專利名稱：：一種潤滑油的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種環(huán)境友好的潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，具體的說是一種將植物油通過化學(xué)改性從而提高其流變學(xué)性能及氧化穩(wěn)定性，將其制備成為環(huán)境友好的潤滑油基礎(chǔ)油的方法。屬于潤滑油工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景目前，每年有5001000萬噸石油基質(zhì)化學(xué)品進(jìn)入生物圈，油品污染來源于石油煉制，液壓油與切削油泄露等。植物油具有可再生、可生物降解、生物無毒的優(yōu)異性質(zhì)，由于具有高粘度指數(shù)，低的揮發(fā)性，優(yōu)良的潤滑性能，因此植物油獲得了越來越多的關(guān)注。但是植物油用作潤滑油還有幾個(gè)缺點(diǎn)，包括較差的氧化穩(wěn)定性，弱的熱穩(wěn)定性，較差的水解穩(wěn)定性以及較差的低溫性能。這些不利的性質(zhì)皆來源于其分子結(jié)構(gòu)。由于分子中大量的雙鍵，導(dǎo)致了其氧化穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性差。植物油分子中，有可以用于化學(xué)改性的基團(tuán)，如雙鍵，烯丙基，酯基。通過選擇氫化、轉(zhuǎn)酯化、環(huán)氧化，可以有效提高植物油的氧化穩(wěn)定性，但改性后的植物油的流變學(xué)性能變得更差。在這些改性方法中，環(huán)氧化受到了越來越多的重視，因?yàn)榄h(huán)氧基是一個(gè)活潑的反應(yīng)基團(tuán)，可以和親核試劑在較溫和的條件下發(fā)生反應(yīng)，如與醇、胺等發(fā)生反應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種潤滑油的制備方法，即通過對植物油的化學(xué)改性，不僅具有環(huán)境友好的特性，而且可以提高植物油的流變學(xué)性能以及氧化穩(wěn)定性。本發(fā)明的技術(shù)方案一種潤滑油的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進(jìn)行a)進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反首先將一種或幾種植物油的混合物與醇類進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)將植物油與醇類按1:31:9的摩爾比置于反應(yīng)容器中，以質(zhì)子酸或路易斯酸為催化劑，于100°C14(TC下反應(yīng)13小時(shí)；冷卻后水洗至中性，分層后將下層水相放出，將油相在8(TC12(TC下蒸餾，得到轉(zhuǎn)酯化植物油；b)環(huán)氧化反應(yīng)在轉(zhuǎn)酯化植物油中滴加含有甲酸和仏02混合液，轉(zhuǎn)酯化植物油與&02的摩爾比為1:1.51:3;保持溫度在4060'C之間，在2小時(shí)內(nèi)滴加完畢；然后在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)324小時(shí)，先用稀堿水后用水洗至中性，靜置，將下層水相倒出，將油相在60IO(TC下蒸餾，得到環(huán)氧化植物油酯；c)開環(huán)反應(yīng)在環(huán)氧化植物油酯內(nèi)加入脂肪酸，環(huán)氧植物油酯與脂肪酸的摩爾比為1:1.51:3，在150175'C下反應(yīng)615小時(shí)，冷卻后，在15(TC175X:下蒸餾，得到羥基植物油酯；d)酯化反應(yīng)在含有羥基植物油酯中加入乙酸酐，羥基植物油酯與乙酸酐摩爾比為1:1.51:3，以吡啶為催化劑，室溫下反應(yīng)424小時(shí)，加入冰水，先用稀鹽酸洗后用水洗，至中性，放出下面水相，將上層油相在6010(TC下蒸餾，得到潤滑油。本發(fā)明所述的醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、異辛醇、異壬醇或它們幾種的混合物。所述的脂肪酸為正己酸、異辛酸或月桂酸。