一種二元酸雙酯型潤滑油基礎油及其製備方法與應用的製作方法
2023-10-10 17:18:49
專利名稱：一種二元酸雙酯型潤滑油基礎油及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種ニ元酸雙酯結構潤滑油基礎油及其製備方法。
背景技術：
潤滑油是塗抹在機械軸承部位等運動部分表面的油狀液體，在機械運動過程中起著降溫、減少摩擦、防止磨損等作用，是現代エ業不可缺少的重要資源。潤滑油技術水平的高低，直接影響了機械行業的發展速度。目前，大功率、高性能、特殊用途成為機械發展的明顯趨勢，從而也對潤滑油提出了越來越苛刻的要求，如耐高溫、超低溫、使用壽命長等。同時，隨著全球性的環保法律法規的推動，生物降解性好的潤滑油已成為大勢所趨。在這種形勢下，耐高溫性差、不耐低溫、降解率低、使用壽命短的礦物類潤滑油將逐漸被性能優良的合成潤滑油所取代。
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合成潤滑油，即通過化學方法合成的，具有一定分子結構的基礎油，經過進ー步調配、加工製成的ー種高性能潤滑油。酯類潤滑油正是其中ー種性能比較突出的合成潤滑油。與普通的礦物油相比，酯類潤滑油具有更加優良的黏溫性和低溫性，揮發率低，化學性能穩定，可降解，可再生，抗燃性好，被廣泛用於航空發動機潤滑油、高溫鏈條油、壓縮機油、高檔汽車發動機油、精密儀表油、金屬切割液等各個高端領域。酯類潤滑油基礎油的分子結構容易控制，不同結構對潤滑油基礎油的相應指標影響比較明顯。酯類潤滑油分子量越大，閃點越高；支鏈越多，傾點越低；支鏈增加，粘度指數提高。在此基礎上，本發明從眾多一元醇和長鏈ニ元酸中選擇適當的組合，設計エ藝，從而合成一系列不同粘度指數、傾點、閃點的優良潤滑油基礎油。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種ニ元酸雙酯型潤滑油基礎油及其製備方法，該基礎油由脂肪族長鏈ニ元酸和支鏈脂肪醇合成，並通過中和-離心-蒸餾簡單三步完成產品處理過程。通過本發明所述方法製備雙酯型潤滑油基礎油具有生產條件環保，生產エ藝簡單，生產周期短等優點，非常適合規模化生產。通過本發明所述方法獲得的雙酯型潤滑油基礎油具有長直鏈連接兩端酯基，兩端為支鏈的分子結構。這種酯類具有凝點低、粘度指數高、閃點高、生物降解性好等優點。主要用於航空發動機油、汽車發動機油、空氣壓縮機油、重負荷齒輪油、超低溫發動機油。本發明所述的ー種ニ元酸雙酯結構潤滑油基礎油，該基礎油化學通式為R2-H2CooC-R1-CooCH2-R2其中R1為C9-C12直鏈亞烷基；R2為C3-C12的支鏈烷基。所述的ニ元酸雙酯結構潤滑油基礎油的製備方法，其特徵在於按下列步驟進行a.將長鏈ニ元酸和支鏈脂肪族醇以I : 2.1-1 3比例加入反應裝置，按酸質量1% -10%比例加入對甲苯磺酸，進行反應，反應溫度為100°C -130°C，反應時間為0. 5-3小時。b.用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液進行處理，於500-12000轉/分鐘轉速離心機中離心1-30分鐘，即可得雙酯類潤滑油基礎油粗品。c.將蒸餾水和粗酯按大於等於I : I的比 例加入真空度大於或等於0.05MPa的真空蒸餾裝置中，於50-120°C進行真空蒸餾，蒸去水分和雜醇後，即可得成品酷。步驟a中的長鏈ニ元酸為i^一烷ニ酸、十二烷ニ酸、十三烷ニ酸、十四烷ニ酸。步驟a中的支鏈脂肪醇為異丁醇、異戊醇、異己醇、異庚醇、異辛醇、異壬醇、異癸醇、異i^ 一醇、異十二醇、異十三醇。所述的ニ元酸雙酯結構潤滑油基礎油作為航空發動機潤滑油、空氣壓縮機潤滑油、汽車發動機潤滑油、重負荷齒輪油或超低溫發動機油的應用。本發明的製備方法，其步驟為酯化-中和-離心-蒸餾，改變了傳統エ藝中酯化-蒸餾-中和-靜置-蒸餾的生產步驟，大大縮短了生產周期，提高了產品質量。解決了傳統エ藝的醇氣味殘留問題，生產所得雙酯純淨、無雜醇氣味。本發明的雙酯型化合物，其凝點不高於20°C，閃點不低於210°C，通常40°C時運動粘度為10-100mm2/S，粘度指數不低於130，不同產品之間互溶性好，作為潤滑油基礎油能夠滿足絕大部分高溫或低溫條件下的使用要求。本發明的ニ元酸雙酯結構潤滑油基礎油的製備方法，簡單、高效、環保、節能，對環境條件和生產條件要求極低，具有非常大的規模化和普及化的可行性。
