การประยุกต์ใช้โพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงและน้ำหนักโมเลกุลต่ำ

โพลีไอโซบิวทิลีนเป็นคำทั่วไปสำหรับผลิตภัณฑ์โฮโมโพลีเมอร์ของไอโซบิวทีน (2-เมทิลโพรพีน) เนื่องจากวิธีการยุติสายโซ่ที่แตกต่างกันของพอลิไอโซบิวทีน มีพันธะคู่หลายประเภทที่ส่วนท้ายของโมเลกุลไอโซบิวทีนที่เกิดจากปฏิกิริยา: พันธะคู่ที่ถูกแทนที่แบบไบนารี (พันธะคู่ที่ปลายอัลฟา), พันธะคู่ที่ถูกแทนที่แบบไตรภาค และพันธะคู่ที่ถูกแทนที่แบบควอเทอร์นารี .

สัดส่วนของพันธะคู่ทดแทนประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิของปฏิกิริยา และระยะเวลาของปฏิกิริยา ยิ่งระยะเวลาปฏิกิริยานานเท่าไร การสร้างพันธะคู่ทดแทนควอเทอร์นารีและไตรนารีที่มีความเสถียรทางเคมีก็จะยิ่งง่ายขึ้นเท่านั้น เมื่อใช้อะลูมิเนียมไตรคลอไรด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา พันธะคู่ส่วนใหญ่ที่ส่วนท้ายของโมเลกุลไอโซบิวทีนที่เกิดจากปฏิกิริยาจะเป็นพันธะคู่ที่ถูกแทนที่แบบไตรภาค ตามด้วยพันธะคู่ที่ถูกแทนที่แบบควอเทอร์นารี และพันธะคู่ที่ถูกแทนที่แบบไบนารีจะมีค่าน้อยที่สุด (10%) . เมื่อใช้โบรอนไตรฟลูออไรด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา พันธะคู่ส่วนใหญ่ที่ส่วนท้ายของโมเลกุลไอโซบิวทีนที่เกิดจากปฏิกิริยาจะเป็นพันธะคู่ที่ถูกแทนที่แบบไบนารี (70% -85%) ตามด้วยพันธะคู่ที่ถูกแทนที่แบบไตรภาค และแบบควอเทอร์นารี พันธะคู่ที่ถูกแทนที่จะมีค่าน้อยที่สุด พอลิไอโซบิวทีนน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่มีพันธะคู่ที่ปลายอัลฟาสูงเรียกว่าโพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูง (HRPIB; HighlyReactivePolyisobutylene) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการประยุกต์ใช้งานหลายประเภท และสามารถใช้เป็นตัวกลางในการผลิตอนุพันธ์ต่างๆ นอกจากนี้ โพลิไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงยังมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในด้านวัตถุระเบิดแบบอิมัลชัน สารลดแรงตึงผิว สารทำความสะอาด และสารยับยั้งการเกิดสนิม

การประยุกต์ใช้โพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงได้เกือบจะแทรกซึมเข้าไปในทุกสาขาการใช้งานของโพลีไอโซบิวทีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (LPIB) แต่เนื่องจากต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้นของโพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงเมื่อเปรียบเทียบกับผลิตภัณฑ์ LPIB แบบดั้งเดิม ปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตที่มีฤทธิ์สูง สารช่วยกระจายตัวที่ปราศจากเถ้าโพลีไอโซบิวทีน, โพลีไอโซบิวทีนเอมีน ฯลฯ

1. สารช่วยกระจายตัวที่ปราศจากเถ้าโพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูง

สารช่วยกระจายตัวไร้เถ้าโพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการปรับปรุงของสารช่วยกระจายตัวไร้เถ้าโพลีไอโซบิวทีน [9-12] ซึ่งเป็นของสารช่วยกระจายตัวไร้เถ้าคลอรีนต่ำ มันถูกสังเคราะห์โดยกระบวนการเติมร้อนโดยใช้โพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูง, มาลิกแอนไฮไดรด์ และโพลีเอทิลีนโพลิเอมีนเป็นวัตถุดิบ นอกจากคุณสมบัติทั่วไปของผลิตภัณฑ์คลอรีนแล้ว ยังมีลักษณะดังต่อไปนี้: มีปริมาณคลอรีนต่ำ ซึ่งสามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น สีที่ปรากฏค่อนข้างสว่าง ความขุ่นต่ำ เข้ากันได้ดีกับสารเติมแต่ง เช่น ZDDP สารช่วยกระจายตัวที่ปราศจากเถ้าโพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงไม่ก่อให้เกิดสารตกค้างหรือควันสีน้ำเงินหลังการเผาไหม้ สารช่วยกระจายตัวที่ปราศจากเถ้าโพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงไม่มีคลอรีนและไม่ก่อให้เกิดไดออกซินที่เป็นอันตรายระหว่างการเผาไหม้

