一種氯化季戊四醇有機(jī)酸酯的合成方法及其在特種油中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體地說是一種氯化季戊四醇有機(jī)酸酯的合成方法及在特 種油中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 氯化季戊四醇有機(jī)酸酯，它具有合成酯類的優(yōu)良抗磨性能，具有優(yōu)良的粘溫特性、 良好的低溫特性、高溫穩(wěn)定性、低揮發(fā)性，因而能滿足較高的潤滑極壓要求，尤其適合在特 種油行業(yè)中的應(yīng)用。
[0003] 氯化季戊四醇有機(jī)酸酯具有潤滑性能優(yōu)、PB值高、ro值高、粘度指數(shù)高、抗燃性好、 生物降解率高、毒性低等特性，是一種綠色潤滑油，其作為油性劑在冷乳薄板乳制油、鋼管 拉拔油、切削油及其它金屬加工液中廣泛使用，尤其適合一些加工難度大的場合。氯化季戊 四醇有機(jī)酸酯也可作為紡織皮革助劑的中間體和紡織油劑。
[0004] 現(xiàn)有氯化季戊四醇有機(jī)酸酯的合成方法主要有直接酯化法與酯交換法，這些方法 多使用質(zhì)子酸、金屬氧化物、無機(jī)鹽催化劑等，合成方法不是反應(yīng)溫度高，就是反應(yīng)時間長， 且轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、反應(yīng)后處理困難、廢酸污染嚴(yán)重等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了避免現(xiàn)有合成方法所存在的不足之處，提供一種氯化季戊四醇有機(jī)酸 酯的合成方法及其在特種油中的應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明氯化季戊四醇有機(jī)酸酯的合成方法，其特點在于包括如下步驟：
[0008] 第一步、酯化反應(yīng)：
[0009] 以有機(jī)酸和季戊四醇為原料，并加入適量催化劑，在140°C_160°C條件下常壓反應(yīng) 3-5小時，得酯化反應(yīng)產(chǎn)物；
[0010] 所述有機(jī)酸由第一有機(jī)酸和第二有機(jī)酸混合構(gòu)成，所述第一有機(jī)酸選自油酸、月 桂酸、辛酸、硬脂酸和棕櫚酸中的任意一種，所述第二有機(jī)酸選自丁二酸或己二酸；
[0011] 所述季戊四醇、第一有機(jī)酸及第二有機(jī)酸的摩爾比為1:3:1;
[0012] 所述催化劑為N-烷基吡咯烷酮基團(tuán)甲基磷酸離子液體催化劑；
[0013] 第二步、加成反應(yīng)：
[0014]當(dāng)酯化反應(yīng)產(chǎn)物降溫到60°C時，往酯化反應(yīng)產(chǎn)物中加入環(huán)氧氯丙烷，在80°C_100 °C條件下常壓回流反應(yīng)2-4小時，最后蒸留出多余的環(huán)氧氯丙烷，即得最終產(chǎn)品；所加入環(huán) 氧氯丙烷與季戊四醇的摩爾比為1.0-1.4:1。
[0015] 作為優(yōu)選，所述催化劑的添加量為原料總質(zhì)量的〇.25%-〇.75%。
[0016] 作為優(yōu)選，所述第一有機(jī)酸為油酸或硬脂酸，所述催化劑的添加量為原料總質(zhì)量 的0.5% ;第一步酯化反應(yīng)的溫度為160°C，反應(yīng)時間為4小時;第二步加成反應(yīng)的溫度為90 °C，反應(yīng)時間為3h，所加入環(huán)氧氯丙烷與第一步中的季戊四醇的摩爾比為1.4:1。
[0017] 本發(fā)明的另一目的是提供上述合成方法所合成的氯化季戊四醇有機(jī)酸酯在特種 油中的應(yīng)用。
[0018] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0019] 1、本發(fā)明通過選擇N-烷基吡咯烷酮基團(tuán)甲基磷酸離子液體催化劑(來自合肥綠酯 金屬保護(hù)材料有限公司，可市場購買)合成氯化季戊四醇有機(jī)酸酯，具有反應(yīng)溫度低、催化 劑添加量少、反應(yīng)時間短、酯化率高等特點，所生產(chǎn)的產(chǎn)品酸值小。