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果由于植物油的傾點(diǎn)較高，所以通過轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，在分子結(jié)構(gòu)中引入支鏈，從而降低了植物油的傾點(diǎn)，改善了植物油的流變學(xué)性能；由于植物油分子結(jié)構(gòu)中含有大量雙鍵，所以通過采用雙氧水，將雙鍵氧化成為飽和的環(huán)氧鍵，消除了分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵，從而提高了植物油的氧化穩(wěn)定性；用脂肪酸將不穩(wěn)定的環(huán)氧鍵打開，生成含有羥基的植物油酯，然后使用乙酸酐將羥基酯化。經(jīng)過轉(zhuǎn)酯化、環(huán)氧化、開環(huán)、酯化反應(yīng)之后，改性植物油具備了以下優(yōu)點(diǎn)①對環(huán)境友好，無毒，可生物降解。②較好的流變學(xué)性能，粘度指數(shù)高，傾點(diǎn)低，可以適合于各種工況。③較高的抗氧化能力，具有較長的使用壽命。具體實(shí)施方式a)進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反首先將一種或幾種植物油的混合物與醇類進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)將植物油與醇類按1:31:9的摩爾比置丁反應(yīng)容器中，以質(zhì)子酸或路易斯酸為催化劑，于10(TC14(TC下反應(yīng)13小時(shí)；冷卻后水洗至中性，分層后將下層水相放出，將油相在8(TC12(TC下蒸餾，得到轉(zhuǎn)酯化植物油；醇類一般采用甲醇、乙醇、異丙醇、異辛醇、異壬醇或它們幾種的混合物b)環(huán)氧化反應(yīng)在轉(zhuǎn)酯化植物油中滴加含有甲酸和&02混合液，轉(zhuǎn)酯化植物油與HA的摩爾比為1:1.51:3;保持溫度在406(TC之間，在2小時(shí)內(nèi)滴加完畢；然后在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)324小時(shí)，先用稀堿水后用水洗至中性，靜置，將下層水相倒出，將油相在60IOO'C下蒸餾，得到環(huán)氧化植物油酯；C)開環(huán)反應(yīng)在環(huán)氧化植物油酯內(nèi)加入脂肪酸，環(huán)氧植物油酯與脂肪酸的摩爾比為1:1.51:3，在150175。C下反應(yīng)615小時(shí)，冷卻后，在15(TC175'C下蒸餾，得到羥基植物油酯；脂肪酸一般采用正己酸、異辛酸或月桂酸，也可采用其他脂肪酸。d)酯化反應(yīng)在含有羥基植物油酯中加入乙酸酐，羥基植物油酯與乙酸酐摩爾比為1:1.51:3，以吡啶為催化劑，室溫下反應(yīng)424小時(shí)，加入冰水，先用稀鹽酸洗后用水洗，至中性，放出下面水相，將上層油相在6010(TC下蒸餾，得到潤滑油。下面通過幾個(gè)具體的實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1a)稱取一定量的豆油與異辛醇，豆油與異辛醇的摩爾比為1:6，置于三口瓶中，以濃硫酸為催化劑，于120'C下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，冷卻后將反應(yīng)物料倒出，置于分液漏斗中，水洗至中性，分層后將下層水放出，將油相倒入二口瓶中，在8(TC下蒸餾，得到的轉(zhuǎn)酯化產(chǎn)品置于三口瓶中。b)在三口瓶的瓶口一端，插入含有一定量甲酸、&02的混合液的滴液漏斗，轉(zhuǎn)酯化豆油、雙氧水、甲酸的摩爾比為l:2，保持溫度在4(TC，邊攪拌邊滴加混合液，在2小時(shí)內(nèi)滴加完畢。保持溫度在4(TC，在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)24小時(shí)，將反應(yīng)料倒出，置于分液漏斗中，用稀堿水加水洗至P^6，靜置，將下層水相到出，油相倒入三口瓶，IO(TC下蒸餾，得到環(huán)氧化產(chǎn)品oc)將一定量的環(huán)氧化產(chǎn)品倒入三口瓶中，加入一定量的月桂酸，環(huán)氧化產(chǎn)品與月桂酸摩爾比為1:3，在175'C攪拌反應(yīng)6小時(shí)，冷卻后，換上蒸餾裝置，在175'C下蒸餛，得到含有羥基的豆油酯。