具體實施例方式實施例一在配有攪拌器、溫控儀、冷凝管的三ロ瓶中加入i^ 一烷ニ酸216克，催化劑對甲苯磺酸7克，異辛醇275克，加熱溶解，控制溫度在11°C，至反應生成約34ml水，此時反應時間大約I. 5小時，終止反應。反應完成後，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液處理粗產品，並於10000轉/分鐘離心機中離心15分鐘，取出上層清液，即為十一烷ニ酸ニ異辛酯粗品。將蒸餾水和粗酯按I : I比例混合，加入旋蒸儀中，以85°C水浴加熱，於0. 098MPa真空度下蒸餾，待水分和雜醇蒸乾後，即可得到無色或微黃色、透明、流動性好的i^一烷ニ酸ニ異辛酯約462克，該雙酯純淨，無異辛醇氣味，測得粘度指數為165，傾點-54°C，閃點236 °C。實施例ニ 在配有攪拌器、溫控儀、冷凝管的三ロ瓶中加入十二烷ニ酸230克，催化劑對固體酸催化劑7克，異辛醇273克，加熱溶解，控制溫度在112°C，至反應生成約36ml水，此時反應時間大約2小時，終止反應。反應完成後，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液處理粗產品，並於12000轉/分鐘離心機中離心5分鐘，取出上層清液，即為十二烷ニ酸ニ異辛酯粗品。將蒸餾水和粗酯按I : I比例混合，加入旋蒸儀中，以105°C油浴加熱，於0. 05MPa真空度下蒸餾，待水分和雜醇蒸乾後，即可得到無色或微黃色、透明、流動性好的十二烷ニ酸ニ異辛酯約450克，該雙酯純淨，無異辛醇氣味，測得粘度指數為159，凝點小於-60°C，閃點 239 0C o實施例三在配有攪拌器、溫控儀、冷凝管的三ロ瓶中加入十三烷ニ酸244克，催化劑對甲苯磺酸7克，異辛醇274克，加熱溶解，控制溫度在120°C，至反應生成約35ml水，此時反應時間大約0.5小時，終止反應。反應完成後，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液處理粗產品，並於1000轉/分鐘離心機中離心30分鐘，取出上層清液，即為十三烷ニ酸ニ異辛酯粗品。將蒸餾水和粗酯按I : I比例混合，加入旋蒸儀中，以120°C油浴加熱，於0. 05MPa真空度下蒸餾，待水分和雜醇蒸乾後，即可得到無色或微黃色、透明、流動性好的十三烷ニ酸ニ異辛酯約463克，該雙酯純淨，無異辛醇氣味，測得粘度指數為167，傾點-45°C，閃點252 で。·實施例四在配有攪拌器、溫控儀、冷凝管的三ロ瓶中加入十四烷ニ酸258克，催化劑對甲苯磺酸7克，異辛醇272克，加熱溶解，控制溫度在125°C，至反應生成約36ml水，此時反應時間大約2. 5小時，終止反應。反應完成後，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液處理粗產品，並於500轉/分鐘離心機中離心30分鐘，取出上層清液，即為十四烷ニ酸ニ異辛酯粗品。將蒸餾水和粗酯按I : I比例混合，加入旋蒸儀中，以75°C水浴加熱，於0. 099MPa真空度下蒸餾，待水分和雜醇蒸乾後，即可得到無色或微黃色、透明、流動性好的十四烷ニ酸ニ異辛酯約463克，該雙酯純淨，無異辛醇氣味，測得粘度指數為166，傾點-46°C，閃點249 0C o實施例五在配有攪拌器、溫控儀、冷凝管的三ロ瓶中加入十二烷ニ酸230克，催化劑對甲苯磺酸7克，異壬醇278克，加熱溶解，控制溫度在130°C，至反應生成約34ml水，此時反應時間大約2小時,終止反應。反應完成後，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液處理粗產品，並於12000轉/分鐘離心機中離心I分鐘，取出上層清液，即為十二烷ニ酸ニ異壬酯粗品。