一種固載化離子液體催化環(huán)氧甲酯制備綠色潤滑油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于潤滑油改性工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種W固載化離子液體為催化劑 制備綠色醇酸型潤滑油基礎(chǔ)油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 植物油脂的環(huán)氧化反應(yīng)是利用過氧簇酸將植物油分子中的碳碳雙鍵氧化，使其雙 鍵斷裂與一個氧原子結(jié)合轉(zhuǎn)化為環(huán)氧鍵，從而降低植物油分子的飽和度，提高植物油的氧 化安定性。環(huán)氧化反應(yīng)條件溫和，操作簡單，是極具開發(fā)前景的技術(shù)路線之一，但環(huán)氧化后 的油脂中由于存在環(huán)氧基團(tuán)，而環(huán)氧基團(tuán)比較活潑，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致環(huán)氧化后的油 脂還是不穩(wěn)定。因此我們將環(huán)氧基團(tuán)與有機(jī)酸或有機(jī)醇進(jìn)行異構(gòu)化改性反應(yīng)，經(jīng)過運種環(huán) 氧-異構(gòu)化方法改性后的植物油大部分都表現(xiàn)出了較好的低溫性能和氧化穩(wěn)定性。
[000引植物油的環(huán)氧化-開環(huán)反應(yīng)所使用的催化劑種類較多，但多為濃H2SO4,HF等均相 催化劑，此類催化劑雖然效率高，但是污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備，且副反應(yīng)多、抗乳化性能差。據(jù) 統(tǒng)計，每年約有15化W上的濃H2SO4被丟棄，對環(huán)境造成了極大的危害。隨著人們環(huán)保意識 的增強，相關(guān)部口對化工生產(chǎn)中污染物排放的限制越來越嚴(yán)格，液體酸催化法已逐漸失去 了優(yōu)勢。為了彌補液體催化劑的缺陷，目前許多科研人員都致力于固體酸催化劑的開發(fā)研 究。
[0004] 離子液體作為綠色化學(xué)的重要研究內(nèi)容而備受關(guān)注，因其具有液態(tài)溫區(qū)寬、溶解 能力強、蒸氣壓低、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好、離子電導(dǎo)率高、結(jié)構(gòu)可調(diào)變等諸多物理、化學(xué)特性， 在分離科學(xué)、有機(jī)催化、電化學(xué)、材料科學(xué)等許多領(lǐng)域中顯示出巨大的應(yīng)用潛力。但是離子 液體同時也存在價格高、用量大、不易分離提純等缺點，對于難揮發(fā)或不易揮發(fā)的反應(yīng)物及 產(chǎn)物，分離離子液體與反應(yīng)混合物非常繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明目的在于提供一種W固載化離子液體為催化劑制備綠色醇酸型潤滑油基 礎(chǔ)油的工藝，W提高環(huán)氧甲醋的氧化穩(wěn)定性及低溫流變性能。
[0006] 本發(fā)明所用的技術(shù)方案為：在固載化離子液體的催化作用下，環(huán)氧甲醋和脂肪醇 進(jìn)行異構(gòu)化開環(huán)反應(yīng)，其產(chǎn)物再與無水乙醇進(jìn)行醋化反應(yīng)，最終得到醇酸型潤滑油基礎(chǔ)油。
[0007] 具體步驟為：稱取一定量不同鏈長的脂肪醇和環(huán)氧脂肪酸甲醋放于帶有冷凝管和 攬拌器的四口燒瓶中，攬拌加熱至一定溫度，再加入固體酸催化劑進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)過程 中定時取樣，測定其環(huán)氧值，當(dāng)環(huán)氧值不再降低時，停止反應(yīng)；將上述反應(yīng)體系置于減壓蒸 饋裝置中脫除多余的脂肪醇后，再重新置于四口燒瓶中，向其中加入一定量的無水乙醇于 一定溫度下攬拌化，反應(yīng)結(jié)束后將混合物冷卻至室溫（25°c)，過濾回收固體酸催化劑，于 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中旋蒸脫乙醇，即可得到醇酸型潤滑油基礎(chǔ)油，
[0008] 其中，固體酸催化劑為新型固載化離子液體催化劑，如微球硅膠固定化橫基咪挫 離子液體、怔1111111]41(：14負(fù)載51〇2、怔1111111]41(：14負(fù)載412〇3、884-15固載3-甲氧基硅烷丙 基-化晚氯化物離子液體、SBA-15分子篩固載1-(3-胺丙基）氯化化晚離子液體、硅膠固 載離子液體[HMIM]CF3S03、硅膠固載咪挫對甲苯橫酸鹽離子液體（[HMIM]TsO/silicagel)、 MCM-41分子篩固載酸功能化離子液體[(CH2)3S03HVIm]H2S〇4催化劑中的一種；優(yōu)選怔mim] AICI4負(fù)載SiO2催化劑；
[0009] 脂肪醇是鏈長2-11個碳原子的有機(jī)醇類，選自乙醇、異丙醇、正下醇、異下醇、正 戊醇、異戊醇、異辛醇、正壬醇、正癸醇、^^一醇中的一種；