d)將一定量的含有羥基的豆油酯加入三口瓶，加入一定量的乙酸酐，羥基豆油酯與乙酸酐摩爾比為l:1.5，以吡啶為催化劑，室溫下攪拌反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，加入大量冰塊，攪拌半小時(shí)，將反應(yīng)物料倒入分液漏斗，先用稀鹽酸洗后用水洗，至P&6，放出下面水相，將上層油相倒入三口瓶蒸餾，得到最終產(chǎn)品。實(shí)施例2a)稱取菜籽油與異丙醇，菜籽油與異丙醇摩爾比為1:3，置于三口瓶中，以濃硫酸為催化劑，于IOO'C下攪拌反應(yīng)I小時(shí)，冷卻后將反應(yīng)物料倒出，置于分液漏斗中，水洗至中性，分層后將下層水放出，將油相倒入三口瓶中，在8CTC下蒸餾，得到的轉(zhuǎn)酯化產(chǎn)品置于三口瓶中。b)在三口瓶的瓶口一端，插入含有一定量甲酸、HA的混合液的滴液漏斗，轉(zhuǎn)酯化菜籽油、雙氧水摩爾比為l:3，保持溫度在60'C，邊攪拌邊滴加混合液，在l小時(shí)內(nèi)滴加完畢。保持溫度在6(TC，在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)，將反應(yīng)料倒出，置于分液漏斗中，用稀堿水加水洗至P^6,靜置，將下層水相到出，油相倒入三口瓶，IO(TC以下蒸餾，得到環(huán)氧化產(chǎn)品。c)將一定量的環(huán)氧化產(chǎn)品倒入三口瓶中，加入一定量的月桂酸，環(huán)氧化產(chǎn)品與月桂酸的摩爾比為1:1.5，在165'C攪拌反應(yīng)8小時(shí)，冷卻后，換上蒸餾裝置，在165。C下蒸餾，得到含有羥基的菜籽油酯。d)將一定量的含有羥基的菜籽油酯加入三口瓶，加入一定量的乙酸酐，羥基菜籽油酯與乙酸酐摩爾比為l:2,以吡啶為催化劑，室溫下攪拌反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，加入大量冰塊，攪拌半小時(shí)，將反應(yīng)物料倒入分液漏斗，先用稀鹽酸洗后用水洗，至PH-6，放出下面水相，將上層油相倒入三口瓶蒸餾，得到最終產(chǎn)品。實(shí)施例3a)稱取葵花油與異壬醇，葵花油與異壬醇的摩爾比為1:9，置于三口瓶中，以濃硫酸為催化劑，于140'C下攪拌反應(yīng)3小時(shí)，冷卻后將反應(yīng)物料倒出，置于分液漏斗中，水洗至中性，分層后將下層水放出，將油相倒入三口瓶中，在10(TC下蒸餾，得到的轉(zhuǎn)酯化產(chǎn)品置于三口瓶中。b)在三口瓶的瓶口一端，插入含有一定量甲酸、HA的混合液的滴液漏斗，轉(zhuǎn)酯化葵花油、雙氧水的摩爾比為l:1.5，保持溫度在50'C，邊攪拌邊滴加混合液，在一小時(shí)內(nèi)滴加完畢。保持溫度在5(TC，在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)，將反應(yīng)料倒出，置于分液漏斗中，用稀堿水加水洗至P^6，靜置，將下層水相到出，油相倒入三口瓶，10(TC以下蒸餾，得到環(huán)氧化產(chǎn)品。c)將一定量的環(huán)氧化產(chǎn)品倒入三口瓶中，加入一定量的月桂酸，環(huán)氧化產(chǎn)品與月桂酸摩爾比為l:1.5，在15(TC攪拌反應(yīng)15小時(shí)，冷卻后，換上蒸餾裝置，在175r下蒸餾，得到含有羥基的葵花油酯。d)將一定量的含有羥基的葵花油酯加入三口瓶，加入一定量的乙酸酐，羥基葵花油脂與乙酸酐摩爾比為l:3，以吡啶為催化劑，室溫下攪拌反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，加入大量冰塊，攪拌半小時(shí)，將反應(yīng)物料倒入分液漏斗，先用稀鹽酸洗后用水洗，至ra二e，放出下面水相，將上層油相倒入三口瓶蒸餾，得到最終產(chǎn)品。實(shí)施例4a)稱取豆油與異辛醇，豆油與異辛醇的摩爾比為1:6，置于三口瓶中，以濃硫酸為催化劑，于12(TC下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，冷卻后將反應(yīng)物料倒出，置于分液漏斗中，水洗至中性，分層后將下層水放出，將油相倒入三口瓶中，在8(TC下蒸餾，得到的轉(zhuǎn)酯化產(chǎn)品置于三口瓶中。b)在三口瓶的瓶口一端，插入含有一定量甲酸、&02的混合液的滴液漏斗，轉(zhuǎn)酯化豆油、雙氧水摩爾比為l:2，保持溫度在4(TC，邊攪拌邊滴加混合液，在一小時(shí)內(nèi)滴加完畢。