一种CO2基润滑剂基础油的制备方法，以多元醇、低分子量碳酸二烷基酯和脂肪族单醇为原料，采用多步反应制备，第一步是在碱性催化剂的作用下，低分子量碳酸二烷基酯与脂肪族单醇进行酯交换反应；然后向第一步产物中加入多元醇进行第二步酯交换反应，制得粗产品；最后用吸附剂对粗产品进行精制。本发明专利技术的优点是：该制备方法工艺简单、条件温和、对设备要求不高、操作简单、易于实施；原料清洁、无毒，生产过程中无三废污染，环境友好；制备的CO2基润滑剂基础油的结构更加明确，可控性好，具有良好的润滑性及热氧化稳定性，可广泛应用于发动机油、齿轮油、轧制油等润滑领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及润滑剂基础油及其制备方法，特别是一种CO2基润滑剂基础油的制备方法。
技术介绍
碳酸酯是一类具有巨大发展潜力的润滑剂基础油，因其原料来源于C02、甲醇、乙醇，如碳酸二甲酯(DMC)来源于CO2，故称碳酸酯为CO2基润滑剂。据文献报道，美国、德国、 意大利等国已进行了高碳链碳酸二烷基酯作为润滑油基础油的研究，结果表明碳酸二烷基酯是一种性能优良的CO2基润滑剂基础油，具有良好的润滑性、不易结焦以及积炭少的特点，优于目前的矿物油和传统的合成基础油。碳酸酯实际上也是一种酯类油，只不过它的酸不是有机酸，而是无机碳酸，因此，它与有机羧酸酯具有相类似的优良性能，具有突出的可生物降解性。与羧酸酯类油相比，碳酸酯类油还具有两大优点1.有长烃链和一个强极性基团，因而有良好的添加剂配伍性及优良的油性和抗磨性；2.热分解后不产生酸性组分， 故不会引起腐蚀磨损，也不会因酸性组分而产生其他添加剂失效等情况。该酯类合成油在航空领域，被大量用于喷气发动机的润滑油、仪表油和武器润滑油等方面，在北美和欧洲已被应用在液压系统、林业伐木、舷外二冲程发动机油等方面，而我国对于此类CO2基润滑剂的研究还远远不足。目前，碳酸二烷基酯的合成方法主要有光气法、氧化羧基化法、尿素醇解法、酯交换法等。光气法是先由光气与沸腾的醇反应生成氯甲酸酯，再继续与相应的醇反应得到碳酸二烷基酯。由于光气法存在着原料剧毒、操作周期长、副产物严重腐蚀设备等缺点，正在逐步被淘汰。氧化羧基化法也有较多研究，但氧化羧基化法尚有许多不足，存在各种各样的缺点，如选择性低、催化剂价格昂贵且难以回收利用、操作控制难等。尿素醇解法产率低，还需要进一步研究高效催化剂。在酯交换法的研究中，在碱催化下，采用环状碳酸酯与脂肪族单醇进行酯交换反应制备碳酸二烷基酯，但该反应的平衡转化率很低，且反应速度也较低， 因此该法也不理想。相比之下，采用碳酸二甲酯(DMC)与脂肪族单醇进行酯交换合成碳酸二烷基酯的方法受到人们的广泛关注。这种方法采用了绿色环保原料碳酸二甲酯，反应过程中不会产生污染，且反应条件温和、工艺流程简单。目前，人们对碳酸酯的合成还仅仅限于碳酸二烷基酯，而对于多元醇基碳酸酯的研究却相对较少。开展多元醇基碳酸酯的制备技术研究，并将此类CO2基润滑剂应用于国防、民用领域将具有重要意义。法国专利第2321477号的说明书中公开了以如下通式表示的CO2基润滑剂。CH3- CH2- C (CH2- 0C00— R) 3在上述通式中，R为碳原子数是4-12的支链或非支链的烷基、环烷基、烯丙基或芳烷基。根据该说明书，上述的CO2基润滑剂可被用作对热稳定的润滑剂的主要成分，该润滑剂特别被规定用于超音速飞机中。该专利说明书上介绍了其合成方法，在常温常压下，以光气为原料合成了此类CO2基润滑剂。然而该过程中采用了有毒物质光气作为原料，因而存在原料剧毒、副反应严重腐蚀设备等特点。中国专利CN 1100749中提到的CO2基润滑剂可以用作二冲程发动机油的基础油， 其制备方法是以碳酸二烷基酯和多元醇在一步酯交换反应条件和催化剂作用下进行反应， 即采用一锅法的技术方案。专利采用的反应条件要求苛刻，对真空度要求很高；此外，此制备方法还存在物料利用率不足及成本高的问题。中国专利CN 101200428中提到了一种CO2基润滑剂，其特征是以碳酸二甲酯、三羟甲基丙烷和季戊四醇组成的混合多元醇为原料，在固相催化剂催化下，采用一锅法的技术方案，进行酯交换反应制备。将原料直接混合进行反应，所得产物结构可控性差。此专利中只是提及用碳酸二甲酯与多元醇的混合物为原料，并未提及利用脂肪族单醇作为原料来制备CO2基润滑剂基础油，而改变原料脂肪族单醇的结构可以制备性能各异的CO2基润滑剂基础油。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种CO2基润滑剂基础油的制备方法， 该类基础油是以多元醇、低分子量碳酸二烷基酯、脂肪族单醇为原料，采用分步反应的技术方案进行制备，其制备过程绿色无污染、环境友好，制得的CO2基润滑剂基础油具有良好的润滑性及热氧化稳定性，可广泛应用于发动机油、齿轮油、轧制油等润滑领域。