聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂生产与应用 □ 陈勇
□ 陈勇 聚异丁烯丁二酰亚胺（以下简称丁二酰亚胺）是目前用途最广泛、
聚异丁烯丁二酰亚胺（以下简称丁二酰亚胺）是目前用途最广泛、用量最多的一种无灰分散剂。由于其具有良好的低温分散、增溶和一定的高温分散作用，能有效抑制低温油泥的形成，因此，广泛用于调配汽车发动机油、铁路内燃机车用油、船用内燃机油、航空发动机油和二冲程机油等内燃机油。 国内从６０年代末开始试制丁二酰亚胺分散剂，于８０年代初在
国内从６０年代末开始试制丁二酰亚胺分散剂，于８０年代初在兰州炼油化工总厂进行工业生产。８０年代中期锦州石油化工公司炼油厂从美国Ｌｕｂｒｉｚｏｌ公司引进了１套 １万ｔ／ａ的生产技术与装置。兰炼与锦炼都是采用氯化烃化工艺。１９９６年３月，由北京石油化工科学研究院开发的直接热加合工艺在苏州特种油品厂（现为苏州特种化学品有限公司）实现工业化。目前，苏州特种油品厂的热加合产品已发展到单、双丁二酰亚胺和高分子量丁二酰亚胺３个品种。 丁二酰亚胺无灰分散剂的生产主要由烃化和胺化两步反应组成。
丁二酰亚胺无灰分散剂的生产主要由烃化和胺化两步反应组成。第一步，分子量８００～２５００的聚异丁烯（ＰＩＢ）与顺丁烯二酸酐（ＭＡ）反应制得聚异丁烯丁二酸酐（ＰＩＢＳＡ），主要有氯化烃化、直接热加合、催化热加合３种工艺。第二步，ＰＩＢＳＡ再与不同比例的多乙烯多胺（通常为三乙烯四胺、四乙烯五胺）反应制得单、双和多聚异丁烯丁二酰亚胺。 一、生产方法
一、生产方法 １．氯化烃化法
１．氯化烃化法 通常丁二酰亚胺生产工艺的不同是指烃化工艺的区别。氯化烃化
通常丁二酰亚胺生产工艺的不同是指烃化工艺的区别。氯化烃化法是指ＰＩＢ与ＭＡ在氯气的存在下缩合生成ＰＩＢＳＡ。在氯化烃化反应中，ＭＡ可能存在两种竞争性反应可生成烯酐和树脂。因而通氯速度和反应温度应适当，以避免ＭＡ分解和缩合，生成深色胶状物质。另外，ＭＡ或Ｃｌ２与ＰＩＢ的摩尔比对该反应也有重要影响。 将上述ＰＩＢＳＡ与一定量的稀释油（也可用二甲苯等溶剂）混
将上述ＰＩＢＳＡ与一定量的稀释油（也可用二甲苯等溶剂）混合，与多乙烯多胺（如三乙烯四胺、四乙烯五胺或混合多乙烯多胺）在一定温度下进行胺化反应，然后抽真空脱水，此时再经过滤即得产品。 丁二酰亚胺无灰分散剂的品种主要取决于ＰＩＢ的分子量、与Ｐ
丁二酰亚胺无灰分散剂的品种主要取决于ＰＩＢ的分子量、与ＰＩＢＳＡ反应的多乙烯多胺的加入量和多乙烯多胺的品种。 氯化烃化法的最大优点是对原料ＰＩＢ的活性要求低，且反应温
氯化烃化法的最大优点是对原料ＰＩＢ的活性要求低，且反应温度低，但生产过程中需使用腐蚀性和毒性极强的Ｃｌ２。 ２．直接热加合法
２．直接热加合法 直接热加合法是指高活性ＰＩＢ与ＭＡ在不用任何催化剂的情况
直接热加合法是指高活性ＰＩＢ与ＭＡ在不用任何催化剂的情况下缩合生成ＰＩＢＳＡ，其胺化工艺同前所述。该法的最大优点是不使用Ｃｌ２，但必须使用端烯含量７０％以上的高活性ＰＩＢ，原料成本相对较高。随着国外高活性ＰＩＢ的大规模生产，加上该法污染小及产品中氯含量低等优势，预计今后直接热加合法会得到比较快的发展。 ３．催化热加合法
３．催化热加合法 催化热加合法是指普通或高活性ＰＩＢ与ＭＡ在少量促进剂作用
催化热加合法是指普通或高活性ＰＩＢ与ＭＡ在少量促进剂作用下缩合生成ＰＩＢＳＡ。促进剂通常采用过氧化物。该法兼有氯化烃化法和直接热加合法的部分优点，但必须注意过氧化物的使用安全。 二、主要应用
二、主要应用 一般而言，单丁二酰亚胺氮含量高，低温分散性较好，但热氧化
一般而言，单丁二酰亚胺氮含量高，低温分散性较好，但热氧化稳定性较差；双丁二酰亚胺具有很好的热氧化稳定性，其氮含量较低，低温分散性比单丁二酰亚胺差，但仍有较好的分散作用。高分子量丁二酰亚胺则兼有良好的热稳定性和高、低温分散性。 １．内燃机油添加剂
