生物质-油溶性聚醚基础油及其制备方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202311758295.4 | 申请日 | 2023-12-20 | 公开(公告)号 | CN117887064A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 安徽中天石化股份有限公司; | 发明人 | 高晓谋; 郑安荀; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 生物 质 ‑油溶性聚醚 基础 油及其制备方法，属于 润滑油 技术领域。通过引发剂、催化剂、抗 氧 剂、 甲苯 、环氧 植物 油 、环氧烷、甲醇以用量之比为2mL:2mL:3g‑5g:200mL:20g:20g‑100g:0.5mL分段聚合制得。制得 基础油 与烷 烃 类基础油具有优异的相容性，使其作为复配润滑油的 稳定性 更佳；最终产物为醚‑酯类物质，兼具醚类和脂类的油的性能， 粘度 等级宽， 倾点 低，稳定性好。与市面常用的矿物油相比，本发明的基础油的 生物降解 性优异，并且原料来源广泛，成本低。通过吩噻嗪连接环氧乙烷，能提升基础油的氧化安定性和闪点，且不易析出性能稳定。 | ||||||
| 权利要求 | 1.生物质‑油溶性聚醚基础油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 生物质‑油溶性聚醚基础油及其制备方法技术领域背景技术[0002] 润滑油是减少机械间磨损，维持机械运转的重要组成部分，包括基础油和添加剂，其中基础油占比达80％以上，在很大程度上决定着润滑油的性能。而在基础油中，聚醚合成油分子具有醚键和羟基，属于螺族结构，具有分散、乳化、润滑等多方面的性能，因它独特的性能，很快得到了广泛的应用。 [0003] 聚醚类基础油，它的主要特点是：具有优良的粘温性质和高温下不结焦的特点，可作机械高温部位的润滑油，如纺织热定型机的链条润滑油，加工玻璃时切割用的润滑油剂塑料压延机机油等；具有优良的低温性和对氢气、乙烯、天然气的溶解度小，与氟利昂气体有很好的互溶性的特点，可作气体压缩机油、冷冻机油及真空泵油等；具有良好的润滑性，并且有很好的溶解沉淀的作用，能使发动机内部保持清洁，当完全燃烧时不留残渣适合全封闭式的内燃机油、齿轮油和冬夏齿轮油等；具有良好的增稠效果，抗剪切性能好，高压下不生成沉渣和漆状物，适于作抗燃液压油的基础油。 [0004] 聚醚合成油的种类较多，主要以原料的不同而区分日前有环氧乙烷，环氧丙烷，环氧丁烷或四氢味喃等开环均聚或共聚制取的线性聚合物工业上有环氧乙烷均聚醚；环氧内烷均聚醚；环氧乙烷‑环氧丙烷共聚醚，环氧丙烷‑环氧丁烷共聚醚；环氧丙烷‑四氢快喃共聚醚。 [0005] 市面上常见的聚醚类基础油是环氧乙烷的均聚物(PEO)或环氧丙烷的均聚物(PPO)，由于二者承载特性好、倾点低、粘度指数高且闪点高，广泛应用于润滑油领域。但是二者油溶性差，会导致机械设备在运转过程中存在极大风险；另外，聚醚类基础油常常作为辅助基础油与其他基础油制成复配油去使用，但是聚醚类基础油与这类矿物质/PAO烷烃基础油相容性较差，限制了聚醚基础油应用范围。除此之外，基础油通常难以降解，对环境污染严重，随着环保意识的提高和可持续发展理念的普及，可生物降解基础油逐渐受到人们的关注和青睐。 [0006] 因此，发明一种粘度指数宽、可降解、闪点高、倾点低且油溶性好的聚醚基础油是本领域亟待解决的问题。 发明内容[0008] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： [0009] 一种生物质‑油溶性聚醚基础油的制备方法，包括以下步骤： [0010] 在装有搅拌子和回流冷凝管的三口圆底烧瓶中通入保护气体，在保护气体的气氛下，加入引发剂、催化剂、抗氧剂和甲苯，搅拌混合均匀后加入环氧植物油，80℃下进行反应，并检测环氧值，当环氧值转化率达到50％‑80％，加入环氧烷并进行搅拌，控制反应温度为60℃，回流反应3h，反应完成，冷却至室温，缓慢向反应瓶中加入少量甲醇，减压蒸馏去除溶剂，加入氨水，调节溶液pH值为7，加入水洗涤，分液，收集油相得到生物质‑油溶性聚醚基础油。 [0011] 聚醚基础油合成原理如下所示： [0012] [0013] 进一步地，所述保护气体为氮气、氦气、氩气中的一种或至少两种的组合。 [0014] 进一步地，所述引发剂为甲醇、异辛醇、正戊醇中的一种。 [0017] 进一步地，所述环氧烷为环氧丙烷、四氢呋喃、环氧氯丙烷中的一种或多种。 [0018] 进一步地，引发剂、催化剂、抗氧剂、甲苯、环氧植物油、环氧烷、甲醇的用量之比为2mL:2mL:3g‑5g:200mL:20g:20g‑100g:0.5mL。 [0019] 实验采用分段聚合，使反应更易控制，提升可操作性；使用环氧植物油作为原料，来源广泛，成本低，且具备生物可降解性；得到的最终产物为醚‑酯类物质，兼具醚类和脂类的油的性能，并与烷烃类基础油具有优异的相容性。 [0020] 进一步地，所述抗氧剂通过以下步骤制得： [0021] 室温，氮气保护下在装有搅拌装置的三口烧瓶中将吩噻嗪、环氧氯丙烷、甲苯和三乙胺混合搅拌均匀，控制反应温度为65℃反应3h，反应完成，减压蒸馏去除部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用苯/环己烷的混合溶剂，二者的体积比为5:3)，旋蒸除去洗脱液，得到抗氧剂；吩噻嗪、环氧氯丙烷、甲苯、三乙胺的用量之比为19.8g:9.2g:50mL:10mL； [0022] 吩噻嗪和环氧氯丙烷发生亲核取代，三乙胺除去反应生成的氯化氢，得到抗氧剂；具体反应过程如下所示： [0023] [0024] 制得的抗氧剂以吩噻嗪为主体，连接环氧乙烷；吩噻嗪是一种硫氮杂蒽型的抗氧剂，对于聚醚有着高效的抗氧化性能，通过捕获自由基来阻止链条油生成沉积物，有效提升了聚醚的氧化安定性；不仅如此，吩噻嗪还能提高基础油的闪点；另外，连接的环氧乙烷使抗氧剂能参与到聚合反应中，连接在聚醚分子链上，提升抗氧剂与聚醚的相容性，且使抗氧剂的不易析出，性能得以长久保持。 [0025] 本发明的有益效果： [0026] 1、本发明的基础油与烷烃类基础油具有优异的相容性，使其作为复配润滑油的稳定性更佳。 [0027] 2、在合成基础油的过程采用分段聚合，使反应更易控制，最终产物为醚‑酯类物质，兼具醚类和脂类的油的性能，粘度等级宽，倾点低，稳定性好。 [0028] 3、与市面常用的矿物油相比，本发明的基础油的生物降解性优异，并且原料来源广泛，成本低。 [0029] 4、通过吩噻嗪连接环氧乙烷，能提升基础油的氧化安定性提高闪点，且不易析出性能稳定。 具体实施方式[0030] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0031] 实施例1 [0032] 制备抗氧剂： [0033] 室温，氮气保护下在装有搅拌装置的三口烧瓶中将19.8g吩噻嗪、9.2g环氧氯丙烷、50mL甲苯和10mL三乙胺混合搅拌均匀，控制反应温度为65℃反应3h，反应完成，减压蒸馏去除部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用苯/环己烷的混合溶剂，二者的体积比为5:3)，旋蒸除去洗脱液，得到抗氧剂。 [0034] 实施例2 [0035] 制备抗氧剂： [0036] 室温，氮气保护下在装有搅拌装置的三口烧瓶中将39.6g吩噻嗪、18.4g环氧氯丙烷、100mL甲苯和20mL三乙胺混合搅拌均匀，控制反应温度为65℃反应3h，反应完成，减压蒸馏去除部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用苯/环己烷的混合溶剂，二者的体积比为5:3)，旋蒸除去洗脱液，得到抗氧剂。 [0037] 实施例3 [0038] 在装有搅拌子和回流冷凝管的三口圆底烧瓶中通入氮气，在氮气气氛下，加入2mL甲醇、2mL三氟甲烷磺酸、3g由实施例1制得的抗氧剂和200mL甲苯，搅拌混合均匀后加入20g环氧大豆油，80℃下进行反应，并检测环氧值，当环氧值转化率达到50％，加入60g环氧丙烷并进行搅拌，控制反应温度为60℃，回流反应3h，反应完成，冷却至室温，缓慢向反应瓶中加入0.5mL甲醇，减压蒸馏去除溶剂，加入氨水，调节溶液pH值为7，加入水洗涤，分液，收集油相得到生物质‑油溶性聚醚基础油。 [0039] 实施例4 [0040] 在装有搅拌子和回流冷凝管的三口圆底烧瓶中通入氦气，在氦气气氛下，加入2mL异辛醇、2mL浓硫酸、3g由实施例2制得的抗氧剂和200mL甲苯，搅拌混合均匀后加入20g环氧生物柴油，80℃下进行反应，并检测环氧值，当环氧值转化率达到50％，加入60g四氢呋喃并进行搅拌，控制反应温度为60℃，回流反应3h，反应完成，冷却至室温，缓慢向反应瓶中加入0.5mL甲醇，减压蒸馏去除溶剂，加入氨水，调节溶液pH值为7，加入水洗涤，分液，收集油相得到生物质‑油溶性聚醚基础油。 [0041] 实施例5 [0042] 在装有搅拌子和回流冷凝管的三口圆底烧瓶中通入氩气，在氩气气氛下，加入2mL正戊醇、2mL氢氧化钾、3g由实施例2制得的抗氧剂和200mL甲苯，搅拌混合均匀后加入20g环氧大豆油，80℃下进行反应，并检测环氧值，当环氧值转化率达到50％，加入60g环氧棕榈油并进行搅拌，控制反应温度为60℃，回流反应3h，反应完成，冷却至室温，缓慢向反应瓶中加入0.5mL甲醇，减压蒸馏去除溶剂，加入氨水，调节溶液pH值为7，加入水洗涤，分液，收集油相得到生物质‑油溶性聚醚基础油。 [0043] 实施例6 [0044] 与实施例3不同的是环氧值转化率达到80％。 [0045] 实施例7 [0046] 与实施例3不同的是抗氧剂的用量为5g。 [0047] 实施例8 [0048] 与实施例3不同的是环氧丙烷的用量为20g。 [0049] 实施例9 [0050] 与实施例3不同的是环氧丙烷的用量为100g。 [0051] 对比例1 [0052] 不加抗氧剂，其余步骤与实施例3相同。 [0053] 对比例2 [0054] 使用市售，由山东山化化学有限公司生产的聚醚类基础油。 [0055] 将实施例3‑9和对比例1‑2，进行如下的性能测试： [0056] 采用国家标准SH/T 0193‑2008《润滑油氧化安定性的测定旋转氧弹法》测定氧化安定性； [0058] 采用国家标准GB/T 3535‑2006《石油产品倾点测定法》测定倾点； [0059] 采用国家标准GB/T 3536‑2008《石油产品闪点和燃点的测定》测定闪点； [0061] 采用国家标准NB/SH/T 0845‑2010《传动润滑剂黏度剪切安定性的测定》测定剪切稳定性(KRL粘度下降率)； [0062] 测得结果如表一所示： [0063] 表一 [0064] [0065] [0066] 由上表可知，本发明的聚醚基础油的各项性能都优于市售的基础油，且可以明显看到，实施例7中抗氧剂的用量增加，聚醚基础油的氧化安定性和闪点都有较大幅度的增加。 [0067] 使用惠州150N基础油与实施例3‑5和对比例2根据不同的体积比(V1:V2)混合在一起，依次在4℃、25℃和100℃下放置8小时，总计24h，根据是否有分层与沉淀，判断相容性。 [0068] 测得结果如表二所示： [0069] 表二 [0070] [0071] 由表二可知，本发明制得的聚醚基础油与烷烃类基础油具有优异的相容性，在与烷烃类基础油复配时，效果更佳。 [0072] 在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 [0073] 以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