黃正華

摘 要：文中分析了聚異丁烯丁二酸酐的合成工藝探討，其中主要探討了如何合成質(zhì)量較好的聚異丁烯丁二酸酐工藝技術(shù)。通過(guò)試驗(yàn)分析，選擇了適宜的原材料、較優(yōu)的工藝路線(xiàn)，合成出了質(zhì)量較優(yōu)的聚異丁烯丁二酸酐中間體。

關(guān)鍵詞：中間體;質(zhì)量;合成工藝

1 引言

聚異丁烯丁二酸酐（簡(jiǎn)稱(chēng)烯酐 PIBSA）是一類(lèi)重要的化工中間體，它可以作為表面活性劑應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中，它可以和多烯多胺或多元醇等物質(zhì)反應(yīng)生成一類(lèi)應(yīng)用廣泛的非離子表面活性劑。還可以作為一類(lèi)重要的乳化炸藥用乳化劑即聚異丁烯丁二酰亞胺及其衍生物的原料，所以，這個(gè)制備技術(shù)一直以來(lái)受關(guān)注度很強(qiáng)。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

①將一定數(shù)均分子量的高活性聚異丁烯以及順丁烯二酸酐按一定的物質(zhì)的量比加入到四口燒瓶中，通入氮?dú)?，然后開(kāi)始加熱攪拌;

②先升溫至65 ℃，在此溫度下攪拌約1h以保證聚異丁烯和順丁烯二酸酐混合均勻，然后繼續(xù)升溫至200℃，在此溫度下反應(yīng)若干小時(shí);

③反應(yīng)結(jié)束后，降溫到室溫再加入適量異丙醚溶解產(chǎn)物，過(guò)量的馬來(lái)酸酐會(huì)析出，過(guò)濾，使用蒸發(fā)儀除去異丙醚，將得到的產(chǎn)物放在真空干燥箱內(nèi)85℃烘10小時(shí)以除去殘留的微量順丁烯二酸酐，最后得到粗產(chǎn)物;

④為方便對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析，將粗產(chǎn)物通過(guò)柱層析法進(jìn)行提純，粗產(chǎn)物用少量的異丙醚溶解后上樣，先使用體積比為10：1的甲基四氫呋喃/甲乙酮混合溶劑進(jìn)行溶解，可將未反應(yīng)的聚異丁烯清出。然后調(diào)整甲基四氫呋喃與甲乙酮的體積比，即加大甲乙酮的體積從而將產(chǎn)物沖下，最后得到較純的聚異丁烯丁二酸酐。

3 生產(chǎn)工藝影響因素

3.1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物酸值的影響

為研究反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物酸值的影響，我們?cè)谄渌麑?shí)驗(yàn)條件不變（nMA：nPIB=1.6、反應(yīng)時(shí)間為5h、攪拌速率為300 r/min）、反應(yīng)溫度為140～220 ℃的情況下進(jìn)行熱加合反應(yīng)，要考察反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的影響就要通過(guò)測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)物的酸值。

由于酸值的定義是中和1g產(chǎn)物所需的氫氧化鉀毫克數(shù)，酸酐接在PIB末端的越多，產(chǎn)物的酸值就會(huì)越大，因此酸值也可以從側(cè)面反映所需產(chǎn)物的產(chǎn)率。

可以看出，一定要提高溫度這樣才有利于烴化反應(yīng)的進(jìn)行，當(dāng)產(chǎn)物的酸值開(kāi)始出現(xiàn)下降時(shí)，溫度一定是超過(guò)了200 ℃。所以，全面考慮溫度為195-205℃，這樣烴化反應(yīng)的較佳。

3.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物酸值的影響

為研究反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物酸值的影響，我們?cè)谄渌麑?shí)驗(yàn)條件不變（nMA：nPIB=1.6、反應(yīng)溫度為198℃、攪拌速率為300 r/min）、反應(yīng)時(shí)間為4～10h的情況下進(jìn)行熱加合反應(yīng)，通過(guò)測(cè)試反應(yīng)產(chǎn)物的酸值來(lái)考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物的影響。

具體結(jié)果如下表1 所示：

由上表可以看出，起初隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)物酸值也隨之增加，但等反應(yīng)時(shí)間達(dá)到6.5h后，產(chǎn)物的酸值變化會(huì)緩慢。

這可能由于聚異丁烯僅能溶解千分之十的MA，因此二者之間的反應(yīng)屬于液液兩相間的反應(yīng)，馬來(lái)酸酐液滴會(huì)先進(jìn)行擴(kuò)散到達(dá)二者的表面上，然后開(kāi)始與聚異丁烯反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)一步向聚異丁烯的內(nèi)部去擴(kuò)散，即進(jìn)行內(nèi)擴(kuò)散或反應(yīng)擴(kuò)散。所以綜合考慮反應(yīng)時(shí)間選為6.5-7.5h。

3.3 聚異丁烯分子量對(duì)產(chǎn)物酸值的影響

在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的高活性聚異丁烯有三種，即數(shù)均分子量分別為1000、1300、2300的三種產(chǎn)品，高活性聚異丁烯的數(shù)均分子量不同，其末端的α端基含量也不盡相同，分別為85 %、80 %以及75 %。數(shù)均分子量以及α端基含量的不同，導(dǎo)致最終產(chǎn)物的酸值也不盡相同，因此為研究高活性聚異丁烯數(shù)均分子量對(duì)產(chǎn)物酸值的影響，我們?cè)谄渌麑?shí)驗(yàn)條件不變（反應(yīng)時(shí)間 6.5-7.5h、反應(yīng)溫度為195-205 ℃、n（MA/PIB）=1.6、攪拌速率為300 r/min）的情況下，分別以三種不同數(shù)均分子量的高活性聚異丁烯為原料進(jìn)行熱加合反應(yīng)，通過(guò)測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)物的酸值來(lái)考察數(shù)均分子量對(duì)產(chǎn)物的影響。

隨著數(shù)均分子量增加，原料的粘度變大，不利于攪拌及加料。因此，綜合考慮選用數(shù)均分子量為1000的高活性聚異丁烯為原料。

4 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)行多次試驗(yàn)合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化，最后得到的較優(yōu)工藝為：選用數(shù)均分子量為1000的高活性聚異丁烯，反應(yīng)溫度195-205℃、反應(yīng)時(shí)間 6.5-7.5h、n（MA）/n（PIB）=1.6-1.7。在此工藝條件下合成的聚異丁烯丁二酸酐的酸值達(dá)到95±5mgKOH/g。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉愛(ài)東，趙華平，賈紫永，董云.聚異丁烯丁二酸酐類(lèi)高分子乳化劑[J].化工管理，2014（27）：52+54.