本专利技术的技术方案一种CO2基润滑剂基础油的制备方法，所述CO2基润滑剂基础油化学通式为(R1) mC(CH2OCOOR2)n，式中=R1为甲基或乙基；R2为碳原子4-20的支链或非支链的烷基、环烷基、 稀丙基或芳烧基;m为0、1、2 ；n为2、3、4，其制备方法是以多兀醇、低分子量碳酸_■烧基酷和脂肪族单醇为原料，采用多步反应制备，步骤如下I)第一步是低分子量碳酸二烷基酯与脂肪族单醇进行酯交换反应在碱性催化剂的作用下，将摩尔比为1:2-5的脂肪族单醇与碳酸二烷基酯混合， 在空气中或氮气保护下回流状态进行酯交换反应O. 5-3h，制得高含量不对称碳酸二烷基酯的产物，碱性催化剂与脂肪族单醇的摩尔比为KT5-IiT1 = I ；2)向第一步产物中加入多元醇进行第二步酯交换反应将第一步产物置于蒸馏装置中，加入多元醇，多元醇与脂肪族单醇的摩尔比为O.2-0. 5:1，在温度为80-180°C条件下进行蒸馏，压力为常压或130-10mmHg负压，反应时间为2-8h，制得CO2基润滑剂基础油粗产品；3) CO2基润滑剂基础油的精制将上述制得的粗产品中加入吸附剂，搅拌、过滤除去固体，得到澄清透明液体，然后在温度为210°C、负压为SmmHg条件下减压蒸馏纯化，即可得到成品CO2基润滑剂基础油。所述多元醇为新戊二醇；低分子量碳酸二烷基酯为碳酸二甲酯或碳酸二乙酯；脂肪族单醇为正辛醇。所述碱性催化剂为甲醇钠、碳酸钾或负载型固体碱KF/A1203。所述吸附剂为硅藻土、活性白土或活性碳，吸附剂为粗产品质量的O. 1_3%。本专利技术的优点是该制备方法工艺简单、条件温和、对设备要求不高、操作简单、易于实施；原料清洁、无毒，生产过程中无三废污染，环境友好；制备的CO2基润滑剂基础油的结构更加明确， 可控性好，具有良好的润滑性及热氧化稳定性，可广泛应用于发动机油、齿轮油、轧制油等润滑领域。附图说明附图为该CO2基润滑剂基础油的红外吸收光谱图。具体实施方式下面根据实施例进一步说明本专利技术的实现过程，本实施例是为了更好地理解本专利技术，而不是限制本专利技术。实施例一种CO2基润滑剂基础油的制备方法，所述CO2基润滑剂基础油的化学结构式为 (Ch3)2C(CH2OCOOC8H17)2，其制备方法是以新戊二醇、碳酸二甲酯和正辛醇为原料，采用多步反应制备，步骤如下I)第一步是碳酸二甲酯与正辛醇进行酯交换反应在备有回流冷凝管及温度计的三口烧瓶中，加入正辛醇37. 35g、碳酸二甲酯51.39g及甲醇钠O. 3g，加热反应，回流Ih后制得高含量不对称碳酸二烷基酯的产物，利用气相色谱采用归一法对正辛醇、碳酸辛基甲基酯(不对称碳酸二烷基酯)及碳酸二辛酯定量分析，检测产物组成为正辛醇23. 67%、不对称碳酸二烷基酯70. 75%、碳酸二辛酯5.58% ；2)向第一步产物中加入多元醇进行第二步酯交换反应将第一步产物置于蒸馏装置中，加入新戊二醇10. 4g，在常压和150_180°C温度条件下，将此混合物加热2h，蒸馏出生成的甲醇，然后在130-10mmHg负压条件下于150_18本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种CO2基润滑剂基础油的制备方法，其特征在于：所述CO2基润滑剂基础油化学通式为(R1)mC(CH2OCOOR2)n，式中：R1为甲基或乙基；R2为碳原子4？20的支链或非支链的烷基、环烷基、烯丙基或芳烷基；m为0、1、2；n为2、3、4，其制备方法是以多元醇、低分子量碳酸二烷基酯和脂肪族单醇为原料，采用多步反应制备，步骤如下：1)第一步是低分子量碳酸二烷基酯与脂肪族单醇进行酯交换反应：在碱性催化剂的作用下，将摩尔比为1:2？5的脂肪族单醇与碳酸二烷基酯混合，在空气中或氮气保护下回流状态进行酯交换反应0.5？3h，制得高含量不对称碳酸二烷基酯的产物，碱性催化剂与脂肪族单醇的摩尔比为10？5？10？1:1；2)向第一步产物中加入多元醇进行第二步酯交换反应：将第一步产物置于蒸馏装置中，加入多元醇，多元醇与脂肪族单醇的摩尔比为0.2？0.5:1，在温度为80？180℃条件下进行蒸馏，压力为常压或130？10mmHg负压，反应时间为2？8h，制得CO2基润滑剂基础油粗产品；3)CO2基润滑剂基础油的精制：将上述制得的粗产品中加入吸附剂，搅拌、过滤除去固体，得到澄清透明液体，然后在温度为210℃、负压为8mmHg条件下减压蒸馏纯化，即可得到成品CO2基润滑剂基础油。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶锋，崔晓莹，王庆瑞，张巳龙，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：
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