聚烯烴丁二酸多羥基醇酯無灰分散劑的製作方法
2023-05-04 18:52:06
專利名稱：聚烯烴丁二酸多羥基醇酯無灰分散劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種潤滑油用的聚烯烴丁二酸多羥基醇酯無灰分散劑，屬於潤滑油添加劑領域，油溶性的聚烯烴丁二酸多羥基醇酯無灰分散劑具有良好的高溫清淨和低溫分散性，廣泛應用於潤滑油和燃料中。本發明還涉及聚烯烴丁二酸多羥基醇酯無灰分散劑的一種新製備方法；在鹼性金屬鹽催化下，該方法可明顯降低產品中膠質含量，改善過濾速度。
眾所周知，酯型無灰分散劑例如聚異丁烯丁二酸季戊四醇酯等已有多篇專利(US3381022、US4199553等)報導，其合成方法都使用酸性催化劑如苯磺酸、磷酸、硫酸等並需在高溫下進行反應，由此會使產品含2-6％不溶油的膠質化合物，影響產品外觀及過濾性能。
本發明的目是提供一種合成酯型無灰分散劑及其製備新方法。該方法使用溶於油的鹼性金屬鹽催化劑，可降低產品中膠質含量，改善產品外觀及過濾性能。使用該方法生產的聚烯烴丁二酸季戊四醇酯無灰分散劑外觀透明，粗產品濾速可達50Kg/m2.h；滿足了大規模工業生產的需要。
本發明的目的是這樣實現的將1000份的聚異丁稀二酸酐及礦物油(如150SN)投入反應器內，攪拌升溫至150～300℃；一般為220℃；在1小時內加入150份的多羥基醇及鹼性金屬鹽；然後在150～300℃(最佳為190℃)反應6～50小時(一般為10小時)；降溫至140℃，過濾即得成品。
一種合成油溶性聚烯烴丁二酸多羥基醇的改進方法，其特徵在於用含C6～C500聚烯烴丁二酸與含C2～C40的多羥基醇在鹼性金屬鹽催化劑下於150～300℃下反應6～50h生成油溶性的酯型無灰分散劑。產品中所含膠質可顯著減少，提高了後處理時產品的過濾速度。
鹼性金屬鹽催化劑，其加入量為0.1～5％，最好為3％。
鹼性金屬鹽是指溶於潤滑油的鹼性石油清淨分散添加劑；包括本領域中常用的高、中、低石油或合成磺酸鹽，高、中、低硫化烷基酚鹽及其類似物，高、中、低水楊酸鹽及其類似物；如T109、T102、蘭州煉油化工總廠生產的硫化烷基酚鈣等，總鹼值應在60～400mKOH/g之間。
聚烯烴丁二酸其特徵在於含1～500個碳原子的聚烯烴側鏈，聚烯烴可用C2～C18任何單體烯烴或混合烯烴合成如乙烯-丙烯共聚、聚異丁烯、聚α-烯烴等。
酯型無灰分散劑的合成方法其特徵在於反應溫度為150℃～300℃，反應時間為10h～50h。
反應過程中可使用溶劑或N2吹掃來除去生成水。
反應所使用的溶劑為苯、二甲苯及石油醚等，包括不使用溶劑而用N2吹掃除去水。
生成的產品膠質含量少，後處理時過濾速度的明顯提高。
本發明使用的原材料主要有三種，包括聚烯烴取代的丁二酸酐、多羥基醇、溶於油的鹼性金屬鹽化合物及礦物油，第一種是聚烯烴取代的丁二酸酐，其結構示意如下
其中R可以是-H或含1～500個碳原子的聚烯烴側鏈；最好是含60～300碳原子的聚烯烴。聚烯烴可以用C2～C18任何單體烯烴或混和烯烴合成，一般使用異丁烯(C4組分)來合成聚烯烴。其它如乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯、聚乙烯、聚α-烯烴等。
第二種是多羥基醇，滿足以下結構
其中a可以是H、烷基、羥基取代的烷基、-OCH2C(CH2OH)3、-(CH2)nOH或-(CH2OCH2CH2O)nH(n為1～3)；a與a′、a″可相同也可不同。最常用的是季戊四醇。其它還有如
第三種是溶於油的鹼性金屬鹽化合物，包括各種鹼性石油添加劑，如石油磺酸鹽、合成磺酸鹽、硫化烷基酚鹽及水揚酸鹽，如蘭州煉油化工總廠生產的T109及硫化烷基酚鈣、上海煉油化工總廠生產的T102等，鹼值應在50～400之間。鹼性金屬鹽添加量為聚烯烴丁二酸酐加入量的0.1～5％(m)，通常為3％左右。
酯型無灰分散劑可使用溶劑如苯類溶劑及石油醚等來除去水，也可不用溶劑，直接用N2吹掃生成的水。酯型無灰散劑含有酯羰基，紅外上在1780cm-1附近有強吸收；固含有-OH基團，在3300-3400cm-1之間有包峰。以上可作為產品的定性分析。
在本發明中如無特殊說明，所有百分數及份數均指重量百分數或重量份數。
下面的實施例和比較例是對本發明的進一步說明，而不是對本發明進行限制，本發明的精神和保護範圍列於權利要求書中。
