專利名稱：一種多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化學合成技術領域，尤其涉及一種多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑及其制備方法。
背景技術：
表面活性劑在水基金屬加工液中應用十分廣泛，主要起到乳化、防銹、清洗和潤滑作用。常用的有陰離子型和非離子型表面活性劑，如聚乙二醇二油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸三乙醇胺、司班、吐溫、石油磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽等。這類表面活性劑在水基加工液中的作用比較單一，需用多種表面活性劑復配才能達到乳化、防銹、清洗和潤滑作用，這為金屬加工液的開發(fā)造成困難，且增加產品的成本。硼酸酯類表面活性劑作為一種新型的多功能添加劑，具備防銹、殺菌、極壓潤滑和清洗作用。但常規(guī)硼酸酯類表面活性劑存在如下的問題一是硼酸酯基不穩(wěn)定易水解， 導致硼酸酯表面活性劑失去防銹、殺菌、極壓潤滑和清洗作用；二是極壓潤滑性能不強。由于金屬加工液技術的不斷提高，先進的自動化、精密機床的不斷涌現(xiàn)，刀具和工件材料的多樣化，對金屬加工液的要求也越來越高，開發(fā)新的性能優(yōu)越的水基金屬加工液添加劑，制得適用現(xiàn)代加工要求的金屬加工液。

發(fā)明內容
為克服上述的技術缺點，本發(fā)明根據(jù)硼酸酯在金屬表面吸附機制、潤滑機理和導致硼酸酯水解的因素，依據(jù)構效關系，通過分子設計，合成制得多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方法是一種多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，其工藝步驟是
第一步將質量比為高級脂肪酸1.0 多元醇胺類化合物1.3 2.4混合后置于電熱反應釜中，在催化劑的作用下，于120 175°C反應2 5小時，制得醇酰胺中間體；
第二步將第一步制得的醇酰胺中間體與硼酸混合均勻，醇酰胺中間體與硼酸的質量比為1. 0 0. 04 0. 1，于110 150°C反應1 2小時，降溫后，得到黃褐色粘稠膏狀物， 該黃褐色粘稠膏狀物為多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑產品。所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有碳原子數(shù)為10 12和碳原子數(shù)為16 18 的脂肪酸，其中碳原子數(shù)為10 12和碳原子數(shù)為16 18的脂肪酸的質量比為1 :1. 5。所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，其中飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的質量比為1 :0. 1 0. 2。所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有部分高級脂肪酸的碳鏈上帶有活潑羥基， 其中碳鏈上帶有活潑羥基的高級脂肪酸的質量百分比為8 15%。所述多元醇胺類化合物中的三乙醇胺和一乙醇胺的質量配比為1 :0. 2 0. 6。所述多元醇胺類化合物除與高級脂肪酸反應合成到醇酰胺中間體外，其中的氮原子還能與含空軌道的硼原子形成配位鍵，以有效提高硼酸酯的水解穩(wěn)定性，而使硼酸酯的水解速度降低。本發(fā)明的有益效果是制備工藝避免了使用甲苯、二甲苯等有機溶劑作帶水劑，整個合成過程無需氮氣保護；在生產、使用過程中無廢水、廢氣、污染物等的排放，是一種環(huán)境友好型的綠色水基金屬加工液添加劑。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明。一種多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，其工藝步驟是
第一步將質量比為高級脂肪酸1.0 多元醇胺類化合物1.3 2.4混合后置于電熱反應釜中，在催化劑的作用下，于120 175°C反應2 5小時，制得醇酰胺中間體；
第二步將第一步制得的醇酰胺中間體與硼酸混合均勻，醇酰胺中間體與硼酸的質量比為1. 0 0. 04 0. 1，于110 150°C反應1 2小時，降溫后，得到黃褐色粘稠膏狀物， 該黃褐色粘稠膏狀物為多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑產品。所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有碳原子數(shù)為10 12和碳原子數(shù)為16 18 的脂肪酸，其中碳原子數(shù)為10 12和碳原子數(shù)為16 18的脂肪酸的質量比為1 :1. 5。所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，其中飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的質量比為1 :0. 1 0. 2。所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有部分高級脂肪酸的碳鏈上帶有活潑羥基， 其中碳鏈上帶有活潑羥基的高級脂肪酸的質量百分比為8 15%。所述多元醇胺類化合物中的三乙醇胺和一乙醇胺的質量配比為1 :0. 2 0. 6。所述多元醇胺類化合物除與高級脂肪酸反應合成到醇酰胺中間體外，其中的氮原子還能與含空軌道的硼原子形成配位鍵，以有效提高硼酸酯的水解穩(wěn)定性。實施例1