[0020] 2、本發(fā)明所合成的氯化季戊四醇有機(jī)酸酯具有生物降解性，同時具有毒性低和潤 滑極壓功能。
[0021] 3、本發(fā)明在特種油中用氯化季戊四醇有機(jī)酸酯代替部分潤滑極壓劑，提高特種油 潤滑極壓劑性能，可以提高特種油的使用壽命。
【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明有機(jī)酸由第一有機(jī)酸和第二有機(jī)酸混合構(gòu)成，第一有機(jī)酸選自油酸、月桂 酸、辛酸、硬脂酸和棕櫚酸中的任意一種，第二有機(jī)酸選自丁二酸或己二酸;催化劑選擇N-烷基吡咯烷酮基團(tuán)甲基磷酸離子液體催化劑。
[0023] 本發(fā)明氯化季戊四醇有機(jī)酸酯的合成方法中第一步是酯化反應(yīng):首先通過正交化 試驗研究在季戊四醇、第一有機(jī)酸及第二有機(jī)酸的摩爾比為1:3:1的條件下，催化劑添加 量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度對酯化程度的影響，如下表(酸值越低，酯化度越高）：
[0024]表1、季戊四醇與油酸和己二酸的正交化試驗
[0027]由表1可知：在季戊四醇、油酸和己二酸的反應(yīng)摩爾比為1:3:1、催化劑添加量為 0.50%，反應(yīng)溫度160°C、反應(yīng)時間為4h的條件下，酯化反應(yīng)的產(chǎn)物的酸值為54.2mgK0H/g， 酯化度最尚；
[0028] 在季戊四醇、油酸和己二酸的反應(yīng)摩爾比為1:3:1、催化劑添加量為0.75%、反應(yīng) 溫度為160°C、反應(yīng)時間為3h的條件下，酯化反應(yīng)的產(chǎn)物的酸值為55.8mgK0H/g，酯化度次 之；
[0029]在季戊四醇、油酸和己二酸的的反應(yīng)摩爾比為1:3:1、催化劑添加量為0.75%、反 應(yīng)溫度為140°C、反應(yīng)時間為5h的條件下，酯化反應(yīng)的產(chǎn)物的酸值為56.6mgK0H/g;
[0030] 通過綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮，當(dāng)季戊四醇、油酸和己二酸的反應(yīng)摩爾比為1:3:1時，最 終選擇催化劑添加量為0.50%、反應(yīng)溫度為160°C、反應(yīng)時間為4h的條件。
[0031] 根據(jù)上述正交試驗結(jié)果，本發(fā)明又利用辛酸、硬脂酸、月桂酸和棕櫚酸進(jìn)行了反 應(yīng)，結(jié)果如下表：
[0032] 表2、季戊四醇與辛酸和己二酸的反應(yīng)
[0033]
[0034] 表3、季戊四醇與月桂酸和己二酸的的反應(yīng)
[0035]
[0036] 表4、季戊四醇與硬脂酸和己二酸的的反應(yīng)
[0037]
[0038] 表5、季戊四醇與棕櫚酸和己二酸的的反應(yīng)
[0039]
[0040] 通過表1-5,可以看出：在同等條件下，油酸、硬脂酸和季戊四醇酯化度最高，但五 種有機(jī)酸都可以和季戊四醇進(jìn)行酯化反應(yīng)。
[0041 ]本發(fā)明氯化季戊四醇有機(jī)酸酯的合成方法中第二步反應(yīng)是加成反應(yīng)：
[0042]在表1中⑤號條件下所得的酯化反應(yīng)產(chǎn)物降溫到60°C時，按照季戊四醇與環(huán)氧氯 丙烷的摩爾比為1:1.0-1.4,向其中加入環(huán)氧氯丙烷，在80°c-100°c的不同溫度條件下常壓 回流反應(yīng)2-4小時，結(jié)果如表6。
[0043]表6、表1中⑤號產(chǎn)物與環(huán)氧氯丙烷常壓回流反應(yīng)
[0044]
[0045] 由表6可知，取表1中⑤號條件下所得的酯化反應(yīng)產(chǎn)物與環(huán)氧氯丙烷常壓回流反 應(yīng)，在季戊四醇與環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1:1.4、反應(yīng)溫度為90°C、反應(yīng)時間為3小時的條件 下，產(chǎn)物酸值最低〇. 9mg