保持溫度在4(TC，在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)24小時(shí)，將反應(yīng)料倒出，置于分液漏斗中，用稀堿水加水洗至1^=6，靜置，將下層水相到出，油相倒入三口瓶，10(TC以下蒸餾，得到環(huán)氧化產(chǎn)O叩oc)將一定量的環(huán)氧化產(chǎn)品倒入三口瓶中，加入一定量的異辛酸，環(huán)氧化產(chǎn)品與異辛酸摩爾比為l:3，在165'C攪拌反應(yīng)6小時(shí)，冷卻后，換上蒸餾裝置，在165t:下蒸餾，得到含有羥基的豆油酯。d)將一定量的含有羥基的豆油酯加入三口瓶，加入一定量的乙酸酐，羥基豆油酯與乙酸酐摩爾比為l:2,以吡啶為催化劑，室溫下攪拌反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，加入大量冰塊，攪拌半小時(shí)，將反應(yīng)物料倒入分液漏斗，先用稀鹽酸洗后用水洗，至PHi，放出下面水相，將上層油相倒入三口瓶蒸餾，得到最終產(chǎn)品。實(shí)施例5a)稱取豆油與異辛醇，豆油與異辛醇摩爾比為l:6，置于三口瓶中，以濃硫酸為催化劑，于12(TC下攪拌反應(yīng)2小時(shí)，冷卻后將反應(yīng)物料倒出，置于分液漏斗中，水洗至中性，分層后將下層水放出，將油相倒入三口瓶中，在80'C下蒸餾，得到的轉(zhuǎn)酯化產(chǎn)品置于三口瓶中。b)在三口瓶的瓶口一端，插入含有一定量甲酸、&02的混合液的滴液漏斗，轉(zhuǎn)酯化豆油、雙氧水摩爾比為l:2，保持溫度在4(TC,邊攪拌邊滴加混合液，在一小時(shí)內(nèi)滴加完畢。保持溫度在4(TC，在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)24小時(shí)，將反應(yīng)料倒出，置于分液漏斗中，用稀堿水加水洗至P^6，靜置，將下層水相到出，油相倒入三口瓶，l(XTC以下蒸餾，得到環(huán)氧化產(chǎn)品。c)將一定量的環(huán)氧化產(chǎn)品倒入三口瓶中，加入一定量的正己酸，環(huán)氧化產(chǎn)品與正己酸摩爾比為l:3，在15(TC攪拌反應(yīng)6小時(shí)，冷卻后，換上蒸餾裝置，在150'C下蒸餾，得到含有羥基的豆油酯。d)將一定量的含有羥基的豆油酯加入三口瓶，加入一定量的乙酸酐，羥基豆油酯與乙酸酐摩爾比為l:3，以吡啶為催化劑，室溫下攪拌反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，加入大量冰塊，攪拌半小時(shí)，將反應(yīng)物料倒入分液漏斗，先用稀鹽酸洗后用水洗，至1^=6，放出下面水相，將上層油相倒入二口瓶蒸餾，得到最終產(chǎn)品。實(shí)施例6a)稱取菜籽油與豆油的混合物與異丙醇，混合油與異丙醇摩爾比為1:3，置于三口瓶中，以濃硫酸為催化劑，于10(TC下攪拌反應(yīng)3小時(shí)，冷卻后將反應(yīng)物料倒出，置于分液漏斗中，水洗至屮性，分層后將下層水放出，將油相倒入三口瓶中，在l(XTC下蒸餾，得到的轉(zhuǎn)酯化產(chǎn)品置于三口瓶中。b)在三口瓶的瓶口一端，插入含有一定量甲酸、&02的混合液的滴液漏斗，轉(zhuǎn)酯化混合油酯、雙氧水摩爾比為l:3，保持溫度在6(TC，邊攪拌邊滴加混合液，在l小時(shí)內(nèi)滴加完畢。保持溫度在6CTC,在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)，將反應(yīng)料倒出，置于分液漏斗中，用稀堿水加水洗至PH:6，靜置，將下層水相到出，油相倒入三口瓶，IO(TC下蒸餾，得到環(huán)氧化產(chǎn)品。c)將一定量的環(huán)氧化產(chǎn)品倒入三口瓶中，加入一定量的月桂酸，環(huán)氧化產(chǎn)品與月桂酸的摩爾比為1:3，在15(TC攪拌反應(yīng)15小時(shí)，冷卻后，換十.蒸餾裝置，在175"下蒸餾，得到含有羥基的混合油酯。d)將一定量的含有羥基的混合油酯加入三口瓶，加入一定量的乙酸酐，羥基混合油酯與乙酸酐摩爾比為l:2,以吡啶為催化劑，室溫下攪拌反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，加入大量冰塊，攪拌半小時(shí)，將反應(yīng)物料倒入分液漏斗，先用稀鹽酸洗后用水洗，至PH:6，放出下面水相，將上層油相倒入三口瓶蒸餾，得到潤滑油。