Development of Lubricating Oil Additives. Synthesis of Polyisobutenylsuccinic Anhydride

윤활유 첨가제의 개발. Polyisobutenylsuccinic Anhydride의 합성

Polyisobutenylsuccinic anhydride(PIBSA), an intermediate for the lubricating oil additive, was prepared by the reaction of polyisobutylene(PIB) with maleic anhydride (MA). The functionality, which indicates the extent of reaction of PIB-a and MA, was determined in the various reaction conditions : fuctionality was 0.98 under the reaction conditions of no solvent for 12 hours at $190^{\circ}C$, 0.21 in benzyl alcohol solvent for 12 hours at $190^{\circ}C$, and 0.03~0.20 with various Lewis acids such as $AlCl_3$, $SnCl_4$, $Et_2AlCl$, and $TiCl_4$. The fuctionality also depended on the structure of PIBs. As ${\alpha}$-olefin content (exo-form) in PIB increased, the fuctionality had a higher value. The structure of PIBSA prepared from PIB and MA was determined with FT IR and $^1H$ NMR spectroscopy. Two strong anhydride IR bands at 1782 and $1855cm^{-1}$ were obserbed and two IR bands at 1639 and $897cm^{-1}$ for unsaturated groups of PIB disappeared. The presence of the anhydride was difficult to find by $^1H$ NMR spectroscopy because the anhydride protons gave relatively small peaks over a 2.0~3.0 range. Polyisobutenylsccinimide (PIBSI), a lublicating oil additive, was prepared by the reaction of PIBSA with diaminoethane.

윤활유 첨가제 중간체인 polyisobutenylsuccinic anhydride(PIBSA)를 polyisobutylene(PIB)과 maleic anhydride(MA)을 이용하여 합성하였다. PIB-a와 MA의 결합반응은 각각의 이중결합사이의 반응을 통하여 이루어지는데 반응조건에 따른 결합도를 측정하였다. 용매를 사용하지 않고 $190^{\circ}C$로 12시간 반응한 경우는 결합도가 0.98을 보였으며 같은 온도에서 벤질알코올 용매를 사용한 경우는 0.21, 그리고 루이스 산촉매인 $AlCl_3$ 및 $SnCl_4$, $Et_2AlCl$, $TiCl_4$을 사용한 경우는 0.03~0.20을 보였다. 또한 PIB의 종류에 따라 결합도의 차이를 보였다. MA의 결합도는 PIB에 ${\alpha}$-올레핀(ego)형이 많이 포함될 수록 증가함을 확인하였다. PIB과 MA가 결합된 PIBSA의 구조는 FT IR과 $^1H$ NMR을 통하여 결정하였다. 결합된 MA의 anhyhide IR 흡수대가 1782 및 $1855cm^{-1}$에서 강하게 나타나며, 1639 및 $897cm^{-1}$에서 보인 PIB의 이중결합의 흡수대가 사라진 것으로부터 알 수 있다. $^1H$ NMR을 통하여 결합된 MA를 확인하는 것은 상대적으로 anhydride peak의 양이 적어 거의 불가능하지만, 확대된 5.5~2.5영역에서 PIB과 다른 peak를 확인할 수 있다. 제조한 PIBSA와 diaminoethane를 반응시키어 윤활유첨가제인 polyisobutenylsuccimide(PIBSI)을 제조하였다.