一）聚異丁烯的原料及生產(chǎn)

聚異丁烯是異丁烯(2-甲基丙烯)的均聚物和共聚物產(chǎn)品的總稱。液相催化裂化和催化重整生產(chǎn)汽油或石腦油裂解生產(chǎn)乙烯單體會(huì)產(chǎn)生碳四副產(chǎn)品，異丁烯便來(lái)自于此。

在除去碳四副產(chǎn)品中的丁二烯后，其主要成分是丁烯、丁烷和異丁烯的混合物，用硫酸抽提，然后將提取物送入換熱器加熱，使反應(yīng)逆轉(zhuǎn)，把硫酸分離，便可得到高純度的異丁烯。

高純度異丁烯用于丁基橡膠、烷基化和某些異丁烯聚合物領(lǐng)域，純度不高的材料則應(yīng)用于其它領(lǐng)域。這些材料通常含有少量1-丁烯和2-丁烯，而且在用于 制備異丁烯聚合物時(shí)可能會(huì)被稱作聚丁烯。生產(chǎn)汽油的液相催化裂化和催化重整及生產(chǎn)乙烯的石腦油裂解工藝的廣泛應(yīng)用使異丁烯供應(yīng)經(jīng)常過(guò)剩。

有兩種聚合物商品常被稱為聚異丁烯。一種是丁基橡膠——異丁烯和1-3%的異戊二烯的共聚物。約有半數(shù)的丁基橡膠被加工成鹵丁橡膠后拓寬了交聯(lián)的選 擇范圍。這類材料因氣密性好而廣泛應(yīng)用于輪胎和其它充氣領(lǐng)域。丁基橡膠曾經(jīng)是異丁烯的最主要需求流向，但實(shí)心輪胎的發(fā)展降低了該領(lǐng)域的需求。目前全球的丁 基橡膠總產(chǎn)能為約61萬(wàn)噸，其中拜耳和巴斯夫占據(jù)了80%以上的產(chǎn)能。丁基橡膠與聚異丁烯在膠粘劑、密封劑、填料等方面的應(yīng)用有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

另一類聚異丁烯商品是分子量在350到一千萬(wàn)之間的均聚物。一般來(lái)說(shuō)，聚異丁烯分為低分子聚異丁烯、中分子聚異丁烯和高分子聚異丁烯。分子量在 350到3500之間的材料稱低分子量聚異丁烯，分子量在一萬(wàn)到十萬(wàn)之間為中分子量產(chǎn)品，分子量在十萬(wàn)至一千萬(wàn)之間的為高分子量產(chǎn)品。分子量在三萬(wàn)以下的 產(chǎn)品通常呈液態(tài)，分子量較高的材料則呈固態(tài)。只有部分生產(chǎn)商生產(chǎn)全系列分子量產(chǎn)品，大多數(shù)生產(chǎn)商只生產(chǎn)低分子量聚異丁烯。

聚異丁烯均聚產(chǎn)品是在5-50℃的溫度范圍內(nèi)，由三氯化鋁或三氟化硼催化異丁烯在烴類或鹵化溶劑中聚合而成。所采用的異丁烯的純度通常取決于所生產(chǎn)的聚異丁烯的類型。

當(dāng)使用三氯化鋁作催化劑時(shí)，反應(yīng)生成的異丁烯分子末端的雙鍵會(huì)有很多類型。其中大多數(shù)是三元取代雙鍵，其次是四元取代雙鍵，二元取代雙鍵最少。各種 類型取代雙鍵所占的比例取決于催化劑的性能，反應(yīng)溫度和反應(yīng)周期。反應(yīng)周期越長(zhǎng)越容易生成化學(xué)穩(wěn)定性較好的四元和三元取代雙鍵。

