生物基烷基硫代磷酸或其衍生物、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种生物基烷基硫代磷酸或其衍生物、其制备方法及应用。该生物基烷基硫代磷酸具有式(I)所示结构：其中R1、R2、X、Y、Z、W、M中的至少一种来自生物基原料；R1、R2独立地为烃基、羟基、羰基或杂原子；并且X、Y、Z、W中的至少一个包含硫原子，其余任意选自O、S原子；而M为H或另一具有式(I)所示结构的分子的衍生基团。本发明专利技术的生物基硫代含磷酸或其衍生物的合成过程中至少一种原料来源于生物基原料，即天然和可再生的原料，具有绿色、环境友好、原料可再生、节约能源等优点，可广泛用于润滑油、润滑脂、矿山浮选剂、农药、阻燃剂和橡胶促进剂等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种烷基硫代磷酸及其衍生物，特别涉及一种生物基烷基硫代磷酸或其衍生物、其制备方法及应用，属于机械或材料科学领域。
技术介绍
随着石化资源的日趋减少、能源短缺问题以及人们环保意识的逐步增强，最大限度地用生物可再生资源取代石油化学品，应用于各类材料与添加剂领域，已逐渐成为人们研究的重点。生物基材料以可再生资源为主要原料，在降低对石油化工产品消耗的同时，也降低了石油基原料在生产过程中对环境的污染。生物基材料是指利用可再生物质，包括农作物、树木、其它植物及其残体和内含物为原料，通过生物、化学以及物理等方法制造的一类新材料，生物基材料产品通常具有绿色、环境友好、原料可再生以及可生物降解的特性(张波，2011，生物基材料国内外发展；陈洪章，2010，生物基产品过程工程；詹国柱，2009，改性氰酸酷树脂及其复合体系的研究；中国科学院青岛生物能源与过程研究所，2011，什么是生物基材料)，发展生物基材料有助于解决当前全球经济社会发展所面临的严重的资源和能源短缺，以及环境污染等问题。因此，开发生物基润滑油也是当前润滑油向节能、环保型转变的一个重要方向。生物基材料按化学结构分类主要包括生物基高分子材料【塑料(如：聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、二氧化碳共聚物(PPC)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PUR)、聚氨基酸以及淀粉基材料等)、橡胶(如天然橡胶)、纤维(如海藻酸纤维)、涂料、胶黏剂(如大豆胶)、天然高分子材料(如纤维素、淀粉、壳聚糖等)、高分子基复合材料、功能高分子材料】、生物基单体/精细化学品(醇、酚、烃、醚、
胺、酯、酸、酮、杂环类等化合物)、生物基寡聚体、生物基平台化合物等。按用途分类主要包括生物塑料、生物基油墨、染料以及燃料、油漆、吸附剂、清沽剂、工业粘合剂、生物多聚物和胶片、复合材料、淀粉和纤维素衍生物、生物医药材料、润滑剂、表面活性剂以及各种添加剂产品等，用于人们的衣、食、住、行等。近年来，美国政府和欧盟相继颁布法案，对生物润滑剂进行认证，分类，希望促进生物润滑油的销售，鼓励企业优先购买生物基润滑油。生物基润滑油包括生物基基础油与生物基油品添加剂，其中生物基基础油有动物油和植物油(猪油、蓖麻油等)，美国孟山都公司己经开始用自主研发的VIStite黄金大豆油来合成生物基润滑油。美国主要公司生产的生物基润滑油的原料主要为植物油。而目前报道的生物基油品添加剂包括分散剂、清净剂、抗氧剂、抗磨剂和摩擦改进剂等，但实际应用还很少。这些生物基的添加剂在性能上要逊于石油基添加剂，结构较复杂，生产工艺复杂，性能稳定性差，实际应用性不强。二烷基二硫代磷酸金属盐(ZDDP)作为抗氧抗磨抗腐多功能添加剂，用于润滑油中已六十多年，是性能优良且最全面的多功能添加剂，现有技术中仍没有一种添加剂能完全取代ZDDP。但是现有的ZDDP的制备原料均为非天然或非可再生物质，又由于ZDDP是一种消耗性产品，造成石化资源的损耗。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种生物基烷基硫代磷酸或其衍生物，其至少一种原料来源于天然和可再生物质，具有绿色、环境友好、原料可再生、节约能源等优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括：一种生物基烷基硫代磷酸，具有式(I)所示结构：其中R1、R2、X、Y、Z、W、M中至少一种来自生物基原料，R1、R2独立地为烃基、羟基、羰基或杂原子，并且X、Y、Z、W中至少一个包含硫原子，其余任意选自O、S原子，而M为H或另一具有式(I)所示结构的分子的衍生基团。在一较为优选的实施案例之中，Z、W为O原子。进一步的，所述烃基包括但不限于烷基、环烷基、芳烷基、烷芳基中的任一者和/或与该任一者具有类似结构的任一种基本烃基。进一步的，所述生物基原料可选自但不限于包含有活性羟基、活性酚羟基、活性环氧基、活性胺/氨基、活性酰胺基中的一种或两种以上的组合的天然和/或可再生原料。进一步的，所述活性羟基至少来源于包含C2-C40的醇和/或糖类的生物基原料，其中所述醇包括直链、支链及异构化的伯、仲、叔和季醇中的任一种或两种以上的组合，且不限于此。