包含多醇酯潤滑劑的工作流體的製作方法

2023-06-21 15:01:56

包含多醇酯潤滑劑的工作流體的製作方法
【專利摘要】通過以下方式製備聚(新戊多醇)酯組合物：使具有式（I）的新戊多醇其中每一R獨立地選自CH3、C2H5和CH2OH，和n為1－4的數，與至少一種具有2－15個碳原子的單羧酸在酸催化劑存在下和在大於0.5:1至0.95:1的羧基/羥基初始摩爾比下反應，形成部分酯化的聚(新戊多醇)組合物。然後使部分酯化的聚(新戊多醇)組合物與另外的具有2－15個碳原子的單羧酸反應，形成最終的聚(新戊多醇)酯組合物。
【專利說明】包含多醇酯潤滑劑的工作流體
[0001]本申請是申請日為2010年I月21日，申請號為201080005272.0，發明名稱為「用於冷凍體系的多醇酯潤滑劑的製備」的中國專利申請(PCT/US2010/021619)的分案申請。
[0002]領域
[0003]本發明涉及多醇酯潤滑劑的製備並且涉及所得的多醇酯在用於冷凍和空氣調節系統的工作流體中的應用。
[0004]背景
[0005]多醇酯(POE)在本領域中公知為用於移置型冷凍系統的潤滑劑。普遍使用的商業POE得自於多醇(包含2個或多個OH基的醇)與一種或多種單官能羧酸的反應。這類多醇酯尤其適用於使用氫氟碳冷凍劑(HFC)例如R-134a和相關分子的系統，因為與其他潤滑劑例如礦物油、聚α -烯烴或烷基化芳族相比，它們的極性性質提供與冷凍劑改進的混溶性。這類多醇酯潤滑劑的一個例子公開於US專利N0.6，221，272。
[0006]二季戊四醇(DiPE)是用作冷凍潤滑劑的高質多醇酯製備中的關鍵多醇組分。然而，DiPE的供應高度取決於單季戊四醇(PE)的需要，因為DiPE是PE製備的分餾副產物。在某些時期，PE的需要降低，DiPE的供應非常限制或者不存在。因此需要確定複製得自於DiPE的多醇酯的組成和性能而不需要使用該昂貴並且可能難以獲得的組分的方式。
[0007]根據本發明，現已開發由PE作為多醇起始材料製備但具有與得自於DiPE的多醇酯類似的組成和性能的多醇酯組合物。此外，通過控制用於與PE反應的羧酸混合物的組成，可以製備一定範圍的運動粘度值但全部具有高粘度指數的酯組合物。
[0008]美國專利N0.3，670，013公開了一種製備部分酯化的聚(新戊多醇)產品的方法，其包括將新戊多醇材料、脂族單羧酸材料和催`化量的酸催化劑材料引入反應區，由此形成反應混合物,所述新戊多醇材料基本由至少一種由以下結構式表示的新戊多醇組成:
[0009]


Jmm.I
131*?




