产物进行分析，将粗产物通过柱层析法进行提纯，粗产物用少量的异丙醚溶解后上样，先使用体积比为10：1的甲基四氢呋喃/甲乙酮混合溶剂进行溶解，可将未反应的聚异丁烯清出。然后调整甲基四氢呋喃与甲乙酮的体积比，即加大甲乙酮的体积从而将产物冲下，最后得到较纯的聚异丁烯丁二酸酐。

3 生产工艺影响因素

3.1 反应温度对产物酸值的影响

为研究反应温度对产物酸值的影响，我们在其他实验条件不变（nMA：nPIB=1.6、反应时间为5h、搅拌速率为300 r/min）、反应温度为140～220 ℃的情况下进行热加合反应，要考察反应温度对产物的影响就要通过测定反应产物的酸值。

由于酸值的定义是中和1g产物所需的氢氧化钾毫克数，酸酐接在PIB末端的越多，产物的酸值就会越大，因此酸值也可以从侧面反映所需产物的产率。

可以看出，一定要提高温度这样才有利于烃化反应的进行，当产物的酸值开始出现下降时，温度一定是超过了200 ℃。所以，全面考虑温度为195-205℃，这样烃化反应的较佳。

3.2 反应时间对产物酸值的影响

为研究反应时间对产物酸值的影响，我们在其他实验条件不变（nMA：nPIB=1.6、反应温度为198℃、搅拌速率为300 r/min）、反应时间为4～10h的情况下进行热加合反应，通过测试反应产物的酸值来考察反应时间对产物的影响。

具体结果如下表1 所示：

由上表可以看出，起初随着反应时间的延长，产物酸值也随之增加，但等反应时间达到6.5h后，产物的酸值变化会缓慢。

这可能由于聚异丁烯仅能溶解千分之十的MA，因此二者之间的反应属于液液两相间的反应，马来酸酐液滴会先进行扩散到达二者的表面上，然后开始与聚异丁烯反应，同时进一步向聚异丁烯的内部去扩散，即进行内扩散或反应扩散。所以综合考虑反应时间选为6.5-7.5h。

3.3 聚异丁烯分子量对产物酸值的影响

在工业上实现量产的高活性聚异丁烯有三种，即数均分子量分别为1000、1300、2300的三种产品，高活性聚异丁烯的数均分子量不同，其末端的α端基含量也不尽相同，分别为85 %、80 %以及75 %。数均分子量以及α端基含量的不同，导致最终产物的酸值也不尽相同，因此为研究高活性聚异丁烯数均分子量对产物酸值的影响，我们在其他实验条件不变（反应时间 6.5-7.5h、反应温度为195-205 ℃、n（MA/PIB）=1.6、搅拌速率为300 r/min）的情况下，分别以三种不同数均分子量的高活性聚异丁烯为原料进行热加合反应，通过测定反应产物的酸值来考察数均分子量对产物的影响。

随着数均分子量增加，原料的粘度变大，不利于搅拌及加料。因此，综合考虑选用数均分子量为1000的高活性聚异丁烯为原料。

4 结语

进行多次试验合成工艺进行了优化，最后得到的较优工艺为：选用数均分子量为1000的高活性聚异丁烯，反应温度195-205℃、反应时间 6.5-7.5h、n（MA）/n（PIB）=1.6-1.7。在此工艺条件下合成的聚异丁烯丁二酸酐的酸值达到95±5mgKOH/g。

参考文献：

[1]刘爱东，赵华平，贾紫永，董云.聚异丁烯丁二酸酐类高分子乳化剂[J].化工管理，2014（27）：52+54.