一種雙頻復(fù)合超聲輔助下的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法
【專利摘要】發(fā)明公開一種環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，屬于生物柴油改性工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用固體酸作催化劑制備醇醚型潤滑油基礎(chǔ)油的工藝。本發(fā)明工藝是以環(huán)氧生物柴油(環(huán)氧脂肪酸甲酯)為原料，與不同鏈長的脂肪醇在固體酸催化劑參與下進行異構(gòu)化反應(yīng)，將不穩(wěn)定的環(huán)氧鍵打開，得到改性生物柴油。本發(fā)明是在雙頻復(fù)合超聲波輔助下反應(yīng)，超聲波的空化作用和機械作用強化了醇油兩相的傳質(zhì)和乳化，減少駐波產(chǎn)生的死角，產(chǎn)生更強的崩潰壓力，增強傳質(zhì)傳熱效果，提高反應(yīng)產(chǎn)率和明顯縮短反應(yīng)時間。反應(yīng)所用的催化劑具有較高活性和選擇性，重復(fù)利用率較高，穩(wěn)定性好，容易分離，環(huán)境友好等優(yōu)點，避免了大量廢液的排放，有效防止了環(huán)境污染。
【專利說明】一種雙頻復(fù)合超聲輔助下的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備 方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于潤滑油改性工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種在雙頻復(fù)合超聲波輔助下用 固體強酸催化劑制備綠色醇醚型潤滑油基礎(chǔ)油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于人們環(huán)境保護意識的增強，環(huán)境友好潤滑油越來越受歡迎。潤滑油在使用過 程中約有50%通過揮發(fā)、泄漏等方式進入環(huán)境，而現(xiàn)有的潤滑油中，95%以上來源于石油， 而石油基潤滑油生物降解性很差，降解率僅10%?30%。此外，全球石油資源日益匱乏，導(dǎo) 致石油基潤滑油資源日趨緊缺，對環(huán)境友好型潤滑油的研究和開發(fā)已迫在眉睫。
[0003] 當前，潤滑油絕大多數(shù)以礦物油作為基礎(chǔ)油，而礦物基潤滑油在自然環(huán)境中可生 物降解能力很差，在環(huán)境中積聚并對生態(tài)環(huán)境造成污染，產(chǎn)生一系列環(huán)境問題。鑒于我國為 植物油高產(chǎn)國，加之植物油是可再生性資源，是一種清潔而豐富的原料，可生物降解性能極 好，具有較好的粘溫特性和很高的粘度指數(shù)，潤滑性能優(yōu)良且無毒性，尤其是高油酸含量的 植物油被認為是傳統(tǒng)礦物油基礎(chǔ)油的潛在替代品，可以斷言動植物油將可成為生物降解潤 滑油研究的主流。但是，植物油中含有大量的不飽和鍵，尤其是含2?3個雙鍵的亞油酸或 亞麻酸組分，導(dǎo)致其氧化穩(wěn)定性差。目前，提高植物油穩(wěn)定性的化學(xué)改性方法是將油中的大 量C = C雙鍵置換或打開，降低其碘值，增加飽和度。
[0004] 植物油的雙鍵很容易與過氧酸發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)，將其中不飽和雙鍵氧化為環(huán)氧基 團，再將環(huán)氧基團轉(zhuǎn)換為羥基基團后與有機醇或有機酸進行反應(yīng)，經(jīng)過這種方法改性的植 物油具有較好的低溫性能和氧化穩(wěn)定性，是有應(yīng)用前景的方法。
[0005] 環(huán)氧化生物柴油反應(yīng)條件溫和，生成的環(huán)氧化物活性高，有利于進行進一步改性， 傳統(tǒng)環(huán)氧化工藝是以強礦物酸為催化劑，不僅副反應(yīng)多，腐蝕設(shè)備，而且必須對產(chǎn)物進行中 和并分離。采用固體超強酸為催化劑進行開環(huán)反應(yīng)，工序簡單，催化活性高，選擇性好，不腐 蝕設(shè)備，易分離，可反復(fù)使用。添加雙頻復(fù)合超聲波輔助設(shè)備對環(huán)氧生物柴油進行化學(xué)改 性，可以大幅度縮短反應(yīng)時間，降低反應(yīng)溫度，降低了生產(chǎn)成本。研制和開發(fā)具有再生能力 的改良動植物油酯"綠色"潤滑油基礎(chǔ)油，不但具有環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的意義，而且具有重大 的社會和經(jīng)濟意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明目的在于提供一種在雙頻復(fù)合超聲波輔助下制備綠色醇醚型潤滑油基礎(chǔ) 油的工藝，以提高環(huán)氧生物柴油的氧化穩(wěn)定性及低溫流變學(xué)性能。
