一种含硼复合高碱性磺酸盐及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种含硼复合高碱性磺酸盐，包括钠与镁的烷基苯磺酸的盐，其制备方法、以及所述含硼复合高碱性磺酸盐用作润滑油添加剂的应用。本发明专利技术的制备方法是在低碳醇、水、稀释油和促进剂的存在下将烷基苯磺酸与钠碱性化合物、镁碱性化合物在溶剂中进行反应，然后与二氧化碳发生碳酸化，再加入硼化合物，最后分离得到产品。本发明专利技术的含硼复合高碱性磺酸盐具有较好的抗极压性、抗氧性和清净性，并且总碱值高，钠镁含量可调。所述含硼复合高碱性磺酸盐用作润滑油添加剂时，其在油品中的含量不超过５重量％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含硼复合高碱性磺酸盐及其制备方法和应用，具体而言，涉及一种含有钠、镁、硼的复合高碱性磺酸盐、其制备方法、以及所述含硼钠镁复合高碱性磺酸盐用作润滑油添加剂的应用。
技术介绍
磺酸盐属于金属清净剂的一种，是内燃机油中一类必不可少的添加剂。磺酸盐中的碱性部分能够中和润滑油或燃料氧化生成的含氧酸，阻止其进一步氧化缩合，从而减少沉积物的生成。此外，它还能够中和含硫燃料燃烧生成的氧化硫(SO2、SO3)或汽油燃烧生成的HCl、HNO3等无机酸，从而保护气缸等部件的金属表面不受腐蚀，同时也避免了这类无机酸对润滑油的进一步氧化。 最早出现的磺酸盐碱值较低，上世纪50年代后磺酸盐的研究才开始走向所谓的“过碱度”和“高碱度”。目前可生产总碱值(TBN)300、400、500的磺酸钙盐和TBN 400的磺酸镁盐。除大量报道上述碱土金属类高碱性磺酸盐之外，也有碱金属类高碱性磺酸盐的报道，例如高碱性磺酸钠盐及磺酸锂盐。与钙盐相比，高碱性磺酸镁具有更好的防锈性能，因此在高档发动机润滑油中应用广泛，但价格较高；而高碱性磺酸钠具有更好的清净性能，但其储存稳定性差，易吸水结皮。 由于磺酸盐具有制备原料易得、成本低的优点，同时能够较多的利用化工生产中的副产品，即使专门制备的原料价格也不高，因此国内外对其生产方法的研究较多，合成工艺比较成熟。一般而言，是以烷基取代芳烃作为起始原料，经磺化和金属化(包括制备中性盐和高碱化)制得不同性能的磺酸盐产品。其中，高碱性磺酸镁的合成工艺是将烷基苯磺酸、稀释油、溶剂、金属氧化物或氢氧化物、水和促进剂加入到反应器中，通入二氧化碳高碱化，闪蒸除去溶剂、水等，经离心或过滤精制得到产品(参见US 3,865,737、US 4,192,758及US 4,617,135)。 相对于高碱性磺酸镁而言，高碱性磺酸钠的制备方法比较复杂。例如，US 4,867,891的方法包括以下步骤(1)将磺酸溶于矿物油中，以二甲苯或沸点较低的饱和烃作溶剂，用氨中和(也可直接使用磺酸铵)；(2)加入甲醇和碱金属氢氧化物进行反应，蒸除过量甲醇，生成甲醇钠，并补充损失的溶剂；(3)通入二氧化碳进行碳酸化，在此过程中随时蒸除反应生成的水，同时补充损失的溶剂以降低产物粘度；(4)最后蒸除反应体系中的溶剂、甲醇和水，分离得到产品。 在研究清净剂的清净作用的同时，人们也在不断地研究其对油品的抗极压、抗氧等使用性能的影响。已经发现，某些清净剂对抗氧剂的抗氧有增效作用，尤其是在金属催化情况下的增效作用。本领域的技术工作者也在探索合成出具有多功能多用途的高碱性磺酸盐，例如多金属化高碱性磺酸盐以及具有抗极压性能的含硼高碱性磺酸盐。 制备含硼高碱性磺酸盐的一般方法是在制备高碱性磺酸盐的基础上加入硼化试剂。US 4,965,004公开了一种以磺酸钙为原料经硼化制备硼化磺酸钙的方法是在质子溶剂与烃类溶剂存在下向高碱性金属盐中加入硼化试剂，15～100℃下反应0.25～5小时；然后升温蒸出部分溶剂；再冷却过滤；最后减压蒸馏脱出溶剂得到产品。 US 5,470,495公开了一种制备含硼磺酸镁或磺酸钙清净剂的方法是将高碱性磺酸镁/钙溶于溶剂中，搅拌加热至130℃，加入稀释的烷基芳基磺酸；恒沸脱除生成的水，加入甲醇；换成装有硼酸的索氏提取器，回流反应至全部硼酸溶解；最后蒸出甲醇，脱除水，过滤蒸脱溶剂后得到产品。 US 5,854,182公开了一种制备高碱性硼化镁盐清净剂的方法是在无水条件下使金属镁和甲醇反应，得到甲醇镁；然后加入碘，反应一段时间后过滤；滤液中加入中性磺酸钙、溶剂和硼酸，继续反应；然后过滤，滤液蒸除溶剂得到TBN 105-190mg KOH/g的产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的含硼复合高碱性磺酸盐，包括钠与镁的烷基苯磺酸的盐。本专利技术的含硼复合磺酸盐集合了钠盐的良好清净性与镁盐的良好防锈性的两方面优点；而且由于含硼，还具有良好的抗极压性能；同时总碱值高，钠镁含量可调。