2. โพลีไอโซบิวทีนเอมีน

โพลีไอโซบิวทิลีนเอมีน (PIBA) เป็นสารลดแรงตึงผิวที่มีฤทธิ์สูงซึ่งผลิตโดยการใช้โพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงโดยมีการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่แคบมากเป็นวัตถุดิบหลัก ผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น คอมโพสิตออกซิเดชันเอมีนไฮโดรไลซิส เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตผงซักฟอกเบนซินรุ่นที่ 4 โพลีไอโซบิวทิลลามีนมีคุณสมบัติในการกระจายตัว ทำความสะอาด การแยกตัวออกจากกัน และคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ น้ำยาทำความสะอาดสำหรับน้ำมันเบนซินที่ผสมสูตรสามารถขจัดคราบสกปรกและคราบคาร์บอนบนชิ้นส่วนสำคัญของเครื่องยนต์ เช่น หัวฉีด วาล์วไอดี และห้องเผาไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการปล่อยไอเสียของเครื่องยนต์และการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง

มีกระบวนการผลิตโพลีไอโซบิวทีนเอมีนมากมาย โดยส่วนใหญ่ใช้โพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงโดยมีน้ำหนักโมเลกุล 1,000 เป็นวัตถุดิบหลัก

พอลิไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงจะเกิดปฏิกิริยาเติมสารต้านอนุมูลอิสระ Markovnikov กับก๊าซ HBr โดยมีเปอร์ออกไซด์อยู่เพื่อผลิตโพลีไอโซบิวทีนแบบโบรมีน ซึ่งจากนั้นสามารถเกิดปฏิกิริยาทดแทนนิวคลีโอฟิลิกกับแอมโมเนียเพื่อผลิตโพลีไอโซบิวทีนเอมีน

โพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงสามารถออกซิไดซ์ด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อเตรียมอีพอกซีโพลีไอโซบิวทีน ซึ่งสามารถไฮโดรไลซ์ด้วยเอทิลีนไดเอมีนเพื่อให้ได้โพลีไอโซบิวทีนเอมีน การวิจัยเชิงทดลองได้กำหนดกระบวนการเตรียมการที่เหมาะสมที่สุด: อุณหภูมิอิพอกซิเดชันที่ 80-85 องศา เวลาปฏิกิริยา 5-6 ชั่วโมง; อุณหภูมิสำหรับการไฮโดรไลซิสของเอมีนคือ 130-150 องศา และเวลาในการทำปฏิกิริยาคือ 6-8 ชั่วโมง

โพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงสามารถรับปฏิกิริยาคาร์บอกซิเลชันกับคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนที่ความดันและอุณหภูมิที่แน่นอนเพื่อให้ได้โพลีไอโซบิวทีนแอลกอฮอล์ ซึ่งจากนั้นสามารถทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียที่ความดันที่แน่นอนเพื่อผลิตโพลีไอโซบิวทีนเอมีน

3. อื่นๆ

พอลิไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงสามารถทำปฏิกิริยากับสารประกอบอะโรมาติกไฮดรอกซิล เช่น ฟีนอล เพื่อผลิตโพลีไอโซบิวทิล ไฮดรอกซีอะโรมาติก โดยมีอัตราการแปลงเพิ่มขึ้นอย่างมาก โพลิไอโซบิวทิลีนฟีนอลเป็นสารช่วยกระจายตัวที่ดี

พอลิไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ มากมาย ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการเตรียมกราฟต์และบล็อกต่างๆ ได้ การใช้งานใหม่ๆ จำนวนมากกำลังค่อยๆ ได้รับการพัฒนา เช่น สารทำให้เปียกแบบมัลติฟังก์ชั่น พอลิไอโซบิวทีน กลีเซอรอลเอสเตอร์ และพลาสติไซเซอร์ในวัสดุโพลีเมอร์

บริษัท Amoco Chemical ใช้โพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงเป็นพลาสติไซเซอร์ภายใน แทนที่สารตกตะกอนและลดการใช้ตัวทำละลาย ซึ่งช่วยลดปริมาณสารระเหยอินทรีย์และกลิ่นเคลือบ

สารเชื่อมต่อสำหรับการดัดแปลงการเติมโพลีเมอร์อินทรีย์สามารถเตรียมได้โดยการปลูกถ่ายโพลีไอโซบิวทีนที่มีฤทธิ์สูงและมาอิกแอนไฮไดรด์ สารเชื่อมต่อสามารถปรับปรุงความเข้ากันได้และการยึดเกาะของโพลีเมอร์อินทรีย์และสารตัวเติมอนินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีข้อดีของการไม่มีมลภาวะ การควบคุมอัตราการกราฟต์ที่แม่นยำ และช่วงการใช้งานที่กว้าง