使用三氟化硼作催化劑需要高純度的異丁烯原料，生成產(chǎn)品中的二元取代雙鍵比例高達(dá)75—85％，三元取代雙鍵次之，四元取代雙鍵最少。此類聚異丁烯產(chǎn)品被 某些生產(chǎn)商稱為高活性聚異丁烯(HR—PIB)或高純度聚異丁烯(HP—PIB)。高活性聚異丁烯在很多應(yīng)用領(lǐng)域作用突出，可用作生產(chǎn)多種衍生物的中間 體。

二）聚異丁烯的應(yīng)用

不同廠家的聚異丁烯不能直接互換使用。碳四原料來(lái)源和生產(chǎn)工藝的差異使得各廠商產(chǎn)品具有不同的粘度等級(jí)，閃點(diǎn)和分子量，不同粘度等級(jí)范圍的產(chǎn)品用途也不相同。

1、潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑油及燃料油添加劑
潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑油添加劑、汽柴油添加劑占據(jù)了聚異丁烯75-80％的終端市場(chǎng)份額。而清凈劑和分散劑又占據(jù)了潤(rùn)滑油添加劑業(yè)務(wù)量的35-40％。大部分分散劑產(chǎn)品是以聚異丁烯或其丁二酰亞胺及其它化學(xué)衍生物為主要成分。

1）潤(rùn)滑油及燃料油清凈劑

聚異丁烯二元取代雙鍵與馬來(lái)酸酐加熱至150-250℃可反應(yīng)生成聚異丁烯丁二酸酐(PIBSA)。當(dāng)馬來(lái)酸酐過(guò)量時(shí)，PIBSA末端的雙鍵會(huì)與馬來(lái)酸酐分子反應(yīng)生成聚異丁烯二丁二酸酐。

聚異丁烯丁二酸酐與三乙撐三胺等多胺反應(yīng)可生成聚異丁烯聚丁二酰亞胺——一種可用作發(fā)動(dòng)機(jī)油無(wú)灰分散劑或燃油清凈劑的化合物。發(fā)動(dòng)機(jī)油無(wú)灰分散劑活性基團(tuán)含量很高，鹵素含量低，熱氧化穩(wěn)定性能優(yōu)異，能在所有類型發(fā)動(dòng)機(jī)中長(zhǎng)期發(fā)揮卓越性能，從而延長(zhǎng)換油周期。

聚異丁烯丁二酸酐和季戊四醇或三羥甲基丙烷等多元醇反應(yīng)生成的聚異丁烯丁二酸酯也可用作分散劑，二元取代雙鍵基團(tuán)含量高的聚異丁烯與苯酚反應(yīng)生成的聚異丁烯苯酚是另一種分散劑。

由聚異丁烯制成的乘用車和重負(fù)荷機(jī)油清凈劑可為發(fā)動(dòng)機(jī)提供腐蝕保護(hù)。清凈劑用于汽油和柴油燃料中則可以保持噴射系統(tǒng)清潔。

2）潤(rùn)滑油增稠劑

潤(rùn)滑油中加入聚異丁烯增稠劑可增加潤(rùn)滑性，控制積垢，減少排煙，防止排氣系統(tǒng)阻塞，增強(qiáng)抗磨保護(hù)。齒輪油，二沖程機(jī)油，金屬加工液和潤(rùn)滑脂配方中添加的聚異丁烯可以調(diào)節(jié)粘度，改善低溫性能，增強(qiáng)粘附性并有助于清凈燃燒。

二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于小型摩托車，機(jī)動(dòng)腳踏兩用車，踏板車和鏈鋸，舷外馬達(dá)等設(shè)備。此類發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油可能用10-40％比重的聚異丁烯作為基 本成分，或者用10-20%比重的聚異丁烯直接代替光亮油。在小發(fā)動(dòng)機(jī)油里面，聚異丁烯由于具有比光亮油好得多的清凈性，能夠更好的保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，排放更加 環(huán)保。