將質量比為月桂酸1 硬脂酸1. 5的混合物80公斤、多元醇胺類化合物100公斤及催化劑置于200升的電熱反應釜中，于120 175°C反應3. 5小時，制得醇酰胺中間體；再將上所述合成得到的醇酰胺中間體160公斤與10公斤硼酸混合均勻，于110 150°C反應1. 5 小時，降溫后，得到黃褐色粘稠膏狀物，該黃褐色粘稠膏狀物為多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑產品，收率91.2%。產品中硼含量的測定按照SH/T0227-92標準，產品中硼含量為0. 957%。產品水解穩(wěn)定性的考察采用敞口觀察法，其穩(wěn)定性大于1600小時。產品的減摩抗磨性的考察按GB3142-92試驗方法測定，產品洲水溶液的I3b為793N。實施例2
將質量比為月桂酸1 蓖麻油酸0. 2的混合物80公斤、多元醇胺類化合物100公斤及催化劑置于200升的電熱反應釜中，于120 175°C反應3小時，制得醇酰胺中間體；再將上所述合成得到的醇酰胺中間體160公斤與10公斤硼酸混合均勻，于110 150°C反應1. 5 小時，降溫后，得到黃褐色粘稠膏狀物，該黃褐色粘稠膏狀物為多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑產品，收率90. m。產品中硼含量的測定按照SH/T0227-92標準，產品中硼含量為0. 938%。產品水解穩(wěn)定性的考察采用敞口觀察法，其穩(wěn)定性大于1600小時。產品的減摩抗磨性的考察按GB3142-92試驗方法測定，產品洲水溶液的I3b為805N。 本發(fā)明利用高級脂肪酸長碳鏈中鏈長不同而產生互補性和碳鏈中帶有的活性羥基，可賦予本硼酸酯優(yōu)越的減摩抗磨性能；利用合成硼酸酯的高級脂肪酸的長碳鏈含有不同的碳原子數(shù)，而導致疏水烷基長度不同，使得硼酸酯能在金屬表面構成較由單一高級脂肪酸合成得到的硼酸酯更致密的物理(或化學)吸附膜，而這一層吸附膜是保障硼酸酯具有良好的摩擦學性能的關鍵；利用合成硼酸酯高級脂肪酸長碳鏈上的活性羥基與硼酸反應得到的硼酸酯基與端位的硼酸酯基共同與金屬在其表面上作用，可使該硼酸酯表面活性劑在金屬表面吸附更牢固。
權利要求
1.一種多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，其特征在于工藝步驟是第一步將質量比為高級脂肪酸1.0 多元醇胺類化合物1.3 2.4混合后置于電熱反應釜中，在催化劑的作用下，于120 175°C反應2 5小時，制得醇酰胺中間體；第二步將第一步制得的醇酰胺中間體與硼酸混合均勻，醇酰胺中間體與硼酸的質量比為1. 0 0. 04 0. 1，于110 150°C反應1 2小時，降溫后，得到黃褐色粘稠膏狀物， 該黃褐色粘稠膏狀物為多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑產品。
2.如權利要求1所述多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，其特征是所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有碳原子數(shù)為10 12和碳原子數(shù)為16 18的脂肪酸，其中碳原子數(shù)為10 12和碳原子數(shù)為16 18的脂肪酸的質量比為1 :1. 5。
3.如權利要求1所述多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，其特征是所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，其中飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的質量比為1 :0. 1 0.2。
4.如權利要求1所述多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，其特征是所述高級脂肪酸為混合脂肪酸，其中有部分高級脂肪酸的碳鏈上帶有活潑羥基，其中碳鏈上帶有活潑羥基的高級脂肪酸的質量百分比為8 15%。
5.如權利要求1所述多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，其特征是所述多元醇胺類化合物中的三乙醇胺和一乙醇胺的質量配比為1 :0. 2 0. 6。
6.如權利要求1或5所述多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，其特征是所述多元醇胺類化合物除與高級脂肪酸反應合成到醇酰胺中間體外，其中的氮原子還能與含空軌道的硼原子形成配位鍵，以有效提高硼酸酯的水解穩(wěn)定性，而使硼酸酯的水解速度降低。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑的制備方法，先將質量比為高級脂肪酸1.0多元醇胺類化合物1.3～2.4混合后置于電熱反應釜中，在催化劑的作用下，于120～175℃反應2～5小時，制得醇酰胺中間體；再將第一步制得的醇酰胺中間體與硼酸混合均勻，醇酰胺中間體與硼酸的質量比為1.00.04～0.1，于110～150℃反應1～2小時，降溫后，得到多功能環(huán)保型硼酸酯表面活性劑產品。制備工藝避免了使用甲苯、二甲苯等有機溶劑作帶水劑，整個合成過程無需氮氣保護；在生產、使用過程中無廢水、廢氣、污染物等的排放，是一種環(huán)境友好型的綠色水基金屬加工液添加劑。
文檔編號C10M139/00GK102343233SQ201110216168
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月31日 優(yōu)先權日2011年7月31日
發(fā)明者楊長嶺 申請人:韶關市廣化科技有限公司