[0007] 本發(fā)明所用的技術(shù)方案為：在復(fù)合超聲波輔助條件下，以多組分復(fù)合超強酸為催 化劑，將環(huán)氧生物柴油和脂肪醇進行異構(gòu)化開環(huán)反應(yīng)，得到醇醚型潤滑油基礎(chǔ)油，
[0008] 具體步驟為：稱取一定量的脂肪醇和固體超強酸催化劑放于帶有冷凝管和攪拌器 的四口燒瓶中，在有雙頻復(fù)合超聲波輔助的條件下攪拌、回流、降溫至一定溫度，然后加入 環(huán)氧生物柴油（環(huán)氧脂肪酸甲酯）進行開環(huán)反應(yīng)。反應(yīng)過程中定時取樣，測定其環(huán)氧值，當 環(huán)氧值接近于0,且不再變化時，停止反應(yīng)。將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，過濾回收催化劑；然 后將上層有機相洗滌至PH約等于6后脫水、脫剩余的醇，最終得到醇醚型潤滑油，
[0009] 其反應(yīng)式大致如下：
【權(quán)利要求】
1. 一種雙頻復(fù)合超聲輔助下的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，其特征在于：所述 的制備方法按照以下步驟進行， 在雙頻復(fù)合超聲波輔助下，將脂肪醇和固體超強酸催化劑放于帶有冷凝管和攪拌器的 四口燒瓶中，攪拌、回流、降溫至一定溫度，然后加入環(huán)氧生物柴油進行開環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)過程 中定時取樣，測定其環(huán)氧值，當環(huán)氧值接近于0,且不再變化時，停止反應(yīng)，將反應(yīng)混合物冷 卻至室溫，過濾回收催化劑；然后將上層有機相洗滌至中性后脫水、脫剩余的醇，最終得到 醇醚型潤滑油， 其中，所述的固體超強酸催化劑為多組分復(fù)合超強酸催化劑，即B203/Zr02、Cu/Zr0 2/ S20827A1203、Zr (S04) 2/Fe304、SO廣-Zr02/Fe 304、S0427Zr02/Fe 304/Al203、S04 27Zr02-Nd203、S04 27 Zr02-ZSM-5超強酸催化劑中的一種或兩種混合物。
2. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，其特征在于：所述的雙頻 復(fù)合超聲輔助中，"雙頻"設(shè)定為，25kHz+28kHz，功率分別對應(yīng)為125W和80W。
3. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，其特征在于：所述的雙頻 復(fù)合超聲輔助中，"雙頻"設(shè)定為，50kHz+28kHz，功率對應(yīng)分別為55W和70W。
4. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，其特征在于：所述的脂肪 醇是鏈長2-11個碳原子的有機醇，即乙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、異辛 醇、正壬醇、正癸醇、i^一醇中的一種。
5. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，其特征在于：所述固體超 強酸催化劑的加入量為與環(huán)氧生物柴油的質(zhì)量之比為1-6 :100。
6. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，其特征在于：所述環(huán)氧生 物柴油與所述脂肪醇的質(zhì)量比1 :2. 5-12。
7. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，其特征在于：所述開環(huán)反 應(yīng)溫度為30-35 °C。
8. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油的制備方法，其特征在于：所述開環(huán)反 應(yīng)時間為〇. 5-lh。
【文檔編號】C10M177/00GK104449944SQ201410588277
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】任慶功, 周潔, 潘晶晶, 鄭愛華, 貢肖, 胡春陽 申請人:常州大學(xué)