全球范圍內(nèi)28％的光亮油用于生產(chǎn)齒輪油，13%用于制造重負(fù)荷柴油機(jī)油，12%用于乘用車機(jī)油，11%用于工藝油，9%用于潤(rùn)滑脂，8%用于船用 油，7%用于液壓油，12%用于其它領(lǐng)域。北美和歐洲的I類油產(chǎn)能持續(xù)縮減導(dǎo)致光亮油供應(yīng)越來(lái)越緊張。預(yù)計(jì)到2015年全球的光亮油供給會(huì)減少 10%，1995到2005年間，全球光亮油年供應(yīng)能力共損失了408800噸。目前全球每年的光亮油需求為330萬(wàn)噸，供給每年減少10%意味著20年 后年供給能力將損失740950噸。預(yù)計(jì)光亮油供應(yīng)短缺會(huì)嚴(yán)重影響車輛和工業(yè)齒輪油，單級(jí)機(jī)油和船用油市場(chǎng)。

可替代潤(rùn)滑油配方中的光亮油是聚異丁烯的一大亮點(diǎn)。聚異丁烯替代光亮油不是簡(jiǎn)單的決策經(jīng)濟(jì)，而是光亮油、溶劑精制中性油與聚異丁烯價(jià)格的平衡行為。 2006年新加坡每噸光亮油約一千美元，每噸聚異丁烯約一千五百美元，而去年底每噸溶劑精制中性油約九百美元。光亮油和溶劑精制中性油的價(jià)差越大，聚異丁 烯替代光亮油的可能就越大。由于要達(dá)到同樣效能所需聚異丁烯的體積比光亮油少，因而需要補(bǔ)加溶劑中和油保持潤(rùn)滑油體積一致。光亮油和溶劑中和油的價(jià)差增大 使2006年出現(xiàn)了換用聚異丁烯提高成本效率的時(shí)期。

2、工業(yè)用途

聚異丁烯的第二大用途是用于膠粘劑，填料和密封劑配方中。其用量約占全球總消費(fèi)量的13-15％。聚異丁烯尤其適用于對(duì)潮濕敏感和要求不溶于水的環(huán)境。通 常低分子量聚異丁烯被用作增粘劑或增塑劑，而中高分子量聚異丁烯則被用來(lái)調(diào)節(jié)彈性，延伸性，內(nèi)聚力和氣密性。聚異丁烯產(chǎn)品耐老化性能比橡膠基產(chǎn)品好，粘性 持久，可用于其他高聚物無(wú)法黏附的表面。

聚異丁烯在壓敏膠粘劑(PSA)，熱熔膠粘劑(HMA)和熱熔壓敏膠粘劑(HMPSA)配方中展現(xiàn)了持久的粘性，能與膠粘劑中的樹脂，彈性體和溶劑 相溶，顏色和化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定性能好。添加了聚異丁烯的膠粘劑用于紙層薄板、標(biāo)簽、醫(yī)用繃帶；紙張、薄膜、箔片和工業(yè)膠帶領(lǐng)域。聚異丁烯可用作滲透皮膚的藥片 和塊狀硅封壓敏膠粘劑配方，聚異丁烯還可用作熱熔膠粘劑增粘劑、增塑劑和增濕劑。

膠粘劑最大的終端用途是在包裝產(chǎn)品、木材加工和裝配線領(lǐng)域。近年來(lái)全球膠粘劑發(fā)展很不平衡，亞太地區(qū)的年增長(zhǎng)率高達(dá)7-8％，而歐洲和北美的發(fā)達(dá)國(guó)家年增長(zhǎng)率只有1-2%。

自從2000年以來(lái)，亞太地區(qū)已成為波紋容器和折疊紙盒等紙板包裝產(chǎn)品的最大產(chǎn)區(qū)，亞太地區(qū)的波紋容器出貨量在以每年10.9%的速度增長(zhǎng)，而歐洲和北美卻只為1.7%和0.9%。亞太地區(qū)的高速增長(zhǎng)主要?dú)w功于中國(guó)家用電器、手動(dòng)工具、電話、電視機(jī)、DVD播放機(jī)、照相機(jī)和玩具等消費(fèi)品制造的發(fā)展。 中國(guó)已成為臥室和飯廳設(shè)備的主要產(chǎn)區(qū)，制造和出口裝船包裝這類設(shè)備要使用膠粘劑。