將蒸餾水和粗酯按I : I比例混合，加入旋蒸儀中，以85°C水浴加熱，於0. 098MPa真空度下蒸餾，待水分和雜醇蒸乾後，即可得到無色或微黃色、透明、流動性好的十二烷ニ酸ニ異壬酯約462克，該雙酯純淨，測得粘度指數為164，傾點-39°C，閃點249°C。實施例六在配有攪拌器、溫控儀、冷凝管的三ロ瓶中加入十二烷ニ酸230克，催化劑對甲苯磺酸7克，異十三醇278克，加熱溶解，控制溫度在115°C，至反應生成約33ml水，此時反應時間大約3小時,終止反應。反應完成後，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液處理粗產品，並於11000轉/分鐘離心機中離心15分鐘，取出上層清液，即為十二烷ニ酸ニ異十三酷粗品。將蒸餾水和粗酯按I : I比例混合，加入旋蒸儀中，以85°C水浴加熱，於0. 098MPa真空度下蒸餾，待水分和雜醇蒸乾後，即可得到無色或微黃色、透明、流動性好的十二烷ニ酸ニ異十三酯約473克，該雙酯純淨，測得粘度指數為171，傾點-54°C，閃點253°C。實施例七在配有攪拌器、溫控儀、冷凝管的三ロ瓶中加入十三烷ニ酸244克，催化劑對甲苯磺酸7克，異丁醇214克，加熱溶解，控制溫度在130°C，至反應生成約32ml水，此時反應時間大約3小時,終止反應。反應完成後，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液處理粗產品，並於8000轉/分鐘離心機中離心15分鐘，取出上層清液，即為十三烷ニ酸ニ異丁酯粗品。將蒸餾水和粗酯按I : I比例混合，加入旋蒸儀中，以85°C水浴加熱，於0. 098MPa真空度下蒸餾，待水分和雜醇蒸乾後，即可得到無色或微黃色、透明、流動性好的十三烷ニ酸ニ異丁酯約418克，該雙酯純淨，測得粘度指數為163，傾點-49°C，閃點259°C。 實施例八在配有攪拌器、溫控儀、冷凝管的三ロ瓶中加入十四烷ニ酸258克，催化劑固體酸催化劑7克，異癸醇286克，加熱溶解，控制溫度在125°C，至反應生成約31ml水，此時反應時間大約2小時,終止反應。反應完成後，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液處理粗產品，並於2000轉/分鐘離心機中離心50分鐘，取出上層清液，即為十四烷ニ酸ニ異癸酯粗品。將蒸餾水和粗酯按I : I比例混合，加入旋蒸儀中，以95°C水浴加熱，於O.OSMPa真空度下蒸餾，待水分和雜醇蒸乾後，即可得到無色或微黃色、透明、流動性好的十四烷ニ酸ニ異癸酯約471克，該雙酯純淨，測得粘度指數為168，傾點-53°C，閃點279°C。最後需要強調的是以上實施例僅用以說明本發明專利的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明專利進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明專利的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗g和範圍，其均應涵蓋在本發明專利的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種ニ元酸雙酯型結構潤滑油基礎油，其特徵在於，所述ニ元酸雙酯型結構潤滑油基礎油的化學通式為R2-H2CooC-R1-CooCH2-R2其中 R1為C9-C12直鏈亞烷基； R2為C3-C12的支鏈烷基。
2.根據權利要求I所述的ニ元酸雙酯結構潤滑油基礎油，其特徵在於，所述基礎油結構為長直鏈連接兩端酯基，兩端帶支鏈的分子結構。
3.ー種根據權利要求I或2所述的ニ元酸雙酯結構潤滑油基礎油的製備方法，其特徵在於，按下列步驟進行 a.將長鏈ニ元酸和支鏈脂肪族醇中加入催化劑，置於反應裝置中進行反應。
b.用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液對產物進行處理，並用離心機進行油水分離，即可得粗品雙酷。