表一本發(fā)明改性植物油與大豆油的性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>上表中數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的改性植物油與豆油相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)摩擦性能優(yōu)異四球機(jī)摩擦實(shí)驗(yàn)，以磨斑直徑作為指標(biāo)，在196N壓力下長磨30分鐘，改性植物油磨斑直徑最大為0.43mm，豆油為0.51mm，在392N壓力下長磨30分鐘，改性植物油為磨斑直徑最大為0.54mm,豆油為0.69mra，改性植物油的摩擦性能優(yōu)于豆油。改性植物油的Pb値均大于豆油的588N。2)流變學(xué)性能較好改性植物油傾點(diǎn)比豆油的傾點(diǎn)大幅下降，豆油為-8°C，改性植物油傾點(diǎn)均低于-8'C，最低達(dá)到-27'C。3)氧化穩(wěn)定性大幅提高經(jīng)過旋轉(zhuǎn)氧彈法測試，豆油的氧化誘導(dǎo)期為8.3分鐘，而改性植物油的氧化誘導(dǎo)期均大于19分鐘。4)生物降解性提高經(jīng)測豆油的21天生物降解率85%，而改性植物油的生物降解率都大于95%，符合德國"藍(lán)色天使"標(biāo)準(zhǔn)，故為環(huán)境友好潤滑油。權(quán)利要求1.一種潤滑油的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進(jìn)行a)進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反首先將一種或幾種植物油的混合物與醇類進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)將植物油與醇類按1:31:9的摩爾比置于反應(yīng)容器中，以質(zhì)子酸或路易斯酸為催化劑，于100°C14(TC下反應(yīng)13小時(shí)；冷卻后水洗至中性，分層后將下層水相放出，將油相在80'C12(TC下蒸餾，得到轉(zhuǎn)酯化植物油；b)環(huán)氧化反應(yīng)在轉(zhuǎn)酯化植物油中滴加含有甲酸和HA混合液，轉(zhuǎn)酯化植物油與仏02的摩爾比為1:1.51:3;保持溫度在4060'C之間，在2小時(shí)內(nèi)滴加完畢；然后在該溫度下繼續(xù)反應(yīng)324小時(shí)，先用稀堿水后用水洗至中性，靜置，將下層水相倒出，將油相在60IOO'C下蒸餾，得到環(huán)氧化植物油酯；C)開環(huán)反應(yīng)在環(huán)氧化植物油酯內(nèi)加入脂肪酸，環(huán)氧植物油酯與脂肪酸的摩爾比為1:1.51:3，在150175X:下反應(yīng)615小時(shí)，冷卻后，在150。C175。C下蒸餾，得到羥基植物油酯；d)酯化反應(yīng)在含有羥基植物油酯中加入乙酸酐，羥基植物油酯與乙酸酐摩爾比為1:1.51:3，以吡啶為催化劑，室溫下反應(yīng)424小時(shí)，加入冰水，先用稀鹽酸洗后用水洗，至中性，放出下面水相，將上層油相在6010(TC下蒸餾，得到潤滑油。2.按照權(quán)利要求l所述的一種潤滑油的制備方法，其特征在于所述的醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、異辛醇、異壬醇或它們幾種的混合物。3.按照權(quán)利要求1所述的一種潤滑油的制備方法，其特征在于所述的脂肪酸為正己酸、異辛酸或月桂酸。全文摘要一種潤滑油的制備方法，涉及一種多酯型環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法。本發(fā)明利用對植物油的化學(xué)改性從而提高其流變學(xué)性能及氧化穩(wěn)定性。本發(fā)明方法是以植物油如豆油、菜籽油、葵花油、棉籽油等為原料，對其進(jìn)行化學(xué)改性。首先將植物油與醇通過轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，生成植物油單酯，在分子結(jié)構(gòu)中引入支鏈。然后用過氧化氫將植物油單酯中的雙鍵變成飽和的環(huán)氧鍵，再用脂肪酸將環(huán)氧鍵打開，成為含有羥基的植物油單酯。最后用乙酸酐將生成的羥基酯化，生成多酯的植物油酯。改性后的多酯植物油酯相比植物油，在摩擦性能，流變學(xué)性能，氧化穩(wěn)定性方面都有了較大幅度的提高。文檔編號C11B3/00GK101121907SQ20071012208公開日2008年2月13日申請日期2007年9月21日優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日發(fā)明者劉志祥,鵬徐,段世杰,毛宗強(qiáng),誠王申請人:清華大學(xué)