填充密封劑由載色劑，填料和色素組成，其中的載色劑可能含有彈性體、催干油、增塑劑、增濕劑、溶劑、干燥劑和催化劑。填料是諸如黏土，硅土和滑石粉等能使 配方有形的材料。在密封劑中添加聚異丁烯可增強(qiáng)用來(lái)產(chǎn)生內(nèi)聚力和類橡膠性能的彈性體的塑性。聚異丁烯作為主要的載色劑能使填料濕潤(rùn)凝固。聚異丁烯填充密封 劑配方能提高粘性和耐候性，改善抗水性和氧化穩(wěn)定性。聚異丁烯因?yàn)榫哂袃?yōu)異的阻隔性能和低溫彈性而被用作窗戶密封劑的原料聚合物。

含有聚異丁烯的膠帶可防止地下或水下環(huán)境對(duì)管道的腐蝕。含有礦物油，石蠟，熱塑性彈性體和低密度聚乙烯的聚異丁烯基化合物灌注到光纜中可提高電纜的抗電壓擊穿，防潮和自愈合性能。

高分子量聚異丁烯用于房頂薄膜中能保護(hù)建筑遠(yuǎn)離雨水和融雪。

聚異丁烯還可作為增粘劑用于聚乙烯黏附包裝膜配方中。用聚異丁烯做添加劑可增強(qiáng)熱塑性塑料和薄膜性能，降低成本。聚異丁烯可作為加工助劑和增塑劑用于聚乙烯，高壓聚苯乙烯（HIPS），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）和改性澆鑄聚丙烯薄膜中。聚異丁烯還可作為增塑增容劑用于包括天然橡膠，丁 基橡膠，聚異戊二烯，聚丁二烯和苯乙烯-丁二烯（SBR）橡膠在內(nèi)的多種硫化彈性體中。聚異丁烯還可增強(qiáng)丁基橡膠或三元乙丙橡膠改性丁基橡膠材質(zhì)的屋頂和 管道包覆材料的塑性。含有熱塑性嵌段共聚物的瀝青質(zhì)覆頂材料和膠粘劑也用聚異丁烯增強(qiáng)塑性，低溫彈性和黏附性。

絕緣的聚異丁烯在電學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。聚異丁烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)，低氯含量和高純度有效的阻止了其在電應(yīng)力下的氧化和氣體析出。

低分子量聚異丁烯可作為給注模和擠壓塑料制品著色的色素的載體。高分子量聚異丁烯則可作為水性分散體系的減阻劑改善管道中原油和其他烴類產(chǎn)品的流動(dòng)性。

三）聚異丁烯行業(yè)現(xiàn)狀與未來(lái)展望

2007年初全球的聚異丁烯產(chǎn)能超過(guò)一百萬(wàn)噸。

英力士（Ineos Group）低聚物公司的裝置產(chǎn)能居行業(yè)首位，其美國(guó)印第安納州Whiting和法國(guó)Lavera兩座工廠的總產(chǎn)能為每年20萬(wàn)噸。然而在英力士近日宣布投資于Whiting基礎(chǔ)建設(shè)前，有限的原材料阻礙了英力士全力生產(chǎn)。英力士低聚物公司正在為改善原料供給進(jìn)行印第安納州Whiting工廠基建升級(jí)改 造。這座原來(lái)的BP工廠年產(chǎn)能為12萬(wàn)噸，2005年一群個(gè)體投資者收購(gòu)了BP旗下的Innovene公業(yè)務(wù)并將其更名為英力士，但BP仍然繼續(xù)為這座工 廠提供原料。

