1873年，首次发现弗里德-克雷夫茨酸催化异丁烯聚合。德国巴斯夫公司于1940年首次建立了年产6000吨聚异丁烯生产装置。美国埃克森美孚公司于1942年建立了第一个工业规模丁基橡胶厂，并于1943年生产出聚异丁烯产品。

中国除生产低分子量聚异丁烯外，于20世纪60～70年代进行过用三氟化硼共引发体系制取高分子量聚异丁烯的实验室研究和中间试验。20世纪80年代，曾利用丁基橡胶（淤浆法）中试设备（聚合反应器，约100升），试制过高分子量聚异丁烯。

在未变形状态下，聚异丁烯是无定形聚合物。室温下，高分子量聚异丁烯链在拉伸时出现结晶，在结晶区域，每8个结构单元重复形成螺旋链构象。由于大分子链的相间碳原子上两个甲基的空间交错，使得聚合物链不呈平面锯齿形模型，而且-CH₂-中碳的键角明显变大，由四面体时的109.5°变为123°，即呈螺旋链结构。

由于链转移反应和链终止反应，聚异丁烯链端通常含有不饱和双键。根据末端双键的化学结构，聚异丁烯可划分为普通聚异丁烯和反应性聚异丁烯。普通聚异丁烯的末端α-烯烃含量少于15%，其他结构主要是β-烯烃和丙烯；反应性聚异丁烯是指末端α-烯烃结构含量占70%以上的聚异丁烯，商品化的反应性聚异丁烯的α-烯烃结构含量通常在80%以上。

聚异丁烯具有饱和烃类化合物的化学特性，侧链甲基紧密对称分布，是一种性能独特的聚合物。聚异丁烯的聚集态和性质取决于其分子量和分子量分布，相对分子量小于2000的聚异丁烯是一种可流动的液体；相对分子量5000～50000的聚异丁烯是一种黏性流体；相对分子量大于70000的聚异丁烯是一种具有冷流和拉伸结晶特性的弹性体。黏均分子量在70000～90000范围时，聚异丁烯发生有黏性液体到弹性固体的转变。

根据分子量大小不同，聚异丁烯分为：①低分子量聚异丁烯，分子量为300～10000；②中分子量聚异丁烯，分子量为20000～45000；③高分子量聚异丁烯，分子量为75000～600000；④超高分子量聚异丁烯，分子量大于760000。低分子量聚异丁烯和中、高分子量聚异丁烯的理化性质见表1和表2。

在玻璃化温度以上，由于分子链缠结而形成分子网络，高分子量聚异丁烯在拉伸强度、弹性、回弹性、弹性记忆、电性能、溶解性能等方面与天然橡胶类似。此外，由于聚异丁烯的饱和结构，可赋予它比天然橡胶更好的热稳定性和化学稳定性。

低分子量聚异丁烯的生产方法主要有两种，一是在相对较高温度下的直接聚合法，可采用含有异丁烯的混合C4或纯异丁烯/溶剂为原料的聚合工艺和流程。二是高分子量聚异丁烯降解。

高分子量聚异丁烯的生产方法主要有两种：①由巴斯夫苯胺和纯碱公司开发的工艺。在三氟化硼存在下，于蒸发乙烯的介质中，在转动的链带上进行异丁烯聚合，称为硼系引发合成高分子量聚异丁烯工艺。该工艺比较完美地实现了聚合过程，而且工艺简单，无须溶剂，免去了单体和溶剂分离回收等复杂的后续过程。但这种工艺路线由于采用乙烯内冷的方法，对设备和材质要求极高，自动化控制性强、要求也极高，且技术指标不公开。②由标准石油开发公司（今埃克森美孚公司）开发的三氯化铝淤浆聚合工艺。在一种带搅拌的聚合釜内，在三氯化铝或烷基氯化铝存在下于一氯甲烷稀释剂中进行的聚合，称为铝系引发合成高分子量聚异丁烯工艺。该工艺中，聚合淤浆的稳定是影响聚异丁烯连续运转的关键技术问题。通过将接枝29%苯乙烯的聚异丁烯共聚物加入聚合系统，有效地克服了聚合物淤浆的自黏性。

聚异丁烯是一类具有很好气密性、耐老化性、电绝缘性、耐热性、耐寒性和介电性质的高分子材料，有着广泛的应用领域。其应用领域与其分子量密切相关。通常，低分子量和中分子量聚异丁烯可以用作油品添加剂、胶黏剂、密封剂、涂料、润滑剂、增塑剂和电缆浸渍剂。高分子量聚异丁烯可用作塑料、生胶及热塑性弹性体的抗冲击添加剂等。