c.將粗品雙酷加入真空蒸餾裝置，並按水、油體積比例大於等於I: I加入蒸餾水，進行真空蒸餾，水分及雜醇蒸乾後，即可得ニ元酸雙酷。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在幹，步驟a中的長鏈ニ元酸為十一烷ニ酸、十二烷ニ酸、十三烷ニ酸、十四烷ニ酸。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟a中的支鏈脂肪醇為異丁醇、異戊醇、異己醇、異庚醇、異辛醇、異壬醇、異癸醇、異十一醇、異十二醇、異十三醇。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在幹，步驟a中的原料裡不添加任何溶劑和攜水齊U。
7.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟a中的酸、醇比例為I: 2-1 3。
8.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟a中的催化劑為對甲苯磺酸或固體酸催化劑。
9.根據權利要求3所述的方法，其特徵在幹，步驟a中的催化劑用量為ニ元酸質量的0. 1% -10%。
10.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟a中的反應時間為0.5-3小吋。
11.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟a中的反應溫度為100°C_130°C。
12.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟b中採用離心機進行油水分離。
13.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟b中的離心機轉速為500-12000轉/分鐘。
14.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟b中的離心時間為1-30分鐘。
15.根據權利要求3所述的方法，其特徵在幹，步驟c中的蒸餾裝置真空度大於等於0.05MPa。
16.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟c中蒸餾裝置的加料中水、酷比例大於等於I : I。
17.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟c中真空蒸餾的溫度為50-120°C。
18.—種如權利要求I或2所述的ニ元酸雙酯結構潤滑油基礎油的用途，其特徵在幹，所述用途是作為航空發動機潤滑油、空氣壓縮機潤滑油、汽車發動機潤滑油、重負荷齒輪油或超低溫發動機油的應用 。
全文摘要
本發明涉及一種二元酸雙酯型結構潤滑油基礎油及其製備方法，該基礎油製備方法為由長碳鏈二元酸與帶支鏈的脂肪族一元醇直接酯化，改變傳統後處理工藝中蒸餾—中和—靜置—蒸餾的生產路線，採用中和—離心—蒸餾的新工藝路線。該製備方法不添加任何溶劑和攜水劑，避免了生產過程中的環境汙染，反應溫度100-130℃，反應時間縮短至1.5-3小時；改進傳統的靜置分離工藝，採用離心分離技術，將油水分離工藝步驟縮短到1-30分鐘；採用飽和蒸汽壓法蒸餾，所得成品酯無醇氣味，解決了傳統生產工藝中微量醇殘留的問題。通過本發明所述方法獲得的雙酯類基礎油具有中間直鏈連接兩個酯基，兩端帶支鏈的雙酯型分子結構。這種酯類具有凝點低、粘度指數高、閃點高、生物降解性好等優點。該製備方法簡單、高效、環保，適合規模化生產。
文檔編號C10M177/00GK102787001SQ20121018771
公開日2012年11月21日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者於得江, 傅深展, 晏禮明, 曹務波, 楊勇, 陳遠童 申請人:中國科學院微生物研究所, 山東瀚霖生物技術有限公司