一种关于蓖麻油酸多元醇酯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种关于蓖麻油酸多元醇酯的制备方法，以蓖麻油酸和多元醇为原料，以氧化亚锡为催化剂使蓖麻油酸和多元醇发生脱水酯化反应，使用带水剂将生成的水带出，得到产物蓖麻油酸多元醇酯，催化剂在多次循环实验中并无明显活性下降。本发明专利技术使用可再生生物质为原料，工艺清洁无污染，实验操作和后处理简单，转化率高。产品可用于工艺润滑油基础油，并在航空润滑油、液压油等方面具有潜在的应用。液压油等方面具有潜在的应用。液压油等方面具有潜在的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种关于蓖麻油酸多元醇酯的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种可生物降解的润滑油基础油蓖麻油酸多元醇酯的合成方法，属于润滑油基础油


技术介绍

[0002]润滑油是用在各种类型汽车、机械设备上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体或半固体润滑剂。主要起润滑、辅助冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。
[0003]目前国内润滑油基础油主要使用的是传统矿物基油，它是以石油为基础加工而成，石油是不可再生资源且不易降解，一旦发生泄漏，对环境污染严重。不符合当今环保绿色的要求。而且随着现代科学技术的不断发展，矿物油在一些条件下如高温、高辐射、高真空或寿命方面也不能满足相应的工艺要求。相比而言，以生物质为原料的润滑油或润滑油添加剂不仅满足可持续发展化学的需要，还具有比矿物油更好的特性，包括热稳定性和氧化安定性好，高闪点，低倾点等优点。因而，基于生物质润滑油或润滑油添加剂的开发，引起了人们广泛的兴趣。
[0004]来源于蓖麻油的蓖麻油酸甘油酯具有较高的粘度，且其挥发性低、润滑性和成膜性好、不易燃，是制备润滑油或润滑油基础油的理想生物原料。但蓖麻油具有热
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氧化不稳定性(源于分子结构中双键和醇羟基β碳原子上的氢原子)、较差的低温流动性以及有限的粘度。对蓖麻油进行改性，可改善其润滑性能。如通过将蓖麻油分子的双键环氧化或氢化，可提高产品的热
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氧化安定性；将蓖麻油酸或氢化蓖麻油酸分子中的羟基或羧基酯化，制备蓖麻油酸或氢化蓖麻油酸的长链醇酯，则可以改善产品的粘度。蓖麻油酸分子中存在的羟基利于分子间氢键的形成，因而较其它无羟基植物油具有更高的粘度和润滑性能，当蓖麻油酸分子中的羧基与醇反应生成蓖麻油酸酯后，所得多元醇酯产物兼具良好的润滑性能和氧化安定性。参见：(a)滕江波，惠玲，白亚昊等.季戊四醇油酸酯的合成新工艺研究.山东化工，2016，45，19
‑
20.
[0005]当以蓖麻油酸和多元醇(季戊四醇，三羟甲基丙烷和新戊二醇)为原料进行分子间酯化反应，所得蓖麻油酸多元醇酯具有良好的热稳定性和黏温性能以及可生物降解等特点，可用作工艺润滑油基础油，此外，该类产品在冷轧液、切削液、液压油、金属或钢板的防锈剂和原油性或乳液性高速纺平滑剂等方面也具有潜在的应用价值，是一种极具发展前景的绿色化工产品。参见：(a)焦体，胡文云，唐志辉等.蓖麻油酸季戊四醇酯的合成及性能研究.武汉工业学院学报，2012，31，27
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30.