[0010] 反應(yīng)中加入的固載化離子液體催化劑與環(huán)氧脂肪酸甲醋質(zhì)量之比為（1-15): 100,例如 1:100、2:100、3:100、4:100、5:100 ;優(yōu)選（2-10) :100 ; W11] 環(huán)氧脂肪酸甲醋與脂肪醇的質(zhì)量比1 :(0. 1-10)，例如1:0. 1、1:0.2、1:0.3、 1:0.4 ;優(yōu)選環(huán)氧脂肪酸甲醋與脂肪醇的質(zhì)量比為1:(0.1-2);
[0012]開環(huán)反應(yīng)溫度為 30-100°C，例如 30°C、35°C、4(rC、45°C;優(yōu)選 40-90°C; 陽01引環(huán)氧脂肪酸甲醋開環(huán)反應(yīng)時間為1-1她，例如lh，2h，化，地；優(yōu)選3-16h;
[0014] 開環(huán)產(chǎn)物與無水乙醇二次反應(yīng)的質(zhì)量比為1 :(0. 1-3)，例如1:0. 1、1:0. 2、1:0. 3、 1:0. 4 ;優(yōu)選1 : (0. 2-1);攬拌溫度優(yōu)選50-90°C。
[0015] 本發(fā)明的目的之一在于采用固載化離子液型固體酸替代傳統(tǒng)強腐蝕、強污染性液 體酸，開發(fā)綠色的酸催化清潔生產(chǎn)過程，與單純離子液體相比，固載化離子液體具有如下優(yōu) 點：（1)將離子液體分散在載體的表面，提高了離子液體的利用率；似有利于催化劑與產(chǎn) 物的分離，且選擇性高，催化活性好，反應(yīng)條件溫和；(3)根據(jù)載體的比表面積可W調(diào)整固 載化離子液體的酸度；(4)可使反應(yīng)工藝過程連續(xù)化，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力；(5)可應(yīng)用于 氣相反應(yīng)中；
[0016] 本發(fā)明的目的之二在于對環(huán)氧脂肪酸甲醋與脂肪醇異構(gòu)化反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行二次 處理，可快速降低潤滑油基礎(chǔ)油的酸值，有效避免了傳統(tǒng)后處理工藝中繁瑣的堿洗和水洗 過程，減少了廢水的排放，更有利于環(huán)境保護(hù)及實際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。對采用該制備方法得 至IJ的醇酸型潤滑油基礎(chǔ)油進(jìn)行理化性能測試，如酸值、密度、粘度、氧化安定性、摩擦性能、 低溫性能等，發(fā)現(xiàn)該醇酸型潤滑油基礎(chǔ)油理化性能非常好，很適合潤滑油的應(yīng)用。
[0017] 本發(fā)明具有W下有益效果：環(huán)氧脂肪酸甲醋的環(huán)氧鍵比較活潑，其低溫流動性和 氧化穩(wěn)定性較差，通過用不同鏈長的脂肪醇將不穩(wěn)定的環(huán)氧鍵打開，生成了油脂醇酸型化 合物，從而改善了低溫流變學(xué)性能和氧化穩(wěn)定性。經(jīng)過開環(huán)異構(gòu)化改性之后，得到的醇酸型 潤滑油具備了W下優(yōu)點：（1)可生物降解性較好，無污染。似酸值明顯降低，傾點降低，粘 度指數(shù)較高。（3)熱穩(wěn)定性及極壓抗磨性較好。（4)可合成低、中或高的不同等級的油品。
【具體實施方式】 陽01引實施例1:
[0019] 將6g異丙醇和30g環(huán)氧甲醋（環(huán)氧值為5. 47g/100g)放于帶有冷凝管和溫度計 的四口燒瓶中，并緩慢加入0. 9g硅膠固載咪挫對甲苯橫酸鹽離子液體催化劑（其中，有效 成分離子液體的質(zhì)量含量為10% )，當(dāng)水浴溫度達(dá)到45°C時，開啟攬拌，反應(yīng)開始進(jìn)行。反 應(yīng)過程中每隔30min取樣，測定其環(huán)氧值，反應(yīng)持續(xù)4.化即結(jié)束。將反應(yīng)混合物置于減壓 蒸饋裝置中除去未反應(yīng)的脂肪醇后，繼續(xù)倒入四口燒瓶中，加入30% (wt% )無水乙醇（乙 醇質(zhì)量為6g)于60°C下攬拌化，反應(yīng)結(jié)束后將混合物冷卻至室溫，過濾回收固體催化劑，于 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中旋蒸脫乙醇，即可得到醇酸型潤滑油基礎(chǔ)油，產(chǎn)率為80. 8% (按環(huán)氧值的轉(zhuǎn) 化率計算）。
[0020] 比較例1
[0021] 直接采用實施例1的固載催化劑中的有效成分離子液體作為催化劑，離子液體的 加入量為0. 9g，其余工藝參數(shù)相比于實施例1不變。反應(yīng)過程中每隔30min取樣，測定其環(huán) 氧值，當(dāng)環(huán)氧值不再降低時，停止反應(yīng)。反應(yīng)持續(xù)化結(jié)束，得到的醇酸型潤滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)率 為39. 5% (按環(huán)氧值的轉(zhuǎn)化率計算）。 陽02引 實施例2 :
[0023] 將6g異丙醇和30g環(huán)氧甲醋（環(huán)氧值為5. 47g/100g)放于帶有冷凝管和溫度計 的四口燒瓶中，并緩慢加入〇.9旨怔1111111]41(：14負(fù)載51〇2催化