實施例1在三口瓶中投入1000份聚異丁烯丁二酸酐(聚異丁烯Mn≈1000)及1000份礦物油，升溫至170℃，在1小時內加入季戊四醇85份；隨後在2小時內加入30份高鹼值石油磺酸鈣，其鹼值為400mgKOH/g；在190℃下攪拌反應10小時；然後降溫至140℃進行過濾。產品中含有0.1％膠質，過濾速度為40Kg/m2，h(工業濾紙)。
比較例1在三口瓶中投入1000份聚異丁烯丁二酸酐(PZBMn≈1000)及1000份礦物油，升溫至170℃，在1小時內加入季戊四醇85份；隨後在190℃攪拌反應10小時；然後降溫至140℃進行過濾。產品中含有3.0％膠質，過濾速度為0.2Kg/m2.h(同型號工業濾紙)。
實施例2按實施例1操作，將高鹼值石油磺酸鈣換成高鹼值水楊酸鈣，其鹼值為280mgKOH/g。產品中含有0.12％膠質；過濾速度為38Kg/m2.h(工業濾紙)。
實施例3按實施例1操作，將高鹼值石油磺酸鈣換成高鹼值硫化烷基酚鎂，其鹼值為255mgKOH/g。產品中含有0.06％膠質，過濾速度為50Kg/m2.h(工業濾紙)。
實施例4按實施例1操作，將高鹼值石油磺酸鈣換成中鹼值石油磺酸鈣，其鹼值為170mgKOH/g。產品中含有0.1％膠質，濾速為41Kg/m2.h(工業濾紙)。
有關產品的分析評定數據見表-1。從表-1上看，使用鹼性催化劑(金屬鹽)可使酯型無灰分散劑的高溫清淨性及熱穩定性變好。
表1 酯型無灰分散劑的分析評定數據酸值羥基含量 差熱分析 油泥斑點成漆板(mgKOH/g)(m％) Tm℃分散試驗(324℃×6h) (％)級實施例15.0 1.50 451 59.0 2.5比較例112.0 1.23 41757.03.5實施例26.01.40 44159.92.5實施例34.51.80 46159.12.0實施例45.51.73 45159.52.權利要求
1.一種合成油溶性聚烯烴丁二酸多羥基醇的改進方法，其特徵在於用含C6～C500聚烯烴丁二酸與含C2～C40的多羥基醇在鹼性金屬鹽催化劑下於150～300℃下反應6～50h生成油溶性的酯型無灰分散劑，產品中所含膠質可顯著減少，提高了後處理時產品的過濾速度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於使用了鹼性金屬鹽催化劑，其加入量為0.1～5％重，最好為3％重。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於鹼性金屬鹽是指溶於潤滑油的鹼性石油清淨分散添加劑；包括高、中、低石油或合成磺酸鹽，高、中、低硫化烷基酚鹽及其類似物，高、中、低水楊酸鹽及其類似物；總鹼值應在60～400mKOH/g之間。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於聚烯烴丁二酸含1～500個碳原子的聚烯烴側鏈，聚烯烴可用C12～C18任何單體烯烴或混合烯烴合成。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於使用的多羥基醇滿足下式結構
其中X、X』及X」是H、烷基、羥基取代的烷基、-OCH2C(CH2OH)3、-(CH2)NOH或-(CH2OCH2CH2O)nH(n為1～3)，X、X』及X」可以相同也可以不同。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於酯型無灰分散劑的合成反應溫度為150℃～300℃，反應時間為10h～50h。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於反應過程中可使用溶劑或N2吹掃來除去生成水。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於反應所使用的溶劑為苯、二甲苯及石油醚，包括不使用溶劑而用N2吹掃除去水。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於生成的產品膠質含量少，後處理時過濾速度的明顯提高。
全文摘要
本發明涉及一種潤滑油添加劑,尤其是一種用聚烯烴取代的丁二酸和多羥基醇反應製備性能優異的酯型無灰分散劑。本發明還涉及酯型無灰分散劑的一種合成工藝。該工藝方法以鹼性金屬鹽為催化劑,可明顯降低產品中所含不溶油的膠質化合物,改善產品過濾速度。
文檔編號C08F8/14GK1186078SQ9611427
公開日1998年7月1日 申請日期1996年12月25日 優先權日1996年12月25日
發明者張少明, 宋學敏 申請人:中國石化蘭州煉油化工總廠