１．内燃机油添加剂 到目前为止，丁二酰亚胺分散剂仍是车用汽油机油、柴油机油的
到目前为止，丁二酰亚胺分散剂仍是车用汽油机油、柴油机油的主要添加剂之一，其用量一般为１％～６％，主要作用是抑制低温油泥、高温积炭和漆膜生成。丁二酰亚胺也是多级铁路内燃机车油的主要添加剂。据报道，双丁二酰亚胺具有较好的热稳定性、氧化安定性、高温分散性，更适合于多级四代油。 由于船用油尤其是中速机油和系统油不免要受到水的污染，而丁
由于船用油尤其是中速机油和系统油不免要受到水的污染，而丁二酰亚胺的抗乳化性能相对较差，因此，无灰剂的用量相对较少，且要注意品种选择。 丁二酰亚胺也是二冲程发动机油至关重要的添加剂，无灰分散剂
丁二酰亚胺也是二冲程发动机油至关重要的添加剂，无灰分散剂对二冲程油燃烧产生的漆膜、积炭和排气管内的沉积物有很好的胶溶和分散作用。 ２．燃油清净剂
２．燃油清净剂 燃油清净剂包括汽油和柴油清净剂，发达国家已普遍推广使用，
燃油清净剂包括汽油和柴油清净剂，发达国家已普遍推广使用，国内目前以汽油清净剂为主（柴油清净剂尚处研制、试生产阶段）。汽油清净剂是一种具有清洁、保洁、抗氧、破乳和防锈性能的多功能添加剂。丁二酰亚胺与酰胺、聚醚胺、聚异丁烯胺是目前公认的４类汽油清净剂，丁二酰亚胺添加量为５％～４５％，不过，最适合的丁二酰亚胺应是采用热烃化工艺生产的（因其不含氯）。我国汽油清净剂研制、应用起步较晚，但发展较快，目前已有第３代进气阀沉积物清净剂（国外已发展到第４代燃烧室积炭清净剂）。在国家技术监督局颁布的ＧＢ－１７９３０－１９９９《车用无铅汽油》标准中已明确规定必须加入有效的清净剂，因而我国燃油清净剂市场前景广阔。 ３．炸药乳化剂
３．炸药乳化剂 油包水型乳化剂是乳化炸药缺一不可的关键组分。在国内外乳化
油包水型乳化剂是乳化炸药缺一不可的关键组分。在国内外乳化炸药的研制与生产中，广泛使用失水山梨糖醇单油酸酯（商品名为斯盘－８０）作乳化剂，但斯盘－８０的高温乳化效果不佳，乳胶体储存稳定性较差。与斯盘－８０相比，丁二酰亚胺分子量大，粘度较高，具有较强的抗氧化、抗老化性能，耐酸碱，不易变质，且具有优良的乳化效果，是生产乳化炸药的一种优良乳化剂。用它作乳化剂制备的不同品种的乳化炸药，其各项性能均比以斯盘－８０作乳化剂制备的乳化炸药好，特别是稳定贮存期提高２～３倍。 丁二酰亚胺乳化剂选用的聚异丁烯最好是低分子量，如平均分子
丁二酰亚胺乳化剂选用的聚异丁烯最好是低分子量，如平均分子量１０００～１２００；多乙烯多胺最好选用四乙烯五胺或三乙烯四胺。 ４．石油阻垢剂
４．石油阻垢剂 在石油炼制和石油化工过程中，流体流经的设备如预热、换热器、
在石油炼制和石油化工过程中，流体流经的设备如预热、换热器、加热炉、分离装置和配管等均附着生成污垢。在采油和运输设备表面上也存在沥青质、树脂和石蜡的沉积，特别是重质原油的开采和加工将加剧污垢沉积。为了防止积垢，采用化学药剂（即阻垢剂）抑制结垢是一种有效选择。丁二酰亚胺能与石油馏分混合，对金属内壁有良好的湿润性能。由于极性氨基容易吸附于金属内表面而形成保护膜，所以既有防腐蚀性又起着润滑和除锈作用。另外，有机胺是烯烃的有效阻聚剂，可以消除烯烃的高分子化，抑制沉积物的粘结。 综上所述，丁二酰亚胺无灰分散剂在今后相当长时间内仍将占润
综上所述，丁二酰亚胺无灰分散剂在今后相当长时间内仍将占润滑油分散剂的主导地位。从目前看，热点主要集中在开发兼具优良低温分散性和高温清净性、高温抗氧化性，并能降低无灰分散剂用量的新型高分子量无灰分散剂。从生产工艺而言，热烃化工艺（不用氯气催化）研究活跃。由于目前国内８０％的中、高档内燃机油和车辆齿轮油为外国牌号或是用外国公司复合剂配制的，这一状况严重制约了国内高质量丁二酰亚胺无灰分散剂的发展。尽管国内新品种无灰分散剂的研究报道不少，但由于应用少，一些新品种无灰分散剂仅停留在实验室或试生产阶段。预计国内丁二酰亚胺无灰分散剂目前的生产格局（以氯化法双丁二酰亚胺为主）在短时间内难以改变。