含受阻胺结构的硼酸酯化合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物及其制备方法。以烷基醇胺、烷基酸酯、硼酸、哌啶醇为原料，在催化剂的作用下，通过酯化(或酯交换)反应得到一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物。本发明专利技术公开的是一类新颖化合物。该类化合物的特征在于使润滑剂、聚合物等具有良好的热稳定性能、减摩性能、光稳定性能，特别是在聚合物、润滑剂中与其他添加剂共同使用，该类化合物具有良好的协同效应，适用于内燃机油、工业润滑油、变速箱油、润滑脂、聚烯烃的材料中。料中。料中。

【技术实现步骤摘要】
含受阻胺结构的硼酸酯化合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于化工材料
，具体涉及一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物，本专利技术还涉及上述含受阻胺结构的硼酸酯化合物的制备方法。

技术介绍

[0002]早期润滑油中使用的油性剂是动植物油脂、油酸、硬脂酸、脂肪醇、长链脂肪胺、酰胺和一些含磷化合物。近年来，有机摩擦改进剂发展迅速，有机酸、有机磷、有机硼酸酯、有机酰胺、有机酯、有机钼、稀土有机化合物等产品研究应用层出不穷，有机减摩剂的复配可以获得更好效果，不同类型的产品有不同的性能，伴随着润滑条件变得更加苛刻，对有机摩擦改进剂的性能也提出了更高的要求。
[0003]有机硼酸酯早期是作为抗氧剂加到润滑油中的，用作润滑油减摩抗磨添加剂始于20世纪60年代。近二十年来，大量报道显示硼酸酯类化合物可作为减摩抗磨添加剂使用。烷基只含碳和氢的硼酸酯具有一定的减摩抗磨效果，硼酸酯与有机胺反应产物的抗磨性和极压性能，比硼酸酯高6倍以上。含咪唑啉、唑啉及酰胺的硼酸酯比含S
‑
十二烷基、巯基乙酸丙三醇硼化物及二甘醇单
‑
二(2
‑
乙基己基)磷酸酯硼化物在四球机上具有更好的减摩抗磨效果。
[0004]含氮环状硼酸酯类化合物目前在润滑油中的应用报道较多，且它是一种较为环保的减摩剂，在润滑油具有优异的减摩性能和较好的抗氧化性能。文献1《富勒烯硼氮润滑剂及其制备方法》(王严绪，CN105062618A，20151118)公开一种富勒烯硼氮润滑剂的制备方法，以富勒烯C60为基础与浓硫酸、浓盐酸反应，再加入妥尔油酸，采用调节pH值的方法，得到极性修饰富勒烯，然后与月桂酸甲酯、含氮硼酸酯反应，采取两步分压减压法，得到富勒烯硼氮润滑剂，富勒烯配合在润滑油中会大大提高润滑油的抗磨、减摩、抗氧化性功能，可有效延长换油周期，更有效持久的保护发动机，但富勒烯材料昂贵，产品成本较高。文献2《一种含氮有机硼酸酯的柴油润滑添加剂及其制备方法》(CN102311819A，20120111)公开了一种含氮有机硼酸酯柴油润滑添加剂及制备方法。其主要成分是含氮硼酸酯，吡啶，喹啉，对正丁基苯甲酸和甘油。该产品具有无灰分、添加成本低、节能环保的特点，但其产品遇水易分解。文献3《低温抗燃液压油》(CN104403727B，20150311)公开一种低温抗燃液压油及其制备方法，低温抗燃液压油包括抗氧剂、极压剂、防锈剂氮硼酸酯、染色剂等。其低温抗燃液压油粘度、闪点等物理性质更优。文献4《用于汽车三销式恒速万向节的润滑脂》(CN101962594B，20110202)公开一种用于汽车传动系统的三销式恒速万向节润滑脂组合物，添加剂成分主要有硫化异丁烯、二苄基二硫化物、二烷基二硫代磷酸锌、二硫代磷酸钼、不含硫磷的含氮硼酸酯、胺类或酚类抗氧剂、二壬基萘磺酸钡防锈剂等。该组合物具有低的摩擦系数、低的磨损性能，良好的极压性能，可减少或防止NVH发生。文献3和文献4均公开含氮硼酸酯的应用，但无制备技术。
[0005]硼酸酯水解稳定性差，硼酸酯类化合物作为一种多功能型的润滑油脂添加剂，有良好的抗磨、减摩性能，还具有较好的抗氧化和防腐蚀性能，而且低毒无味，环境友好，是未
来环保型摩擦学添加剂的一个重要研究方向。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物，解决了现有硼酸酯化合物水解稳定性差以及减摩抗磨性能差的问题。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供上述受阻胺硼酸酯化合物的制备方法。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物，其结构通式为：
[0009][0010]其中，X选自氢原子、碳原子数1～4的烃基，该烃基是直链状或支链状的烷烃或烯烃，R1是碳原子数4～18的烃基，R2、R3是碳原子数1～6的烃基，R4、R5、R6、R7是碳原子数1～4的烃基。
[0011]本专利技术所采用的另一种技术方案是，一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0012]将烷基醇胺、硼酸加入到反应器中，同时加入溶剂，缓慢升温使硼酸融化，形成均匀液相体系，保持温度不变；加入酸性催化剂，升温至进入第一阶段酯化反应，反应脱除生成的水，到不再分馏出化学当量的副产物为止；加入哌啶醇，升温进行第二阶段酯化反应，继续脱出反应生成的水，到不再分馏出化学当量的副产物为止；冷却后加入烷基酸酯，升温进入第三阶段酯交换反应；待不再分馏出烷基醇或水为止，降温过滤得到含受阻胺结构的硼酸酯化合物。