I

CIIjOH
[0010]其中每一 R獨立地選自CH3、C2H5和CH2OH,所述脂族單羧酸材料基本由至少一種脂族烴單羧酸組成，並且所述酸催化劑材料基本由至少一種酸酯化催化劑組成，其中所述反應混合物中所述脂族單羧酸材料的初始濃度為使得提供在反應混合物中約0.25:1 —約
0.5:1的羧基/羥基初始摩爾比，並且同時將所述反應混合物建立和保持在170 - 200°C,將脂族單羧酸蒸汽和水蒸氣從所述反應區中排出。所得的偏酯據說可用作相應的聚(新戊多醇)例如二季戊四醇合成和相應的全酯化聚(新戊多醇)合成中的中間體。
[0011]另外，美國專利N0.5，895，778公開了一種包含以下組分的酯混合物的合成冷卻劑/潤滑劑組合物:約50 - 80重量％的通過以下方式形成的聚季戊四醇酯:(i)使季戊四醇與至少一種具有7 - 12個碳原子的線型單羧酸在過量羥基存在下以反應混合物中約
0.25:1 —約0.50:1的羧基/羥基摩爾比和在酸催化劑存在下反應，形成偏聚季戊四醇酯，和(ii )使偏聚季戊四醇酯與過量的至少一種具有7 — 12個碳原子的線型單羧酸反應，和約20 - 50重量％的通過使具有5 - 8個碳原子和至少兩個羥基的多醇與至少一種具有7 -12個碳原子的線型單羧酸反應形成的多醇酯，所述線型酸包括少於約5重量％的支化酸，共混物中酯的重量百分比基於組合物的總重量。
[0012]概述
[0013]在一個方面中，本發明在於通過以下方式製備的聚(新戊多醇)酯組合物:
[0014](i)使具有下式的新戊多醇:
[0015]
【權利要求】
1.工作流體，其包含 (a)冷凍劑，和 (b)聚(新戊多醇)酯組合物，其具有超過95的粘度指數，包含55-65重量％單季戊四醇酯、15-25%重量二季戊四醇酯和15-25重量％三和更高級季戊四醇酯的混合物,其中所聚(新戊多醇)酯組合物通過以下方式製備: (i)使季戊四醇與至少一種具有5-11個碳原子的單羧酸在酸催化劑存在下和在大於0.5:1至0.95:1的羧基/羥基初始摩爾比下反應，形成部分酯化的聚(新戊多醇)組合物；和 (ii)使(i)中製備的部分酯化的聚(新戊多醇)組合物與另外的具有5-11個碳原子的單羧酸反應，形成最終的聚(新戊多醇)酯組合物，其中用於(ii)中的另外的單羧酸與用於(i)中的所述至少一種單羧酸相同。
2.權利要求1的工作流體，其中羧基/羥基初始摩爾比為0.7:1 — 0.85:1。
3.任一項前述權利要求的工作流體，其中所述至少一種單羧酸具有5— 10個碳原子。
4.任一項前述權利要求的工作流體，其中所述至少一種單羧酸包括以下的一種或多種:正戊酸、異戊酸、正己酸、正庚酸、正辛酸、正壬酸和異壬酸(3，5，5-三甲基己酸)。
5.任一項前述權利要求的工作流體，其中所述至少一種單羧酸包括正戊酸、異壬酸和可有可無的正庚酸的混合物。
6.權利要求5的工作流體，其中所述混合物包含2- 6摩爾正戊酸和O — 3.5摩爾正庚酸/摩爾異壬酸。
7.權利要求6的工作流體，其中所述聚(新戊多醇)酯組合物在40°C具有22cSt—45cSt的運動粘度。
8.權利要求6或權利要求7的工作流體，其中所述聚(新戊多醇)酯組合物具有超過130的粘度指數。
9.權利要求5的工作流體，其中所述混合物包含2.5 — 3.5摩爾正戊酸和2.5 — 3摩爾正庚酸/摩爾異壬酸，並且所述聚(新戊多醇)酯組合物在40°C具有28cSt-36cSt的運動粘度。
10.權利要求1一 4中任一項的工作流體，其中所述至少一種單羧酸包括異戊酸、異壬酸和可有可無的正庚酸的混合物。
11.權利要求10的工作流體，其中所述混合物包含1.75 - 2.25摩爾異戊酸和0.75 一1.25摩爾正庚酸/摩爾異壬酸。
12.權利要求11的工作流體，其中所述聚(新戊多醇)酯組合物在40°C具有46cSt—68cSt的運動粘度。
13.權利要求10的工作流體，其中所述混合物包含1.9-2.1摩爾異戊酸和0.9-1.1摩爾正庚酸/摩爾異壬酸，並且所述聚(新戊多醇)酯組合物在40°C具有50cSt-60cSt的運動粘度。
14.權利要求11或權利要求12的工作流體，其中所述聚(新戊多醇)酯組合物具有超過120的粘度指數。
15.權利要求10的工作流體，其中所述混合物包含1.9-2.1摩爾異壬酸和0.9-.1摩爾正庚酸/摩爾異戊酸。
16.權利要求15的工作流體，其中所述聚(新戊多醇)酯組合物在40°C具有68cSt—170cSt的運動粘度。
17.權利要求10的工作流體，其中所述混合物包含3-4摩爾異壬酸和0.01-0.05摩爾正庚酸/摩爾異戊酸，並且所述聚(新戊多醇)酯組合物在40°C具有90cSt-110cSt的運動粘度。
18.權利要求1-17中任一項的工作流體，其中所述冷凍劑是氫氟碳、氟碳或它們的混合物。
19.權利要求18的工作流體，其中所述冷凍劑包含選自下組的氫氟碳和/或氟碳化合物:二氟甲烷(R32)，l, I, I, 2-四氟乙烷(R_134a)，l, I, 2, 2-四氟己烷(R-134)，五氟乙烷(R-125)和四氟丙烯(R-1234yf)。
20.權利要求19的工作流體，其中所述冷凍劑選自下組:1，1，1，2_四氟乙烷(R-134a)，四氟丙烯(R_1234yf)，和50`wt% 二氟甲烷和50wt%五氟乙烷的混合物(R-410A)。
【文檔編號】C09K5/04GK103695129SQ201310703390
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2010年1月21日 優先權日:2009年1月26日
【發明者】D·卡爾, J·赫特爾, R·凱利, E·赫塞爾, R·厄裡格 申請人:科聚亞公司