[0006]为提高蓖麻油酸多元醇酯合成的经济性和绿色性，已有多个课题组对该反应体系的催化剂进行了研究和改进。胡文云课题组首先报道了采用对甲苯磺酸，硫酸以及钛酸四丁酯催化蓖麻油酸和季戊四醇或三羟甲基丙烷形成相应的蓖麻油酸多元醇酯，所得产品具有良好的粘温性能，但该工艺所用催化剂不易进行分离和重复利用，且生产过程会产生酸性废水。卢智敏等人开发了固体催化剂SO
42
‑
/TiO2用于促进蓖麻油酸和季戊四醇反应具有良好的催化效果，但制备过程复杂且不易得。参见：(a)焦体，胡文云，唐志辉等.蓖麻油酸季
戊四醇酯的合成及性能研究.武汉工业学院学报，2012，31，27
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30.(b)焦体，胡文云，唐志辉等.蓖麻油酸三羟甲基丙烷酯的合成工艺条件及性能.武汉工业学院学报，2012，34，34
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38.(c)卢智敏，白静，贾普友.一种新型蓖麻油酸季戊四醇酯的制备及应用.中国塑料，2015，29，96
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99.(d)宋扬扬，张瑞，张晨晖.一种三羟甲基丙烷蓖麻油酸酯的合成方法[P].201911391042.1.2020.05.15.因而，廉价高效且易于分离和重复利用催化剂的开发，仍然是蓖麻油酸多元醇酯工业生产的关键。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种蓖麻油酸多元醇酯的制备方法，通过催化剂的开发和工艺优化，实现可生物降解的润滑油基础油蓖麻油酸多元醇酯的经济化、绿色化的制备，获得具有适宜粘度、酸值和倾点的蓖麻基润滑油产品。该技术采用固体路易斯酸氧化亚锡为催化剂，使蓖麻油酸和多元醇进行酯化反应，解决了现有制备方法的污染和催化剂回收问题，避免了复杂的催化剂制备过程，生产工艺清洁无污染，操作简单，催化剂可循环多次使用，所得产品蓖麻油酸多元醇酯符合润滑油基础油的技术指标(GB/T 265，GB/T 1995
‑
1998，GB/T 3535，GB/T 3536)，因而该技术具有潜在的商业化应用前景。
[0008]本专利技术提供的蓖麻油酸多元醇酯制备方法，具体操作步骤如下：
[0009]步骤一：将蓖麻油酸、多元醇及其混合物(按照羧酸和醇羟基官能团的比例为1∶1)、催化剂以及带水剂投入反应瓶内；
[0010]步骤二：在搅拌条件下加热至反应温度，开始反应；
[0011]步骤三：反应结束后，离心除去催化剂，水洗去除反应混合物中未完全反应的原料，通过减压蒸馏除去带水剂，即可获得蓖麻油酸多元醇酯产物。
[0012]在蓖麻油酸多元醇酯的制备中，采用的催化剂为氧化亚锡，其用量为蓖麻油酸用量的0.1～10wt％。
[0013]所述带水剂为甲苯、环己烷或二甲苯；带水剂用量为5～50wt％。
[0014]所述的脱水酯化反应的反应温度在160
‑
180℃之间，反应时间为2
‑
5h。
[0015]上述制备过程的反应式见附图1
‑
3。
[0016]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0017]1本方法制备过程操作简单，原料廉价易得，易于储存和运输。反应温度相对较低，反应时间短，对设备要求低，无需使用高压设备，降低了投资成本，节约能耗，同时整个工艺流程具有环境友好的特点；
[0018]2本方法使用的催化剂氧化亚锡可回收并循环多次使用，重复使用的催化剂仍具有较高的催化活性，这大大降低了生产成本，具有可观的经济效益；
[0019]3本专利技术制备的蓖麻油酸多元醇酯具有良好的润滑性能以及低温流动性能，可用作润滑油基础油，属清洁环保产品；
[0020]4该方法制备的蓖麻油酸多元醇酯，酯化率高达99％以上，产品使用后的废料，可生物降解，符合环保要求，具有工业化生产前景。
附图说明
[0021]图1是蓖麻油酸季戊四醇酯的合成反应方程式。
[0022]图2是蓖麻油酸三羟甲基丙烷酯的合成反应方程式。
[0023]图3是蓖麻油酸新戊二醇酯的合成反应方程式。
[0024]图4是产物RA
‑
PE的FT
‑
IR谱图。
[0025]图5是产物RA
‑
PE的1H NMR谱图。
[0026]图6是产物RA
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PE的
13
C NMR谱图。
[0027]图7是产物RA
‑
PE的ESI
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种关于蓖麻油酸多元醇酯的制备方法，其特征在于：以蓖麻油酸和多元醇为原料，以氧化亚锡为催化剂使蓖麻油酸和多元醇之间发生脱水酯化反应，使用带水剂将生成的水带出，可获得产物蓖麻油酸多元醇酯。2.根据权利要求1所述的一种关于蓖麻油酸多元醇酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将蓖麻油酸、多元醇(醇和羧酸官能团比为1∶1)、催化剂和带水剂投入反应瓶内；步骤二：在搅拌条件下加热至反应温度，开始反应；步骤三：反应结束后，离心除去催化剂，水洗除去未完全反应的原料，再通过减压蒸馏除去带水剂，即可获得蓖麻油酸多元醇酯产物。3.根据权利要求1，2所述的一种关于蓖麻油酸多元醇酯的制备方法，其特征在于：所用原料蓖麻油酸的酸值在150～180mg KOH/g。4.根据权利要求1，2所述的一种关于蓖麻油酸多元醇酯的制备方法，其特征在于：所用多元醇为一种或几种多元醇的混合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高嵩，李红茹，王庆瑞，崔晓莹，叶锋，何良年，
申请(专利权)人：天津南开大学蓖麻工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：