專利名稱：可用作生物潤(rùn)滑劑的酸酐衍生物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物潤(rùn)滑劑組合物。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及脂肪酸的酸酐衍生物，其具有高水平的可再生原材料并可用作潤(rùn)滑劑。
背景技術(shù)：
目前，潤(rùn)滑劑(引擎和非引擎用)和工藝流體工業(yè)正在搜尋可生物降解的材料?？缮锝到庑允侵笣?rùn)滑劑和工藝流體(在后文中簡(jiǎn)稱“流體”)在一段時(shí)間內(nèi)降解，其可以通過(guò)試驗(yàn)來(lái)測(cè)量，例如由經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(Organization of Economic Co-Operationand Development) (OECD)頒布的試驗(yàn)，包括OECD 30IB和OECD 301F。最近，對(duì)于不僅可生物降解而且可再生的流體的興趣越來(lái)越高。根據(jù)定義，可再生產(chǎn)品包括高水平的可再生碳，并且正在設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)以鼓勵(lì)日益更高水平的可再生性。例如，歐盟生態(tài)標(biāo)簽(EuropeanEcolabel)現(xiàn)在要求液壓流體必須含有以重量計(jì)至少50%的可再生碳。研究人員已嘗試通過(guò)在他們的流體制劑中包含各種類型的天然和合成油，來(lái)滿足在可生物降解性和可再生性兩方面的要求或建議。不幸的是，許多這些材料表現(xiàn)出過(guò)高而不能使用在某些重要應(yīng)用中的傾點(diǎn)。傾點(diǎn)是流體能夠流動(dòng)的最低溫度，并且通常需要低于O攝氏度(V )、理想情況下低于-10°c、更理想低于-15°c、甚至低于-25°c的傾點(diǎn)。在許多情況下，這些材料也具有在高溫下(例如超過(guò)90°C)熱氧化穩(wěn)定性不良的缺點(diǎn)，這在某些情況下可能是由它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)的酸部分中存在的不飽和性的量造成的。為了獲得這些性質(zhì)，已對(duì)酸酐進(jìn)行了研究。酸酐是低聚脂肪酸，其可以通過(guò)兩個(gè)或以上脂肪酸單元的縮合以產(chǎn)生酯鍵來(lái)形成。典型情況下，這種縮合通過(guò)將羧酸組成部分在雙鍵上經(jīng)酸催化進(jìn)行反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。關(guān)于羧酸的工作的一個(gè)實(shí)例公開(kāi)在美國(guó)(US)專利6，018，063 (Isbell等)中，其涉及源自于油酸的酸酐的酯。該專利公開(kāi)了酸酐的合成，其包括蓖麻油脂肪酸或12-羥基硬脂酸在熱或酸催化條件下的均聚。另一個(gè)實(shí)例是美國(guó)專利6，407，272 (Nelson等)，其教授了通過(guò)將羥基酸的酯與仲醇在有機(jī)金屬酯交換催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)，來(lái)制備羥基酸的仲醇酯(例如仲醇的蓖麻醇酸酯)。另一個(gè)實(shí)例可以在專利合作條約公開(kāi)(Patent Cooperation TreatyPublication) (WO) 2008/040864中找到，其涉及具有特定低聚水平和低殘留酸指數(shù)的酸酐酯的合成方法。所述方法包括同時(shí)將飽和羥基酸進(jìn)行低聚并通過(guò)一元醇對(duì)羥基酸進(jìn)行酯化。
然而，上述方法都沒(méi)有顯示生產(chǎn)具有低傾點(diǎn)(處于或低于-10°C )、熱氧化穩(wěn)定性和可再生碳(以重量計(jì)至少50%)的理想組合的完全飽和的材料。因此，在本技術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)于滿足這些要求并同時(shí)表現(xiàn)出其他所需或指定潤(rùn)滑性和粘度性質(zhì)，以便能夠用于潤(rùn)滑劑應(yīng)用的新組合物，存在著需求。發(fā)明概沭在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于制備雙酯組合物的方法，所述方法包括下列定序步驟(Ι-a)將羥化脂肪酸或脂肪酸酯至少部分均聚，以形成脂肪酸均聚物；(1-b)用酸、酸酐或酯對(duì)所述脂肪酸均聚物進(jìn)行封端，以形成雙酯；以及(Ι-c)將所述脂肪酸均聚物與醇進(jìn)行酯交換，以形成封端的脂肪酸均聚物酯；或下列定序步驟(2-a)將羥化脂肪酸或脂肪酸酯與醇進(jìn)行酯交換，以形成羥化脂肪酸酯；(2_b)將所述羥化脂肪酸酯進(jìn)行均聚，以形成脂肪酸均聚物酯；以及(2-c)用酸、酸酐或酯對(duì)所述脂肪酸均聚物酯進(jìn)行封端，以形成雙酯。