潤(rùn)英聯(lián)以包括與錦州石化的合資項(xiàng)目——錦州精聯(lián)潤(rùn)滑油添加劑有限公司在內(nèi)的每年17萬(wàn)產(chǎn)能緊隨英力士之后。

將與中石化的合資項(xiàng)目——路博潤(rùn)蘭煉添加劑公司包括在內(nèi)，路博潤(rùn)每年161000噸的產(chǎn)能位居全球第三。
巴斯夫于1931年取得聚異丁烯工藝專利，其Oppanol商標(biāo)產(chǎn)品于1937年投入商業(yè)生產(chǎn)。位于比利時(shí)安特衛(wèi)普和德國(guó)路德維希港的兩套裝置每年9萬(wàn)噸的總產(chǎn)能使巴斯夫成為全球第四大聚異丁烯生產(chǎn)商。

路博潤(rùn)和潤(rùn)英聯(lián)生產(chǎn)的聚異丁烯只對(duì)特定用戶供應(yīng)。而另一主要添加劑生產(chǎn)商——雪佛龍奧倫耐美國(guó)路易斯安那州Belle Chasse廠的產(chǎn)品則同時(shí)進(jìn)行專供和商業(yè)銷售。

聚異丁烯在二沖程機(jī)油配方中表現(xiàn)出來(lái)的低煙灰性質(zhì)使得摩托車成為聚異丁烯主要的市場(chǎng)流向。印度是全球第二大摩托車生產(chǎn)國(guó)。2005年四月到2006年三月之間，印度共生產(chǎn)了970萬(wàn)輛車，其中79%是摩托車。印度摩托車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)必將推動(dòng)聚異丁烯需求的上揚(yáng)。

盡管亞洲聚異丁烯終端市場(chǎng)需求每年8-10％的增長(zhǎng)速度為全球最高，但亞洲地區(qū)不到２０萬(wàn)噸的產(chǎn)能卻低于北美的405000噸和歐洲的399000噸。

06年聚異丁烯市場(chǎng)供應(yīng)非常緊張，工廠大規(guī)模停產(chǎn)檢修，生產(chǎn)商們無(wú)法及時(shí)向新客戶供貨。生產(chǎn)商們已開始擴(kuò)充產(chǎn)能，幾個(gè)擴(kuò)能項(xiàng)目將在今后三年內(nèi)上馬。

2008到2009年間，中國(guó)的產(chǎn)能將達(dá)到85000噸。中國(guó)石油吉林化工集團(tuán)公司去年12月已將其吉林精細(xì)化工廠產(chǎn)能擴(kuò)充到每年24500噸。該公司聲稱會(huì)在2008年之前再擴(kuò)能25000噸。

中石化與巴斯夫的合資工廠——揚(yáng)子巴斯夫有限公司正在南京新建年產(chǎn)能六萬(wàn)噸的聚異丁烯衍生物項(xiàng)目。但巴斯夫方面未透露該項(xiàng)目的未來(lái)產(chǎn)能。

韓國(guó)大林也在去年12月將麗川的聚異丁烯產(chǎn)能從每年55000噸擴(kuò)充到65000噸。

在美國(guó)，位于休斯敦的得克薩斯石化公司目前每年65000噸的產(chǎn)能將在2008年之前增加一倍。

歐洲只有巴斯夫的德國(guó)路德維希港裝置擴(kuò)能，該裝置的中分子量聚異丁烯產(chǎn)能將在2007年中期之前達(dá)到每年18000噸。

在經(jīng)歷了多年的停滯后，以亞洲為代表的添加劑行業(yè)似乎又開始了發(fā)展。添加劑行業(yè)整合使聚異丁烯生產(chǎn)商們?cè)?998到2002年間共關(guān)停了20到25 萬(wàn)噸的裝置。現(xiàn)在這些關(guān)停的裝置正在重啟。2007到2009年間，聚異丁烯產(chǎn)能將約新增156000噸，聚異丁烯供應(yīng)緊張的局面有望緩解。