优选地，本专利技术的含硼钠镁复合高碱性磺酸盐中，钠、镁与硼的总含量为10～15重量％，钠、镁与硼重量比优选为1∶(1～20)∶(1～10)，更优选为1∶(4～15)∶(2～8)。 本专利技术还提供了一种制备所述含硼钠镁复合高碱性磺酸盐的方法。该方法以烷基苯磺酸为原料，采用一般的合成高碱性磺酸镁的方法，经硼化处理制得含硼钠镁复合磺酸盐产品。与US 5,854,182所公开的方法相比，本专利技术方法的操作步骤更为简单，避免了无水操作的苛刻反应条件，且制得的含硼复合盐产品碱值高。具体而言，本专利技术提供的制备方法包括以下步骤1)在低碳醇、水、稀释油和促进剂的存在下，使含有烷基苯磺酸、钠碱性化合物和镁碱性化合物的体系在溶剂中反应；2)通入二氧化碳反应；3)加入硼化合物反应；4)分离得到产物。 本专利技术的含硼钠镁复合高碱性磺酸盐可用作润滑油添加剂加入至润滑油中，优选地，其在油品中的加入量不超过5重量％。具体实施方式本专利技术的含硼复合高碱性磺酸盐，包括钠与镁的烷基苯磺酸的盐。优选地，钠、镁与硼的总含量为10～15重量％，钠、镁与硼重量比优选为1∶(1～20)∶(1～10)，更优选为1∶(4～15)∶(2～8)。所述磺酸盐为烷基苯磺酸的盐，所述烷基苯磺酸选自石油磺酸或合成烷基苯磺酸，其中合成烷基苯磺酸为C10～C30的直链或支链烷基苯磺酸，优选C20～C24的直链烷基苯磺酸。 本专利技术的制备所述含硼复合高碱性磺酸盐的方法包括以下步骤1)在低碳醇、水、稀释油和促进剂的存在下，使含有烷基苯磺酸、钠碱性化合物和镁碱性化合物的体系在溶剂中反应；2)通入二氧化碳反应；3)加入硼化合物反应；4)分离得到产物。 其中，步骤1)的反应温度为室温～60℃，反应时间为20～60分钟。更优选地，可在步骤1)中先不加入镁碱性化合物，而使其它反应物在室温～40℃下反应20～60分钟，然后再加入镁碱性化合物，继续在室温～60℃下反应20～60分钟。 步骤2)的反应温度优选为60～90℃，反应至CO2不再吸收为止。在反应过程中，二氧化碳优选以使反应平稳进行的速度的通入。 步骤3)的反应温度优选为60～90℃，反应20-60分钟。反应以平稳进行方式进行操作。 步骤4)可以采用常用于分离同类反应产物的方法进行。例如，先脱除溶剂，然后以新鲜溶剂处理，再以闪蒸方法脱除溶剂，最后得到产物。在本专利技术的方法中，所使用的烷基苯磺酸可以是石油磺酸或合成烷基苯磺酸，其中合成烷基苯磺酸为C10～C30的直链或支链烷基苯磺酸，优选C20～C24的直链烷基苯磺酸。 所述钠碱性化合物为氢氧化钠、氧化钠、碳酸钠和/或碳酸氢钠等，优选氢氧化钠；所述镁碱性化合物为氢氧化镁、氧化镁、轻质氧化镁和/或碳酸镁等，优选轻质氧化镁。其总的用量为烷基苯磺酸重量的0.4～2倍，优选0.5～1倍。 所述硼化合物为氧化硼、硼酸或硼砂，优选硼酸。用量为烷基苯磺酸重量的0.1～2倍，优选0.2～1.5倍。 所述低碳醇为C1～C6醇，优选C1～C4醇，更优选甲醇，可以是选自上述低碳醇的单一醇化合物，也可以是上述几种低碳醇的混合物，用量为烷基苯磺酸的0.1～3倍，优选0.2～1倍。在本专利技术的方法中，低碳醇为无机相和有机相的载体，使油相和水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硼复合高碱性磺酸盐，包括钠与镁的烷基苯磺酸的盐。

【技术特征摘要】
1.一种含硼复合高碱性磺酸盐，包括钠与镁的烷基苯磺酸的盐。2.权利要求1的含硼复合高碱性磺酸盐，其中钠、镁、硼的总含量为10～15重量％，重量比为1∶1～20∶1～10。3.权利要求2的含硼复合高碱性磺酸盐，其中钠、镁、硼的重量比为1∶4～15∶2～8。4.权利要求1的含硼复合高碱性磺酸盐，其中所述钠与镁的烷基苯磺酸盐选自钠与镁的石油磺酸或C10～C30的直链或支链合成烷基苯磺酸的盐。5.一种制备权利要求1的含硼复合高碱性磺酸盐的方法，包括以下步骤1)在低碳醇、水、稀释油和促进剂的存在下，使含有烷基苯磺酸、钠碱性化合物和镁碱性化合物的体系在溶剂中反应；2)通入二氧化碳反应；3)加入硼化合物反应；4)分离得到产物。6.权利要求5的方法，其中步骤3)中还加入低碳醇。7.权利要求5或6的方法，其中步骤1)反应温度为室温～60℃，反应时间为20～60分钟；步骤2)反应温度为60～90℃，反应至CO2不再吸收为止。8.权利要求5的方法，其中步骤1)先将不含有镁碱性化合物的体系在室温～40℃下反应20～60分钟，然后加入镁碱性化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯典国，熊崇翔，王秀，高大德，张玉淑，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]