通過(guò)任一種這些方法制備的雙酯組合物，代表了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于制備仲羥基脂肪酸或脂肪酸酯的雙酯的 方法，所述方法包括(Ι-a)至(Ι-c)或(2-a)至(2_c)的定序步驟，所述定序步驟是(l_a)使用含錫、含鈦或含氮催化劑將羥化脂肪酸化合物部分均聚，并任選通過(guò)使用共沸劑、減壓和氮?dú)鈬娚渲械囊环N或多種手段移除形成的醇，以獲得具有由式I所表示的化合物分布的產(chǎn)物I-X
權(quán)利要求
1.一種用于制備雙酯組合物的方法，所述方法包括如下定序步驟 (1-a)將羥化脂肪酸或脂肪酸酯至少部分均聚以形成脂肪酸均聚物； (1-b)用酸、酸酐或酯對(duì)所述脂肪酸均聚物進(jìn)行封端，以形成雙酯；以及 (1-c)將所述脂肪酸均聚物與醇進(jìn)行酯交換，以形成封端的脂肪酸均聚物酯； 或 如下定序步驟 (2-a)將羥化脂肪酸或脂肪酸酯與醇進(jìn)行酯交換，以形成羥化脂肪酸酯； (2-b)將所述羥化脂肪酸酯均聚以形成脂肪酸均聚物酯；以及 (2-c)用酸、酸酐或酯對(duì)所述脂肪酸均聚物酯進(jìn)行封端，以形成雙酯。
2.權(quán)利要求I的方法，其中 步驟(1-a)還包括使用含錫、含鈦或含氮催化劑并形成作為第二產(chǎn)物的醇，以及移除所述形成的醇； 步驟(1-b)還包括使用含有2至12個(gè)碳原子的酸、含有3至13個(gè)碳原子的酯或含有4至24個(gè)碳原子的酸酐，并且還使用含錫、含鈦或含氮催化劑，以及任選從步驟(1-b)中添加的過(guò)量的所述酸、所述酸酐或所述酯中回收所述雙酯； 步驟(1-c)還包括使用含錫、含鈦或含氮催化劑，以及任選從步驟(1-a)的所述形成的醇中，或從步驟(1-c)中添加的殘留醇中，或從由所述封端的脂肪酸均聚物酯與步驟(1-b)中添加的所述酸、酸酐或酯的反應(yīng)所形成的酸中，回收所述封端的脂肪酸均聚物酯； 步驟(2-a)還包括使用含錫、含鈦或含氮催化劑，以及任選從殘留或形成的醇中回收所述羥化脂肪酸酯； 步驟(2-b)還包括使用含錫、含鈦或含氮催化劑，以及任選通過(guò)使用共沸劑、減壓和氮?dú)鈬娚渲械囊环N或多種手段移除所述形成的醇；并且 步驟(2-c)還任選包括從步驟(2-b)中作為反應(yīng)物添加的過(guò)量的所述酸、酸酐或酯以及在步驟(2-c)中作為反應(yīng)物添加的醇中回收所述脂肪酸均聚物酯。
3.一種用于制備仲羥基脂肪酸或脂肪酸酯的雙酯的方法，所述方法包括(1-a)至(1-c)或(2-a)至(2-c)的定序步驟，所述定序步驟是 (1-a)使用含錫、含鈦或含氮催化劑將羥化脂肪酸化合物部分均聚，并任選通過(guò)使用共沸劑、減壓和氮?dú)鈬娚渲械囊环N或多種手段移除形成的醇，以獲得具有由式I所表示的化合物分布的產(chǎn)物I-X
4.一種雙酯組合物，其通過(guò)權(quán)利要求I或權(quán)利要求3的方法來(lái)制備。
5.權(quán)利要求4的雙酯組合物，其中所述雙酯組合物表現(xiàn)出包括下列至少一種的性質(zhì)低于或等于-10°C的傾點(diǎn)(按照ASTM D97測(cè)量)；大于或等于150的粘度指數(shù)；40°C下大于25厘司(cSt)的運(yùn)動(dòng)粘度(按照ASTM D445測(cè)量)；小于I毫克氫氧化鉀每克(mgKOH/g)的總酸值；小于或等于10的羥基值；小于3wt. %的碘值；以及以重量計(jì)至少50%的可再生碳水平(按照ASTM 6866-08測(cè)量)。
6.權(quán)利要求5的雙酯組合物，其中所述傾點(diǎn)低于-15°C;所述40°C下的運(yùn)動(dòng)粘度大于35cSt，所述總酸值小于0. 5mg KOH/g ;并且所述羥基值小于5。
全文摘要
一種雙酯組合物，其通過(guò)包括均聚、酯交換和封端的非定序步驟的三步法來(lái)制備，其中所述定序步驟包括均聚、封端和酯交換的順序或酯交換、均聚和封端的順序。所述酯特別可用作具有高水平可再生碳的生物潤(rùn)滑劑，并且由于最終雙酯中不飽和性水平的降低或消除，可能在傾點(diǎn)、熱氧化穩(wěn)定性和粘度行為方面表現(xiàn)出特別合乎需要的性質(zhì)。
文檔編號(hào)C08G63/06GK102782100SQ201180011256
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者D·芬奇, J·貝克戴特 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司