[0013]本专利技术另一技术方案的特点还在于，
[0014]烷基醇胺为单烷基醇胺、二烷基醇胺或三烷基醇胺中的一种或几种，通常用二烷基醇胺；二烷基醇胺为二甲醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺、二丁醇胺、二戊醇胺或二己醇胺中的一种或几种。
[0015]溶剂为烷烃类、环烷烃类、烷基取代环烷烃类、烷基取代芳烃类、烷基萘类化合物中的一种；酸性催化剂是指磷酸、盐酸、硫酸、硫酸盐、甲磺酸、固体超强酸或杂多酸催化剂中的一种。
[0016]哌啶醇为四甲基哌啶醇、五甲基哌啶醇、四乙基哌啶醇或四丁基哌啶醇中的一种。
[0017]烷基酸酯是丁酸甲酯、丁酸乙酯、戊酸甲酯、戊酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、庚酸甲酯、庚酸乙酯、庚酸丙酯、辛酸甲酯、辛酸乙酯、辛酸丙酯、壬酸甲酯、壬酸乙酯、壬酸丙酯、癸酸甲酯、癸酸乙酯、癸酸丙酯、十一酸甲酯、十一酸乙酯、十一酸丙酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、月桂酸丙酯、十四酸甲酯、十四酸乙酯、十四酸丙酯、十六酸甲酯、十六酸乙酯、十六酸丙酯、油酸甲酯、油酸乙酯、油酸丙酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸丙酯以及棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、棕榈酸丙酯、大豆油酸烷基酯、椰子油酸酯、菜籽油酸酯中的一种或几种。
[0018]第一阶段酯化反应温度为80～110℃，第二阶段酯化反应温度为100～140℃，冷却
过程为降温至75℃～85℃，第三阶段酯交换反应温度为100～160℃。
[0019]第一阶段和第二阶段酯化反应时间均为2～10小时；第三阶段酯交换反应时间为3～12小时。
[0020]反应物料烷基醇胺∶硼酸∶哌啶醇∶烷基酸酯的摩尔比为1∶1∶(0.9～1)∶(0.85～0.95)。
[0021]酸性催化剂∶硼酸的质量比为(0.005～0.08)∶1。
[0022]本专利技术的有益效果是，
[0023](1)本专利技术的含受阻胺结构的硼酸酯化合物，其主要作用在于使润滑剂、聚合物等具有良好的热稳定性能、减摩性能、光稳定性能，特别是在聚合物、润滑剂中与其他添加剂共同使用，该类化合物具有良好的协同效应，适用于内燃机油、工业润滑油、变速箱油、润滑脂、聚烯烃的材料中；
[0024](2)本专利技术的含受阻胺结构的硼酸酯化合物制备工艺简单、催化剂用量小、成本低，且反应体系环保、反应条件温、无副产物。
附图说明
[0025]图1是本专利技术含受阻胺结构的硼酸酯化合物实施例3
‑
7的SRV图；
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物，其特征在于，结构通式为：其中，X选自氢原子、碳原子数1～4的烃基，该烃基是直链状或支链状的烷烃或烯烃，R1是碳原子数4～18的烃基，R2、R3是碳原子数1～6的烃基，R4、R5、R6、R7是碳原子数1～4的烃基。2.一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：将烷基醇胺、硼酸加入到反应器中，同时加入溶剂，缓慢升温使硼酸融化，形成均匀液相体系，保持温度不变；加入酸性催化剂，升温至进入第一阶段酯化反应，反应脱除生成的水，到不再分馏出化学当量的副产物为止；加入哌啶醇，升温进行第二阶段酯化反应，继续脱出反应生成的水，到不再分馏出化学当量的副产物为止；冷却后加入烷基酸酯，升温进入第三阶段酯交换反应；待不再分馏出烷基醇或水为止，降温过滤得到含受阻胺结构的硼酸酯化合物。3.根据权利要求2所述的一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物的制备方法，其特征在于，所述烷基醇胺为单烷基醇胺、二烷基醇胺或三烷基醇胺中的一种或几种，通常用二烷基醇胺；所述二烷基醇胺为二甲醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺、二丁醇胺、二戊醇胺或二己醇胺中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物的制备方法，其特征在于，所述溶剂为烷烃类、环烷烃类、烷基取代环烷烃类、烷基取代芳烃类、烷基萘类化合物中的一种；所述酸性催化剂是指磷酸、盐酸、硫酸、硫酸盐、甲磺酸、固体超强酸或杂多酸催化剂中的一种。5.根据权利要求2所述的一种含受阻胺结构的硼酸酯化合物的制备方法，其特征在于，所述哌啶醇为四甲基哌啶醇、五甲基哌啶醇、四乙基哌啶醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛卫国，李亚亚，杨小辉，罗意，李涛，安文杰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：