进一步的，所述活性酚羟基至少来源于包含烷基、烷氧基、醚、醛、酮、羰基中的至少一种取代的单酚或多酚的生物基原料，且不限于此。例如，所述单酚或多酚至少可选自茶多酚、花青素、没食子酸、苯酚、茴香醇、枯醇、姜酮、百里香酚、丁香油酚中的任一种或任一种的衍生物，且不限于此。进一步的，所述活性环氧基至少来源于包括生物基环氧丙烷、环氧大豆油、环氧松香、没食子环氧、苹果酸环氧、柠檬酸环氧、桐油环氧中的任一种或任一种的衍生物的生物基原料，且不限于此。进一步的，所述活性胺/氨基可主要来源于包含生物来源的氨基酸类或脂肪胺类的生物基原料，且不限于此。进一步的，所述活性酰胺基可主要来源于包含生物来源的丙烯酰胺或油酸酰胺的生物基原料，且不限于此。所述生物基烷基硫代磷酸的衍生物，包含所述生物基烷基硫代磷酸的金属盐、金属络合物、离子化合物、氨或胺盐、铵盐、酯或多元醇酯衍生物中的任一者，且不限于此。本专利技术还提供了所述生物基烷基硫代磷酸或其衍生物的制备方法，包括：通过使五硫化二磷与所述生物基原料反应而制得所述生物基烷基硫代磷酸或所述生物基烷基硫代磷酸的衍生物；或者，通过将所述生物基烷基硫代磷酸或商业化烷基硫代磷酸至少与生物基环氧、生物基胺类、生物基酰胺中的任一种反应而制得所述生物基烷基硫代磷酸的衍生物。本专利技术还提供了所述生物基烷基硫代磷酸或其衍生物的应用。例如，作为应用方案之一，本专利技术提供了一种组合物，其包含所述生物基烷基硫代磷酸或其衍生物。进一步的，所述组合物还可包含稀释剂或溶剂，所述稀释剂或溶剂包含基础油、烷烃、芳烃、卤代烃、醇、醚、酮类溶剂中的任一种或者两者以上的组合，且不限于此。其中，溶剂或稀释剂的加入时机可以是所述生物基烷基硫代磷酸或其衍生物的制备反应前、反应进行中或反应完成后。又例如，作为应用方案之一，本专利技术提供了一种抗氧抗磨抗腐多功能添加剂，其包含所述生物基烷基硫代磷酸或其衍生物或所述的组合物。再例如，作为应用方案之一，还可将所述生物基烷基硫代磷酸或其衍生物或所述的组合物用于润滑油、润滑脂、矿山浮选剂、农药、阻燃剂和橡胶促进剂等领域。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：提供了基于天然和可再生的原料的硫代含磷酸或其衍生物，其合成过程中至少一种原料来源于生物基。本专利技术提供的生物基硫代含磷的酸及其衍生物具有绿色、环境友好、原料可再生等优点。具体实施方式本专利技术采用生物基醇、酚、环氧、胺/氨和酰胺代替石油基原料，一方面在润滑油添加剂中减少对石化资源的消耗，另一方面因引入了生物基来源的碳，具有环境友好、可生物降解、对海洋生物毒性较低、不会在生物体内聚集等优点。再者，生物基原料往往为多官能团化合物，由其合成的ZDDP可以进一步增强其抗氧、抗磨和防腐性能，部分生物基ZDDP低温粘度小，可节省燃料。本专利技术的一个方面提供了一种生物基烷基硫代磷酸和/或其衍生物的混合物，其原料中的至少一种来源于生物可再生的物质。更具体的讲，本专利技术提供的生物基烷基硫代磷酸和/或其衍生物的混合物，是生物基二烷基二硫代磷酸及其衍生物，其特征是合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物基烷基硫代磷酸，具有式(I)所示结构：其中R1、R2、X、Y、Z、W、M中的至少一种来自生物基原料，R1、R2独立地为烃基、羟基、羰基或杂原子，并且X、Y、Z、W中的至少一个包含硫原子，其余任意选自O、S原子，而M为H或另一具有式(I)所示结构的分子的衍生基团。

【技术特征摘要】
1.一种生物基烷基硫代磷酸，具有式(I)所示结构：其中R1、R2、X、Y、Z、W、M中的至少一种来自生物基原料，R1、R2独立地为烃基、羟基、羰基或杂原子，并且X、Y、Z、W中的至少一个包含硫原子，其余任意选自O、S原子，而M为H或另一具有式(I)所示结构的分子的衍生基团。2.根据权利要求1所述的生物基烷基硫代磷酸，其特征在于：Z、W为O原子。3.根据权利要求1所述的生物基烷基硫代磷酸，其特征在于：所述烃基包括烷基、环烷基、芳烷基、烷芳基中的任一者或两种以上的组合。4.根据权利要求1所述的生物基烷基硫代磷酸，其特征在于：所述生物基原料选自包含有活性羟基、活性酚羟基、活性环氧基、活性胺/氨基、活性酰胺基中的一种或两种以上的组合的天然和/或可再生原料。5.根据权利要求4所述的生物基烷基硫代磷酸，其特征在于：所述活性羟基至少来源于包含C2-C40的醇和/或糖类的生物基原料，其中所述醇包括直链、支链及异构化的伯、仲、叔和季醇中的任一种或两种以上的组合；所述活性酚羟基至少来源于包含烷基、烷氧基、醚、醛、酮、羰基中的至少一种取代的单酚或多酚的生物基原料，所述单酚或多酚至少选自茶多酚、花青素、没食子酸、苯酚、茴香醇、枯醇、姜酮、百里香酚、丁香油酚中的任一种或任一种的衍生物；所述活性环氧基至少来源于包括生物基环氧氯丙烷、环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建湘，王志刚，刘升高，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33