[发明专利]一种聚异丁烯马来酸酐的制备方法

说明书

一种聚异丁烯马来酸酐的制备方法，包括：(1)将聚异丁烯、酸催化剂和过氧化物催化剂制为复合催化剂包。(2)将剩余量的聚异丁烯加入到反应器中，搅拌和、升温，并用惰性气体吹扫置换空气，使得反应器内处于“微正压”状态。(3)将熔融液体状态的马来酸酐和(1)所述的催化剂包同时通过增压泵向步骤(2)所述的反应器中连续滴加数小时，继续反应。(4)降温，将反应器压力卸压至常压，气提数小时，最终得到聚异丁烯马来酸酐。本发明提高了马来酸酐在聚异丁烯中的溶解度，克服了传统工艺中一次性加入而产生的焦烧和结焦等缺陷。

技术领域

本发明涉及一种聚异丁烯马来酸酐的合成方法，尤其涉及一种微正压自由基法制备聚异丁烯马来酸酐的工艺，属于润滑油添加剂技术领域。

背景技术

聚异丁烯马来酸酐(简称PIBSA)作为一种重要的化工中间体原料，其衍生的下游产品广泛应用于乳化炸药、表面活性剂、润滑油添加剂等行业。聚异丁烯丁二酰亚胺型无灰分散剂是目前使用较广泛和使用量最多的一种润滑油无灰分散剂，其主要由三个不同的基团组成：烃基部分、极性基团和一个连接基团。其制备工艺主要包括烃化和胺化过程：(1)烃化过程：聚异丁烯与马来酸酐反应生成聚异丁烯马来酸酐；(2)胺化过程：PIBSA通过与极性基团多乙烯多胺(通常为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺)反应制得单、双和多聚异丁烯丁二酰亚胺。PIBSA作为制备无灰分散剂的中间体，其结构和性质直接决定了后续胺化反应的成败。目前PIBSA的烃化工艺主要有“氯化烃化法”、“热加合法”、“氧化～自由基氢化法”、“自由基一步法”和“酸催化法”等。

其中“氯化烃化法”是制备PIBSA最早也是最传统的工艺，上世纪广泛应用于工业生产，US3172892、US3231587、FR2321508等专利公布了其制备过程。该工艺最突出的优点是对原料(PIB)本身的活性要求较低，反应温度低、反应时间短。但由于生产过程中引入了氯气，为防止氯气腐蚀设备而使用特种合金材料制造反应容器，且维护繁琐，增加了生产成本，另外产品中的游离氯含量较高，尤其作为润滑油添加剂在汽车发动机上使用，造成环境污染。随后PIBSA的烃化工艺经历了从“氯化法”到“热加合法”的发展过程。

EP0355895B1、EP0623631、EP0629638、US3361673A、US4472588、US4599433等专利公布了一种采用“热加合法”制备聚异丁烯马来酸酐的方法，其工艺特点为反应温度高、反应时间长、反应过程易发生不饱和酸聚合、聚烯烃和不饱和酸共聚、烯烃齐聚、烯烃共聚和不饱和酸高温分解等副反应，最后焦烧形成不溶性焦油状副产物，导致其转化度较低，颜色较深等不利影响。

另外，近年来许多添加剂公司提出了“自由基法”制备聚异丁烯马来酸酐的合成工艺(EP0014288A1、US5319030、EP0744413A2、EP0624602B1、EP0744413B1、JP2004256668A、CN200810011482)，此类工艺特点是采用自由基引发剂作为催化剂，促进聚异丁烯和马来酸酐进行反应，反应温度低，周期短，结焦少。CN200810011482公开了一种采用自由基法制备聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂的方法，其直接将过氧化物催化剂滴加到反应器中，而没有采取无氧处理，过氧化物催化剂极易挥发，蒸汽与空气易形成爆炸性混合物，存在安全隐患。

US5420207、EP014288、US3819660、US5777025、US20040102338公开了一种用有机酸催化工艺制备聚烯基琥珀酸酐，该工艺简单、操作方便、反应时间短、产品氧化变色程度小、杂质少，并且有机酸可以不用除去，如长链烷基苯磺酸本身就是一种油溶性物质，是润滑油清净剂合成中的中间体，但该工艺的反应温度在200℃以上，所以反应能耗高。

CN201510355725提供了一种聚异丁烯丁二酸酐的制备方法，先将高活性聚异丁烯与原料酸在惰性气体保护的条件下加热进行反应得到中间体，然后在所述中间体中加入自由基引发剂与原料酸，得到聚异丁烯丁二酸酐。