[发明专利]透明纳米碳酸钙油相分散体及利用超重力法制备其的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术与过程强化领域。更具体地，涉及一种透明纳米碳酸钙油相分散体及利用超重力法制备其的方法。

背景技术

纳米碳酸钙是工业上一种重要的碱性组分和无机纳米粒子，可经处理后得到它的分散体来用作润滑油添加剂。润滑油添加剂中的碱性组分纳米碳酸钙能够有效中和内燃机燃油后产生的无机酸(H₂SO₄/SO₂,HNO₃/NO_X)和有机酸，防止其对发动机的腐蚀，并可吸附在烟灰、油泥等固体颗粒上使其胶溶于润滑油中，起到清净、增溶的作用；同时它还可渗透到金属亚表面或摩擦表面，进行物理吸附和摩擦化学反应，起到抗磨、极压的作用。

目前国内外关于纳米碳酸钙粉体的制备工艺已经相当纯熟，但关于纳米碳酸钙透明分散体的制备相对较少，研究领域多应用于润滑油添加剂。纳米碳酸钙润滑油添加剂的清净性和极压性主要取决于产品的碱值、纳米粒子的形态特征、分散性和稳定性。普遍的高碱值润滑油添加剂的制备包括中和反应和碳酸化反应，现有的工业合成过程存在产品稳定性差、产率低、能耗高等问题。

CN103130635A公开了一种高碱值润滑油金属清净分散剂的制备方法，它以环烷酸、石油磺酸或石油磺酸盐作为原料，在促进剂的作用下进行中和反应和碳酸化反应。它的碳酸化过程是采用高温（136℃-173℃）高压，工业生产存在能耗高、安全性低的问题。该方法制备得到的产品碱值较高，但浊度和粘度较大，碳酸钙粒径较大（50-100nm），无法满足高档内燃机油的应用需求。

超重力技术作为21世纪工业过程强化的新兴科学技术，其研究逐渐从实验室迈向工业应用。超重力技术是通过离心力场的作用模拟超重力环境，极大强化相间传递过程和微观混合过程。超重力技术的核心在于超重力旋转床内腔承载填料的高速旋转的转子，在50-1000倍重力加速度的条件下，液体经液体分布器喷射在高速旋转的填料上，被切割成极小的液滴、液丝、液膜，从而能够大幅度地提高反应的转化率和选择性，同时其设备尺寸大幅度缩小，物料的停留时间极短（0.1-1s），传质效率比传统塔器设备提高了2～3个数量级。超重力技术所处理的物料可以是气液、液液两相或气液固三相。基于以上特点，超重力技术可应用于热敏性物料处理、高质量的纳米材料制备、快速反应过程等。

CN1696259A公开了一种高碱值磺酸钙润滑油清净剂的制备方法，它是将磺酸盐、有机溶剂、氢氧化钙、甲醇混合悬浮液在超重力旋转床填料层中进行循环，同时开始升温，控制旋转床转速，当温度达到预定温度后向旋转床通入二氧化碳气体，控制气液的流量，根据体系温度变化控制反应终点。它是通过使反应体系在超重力旋转床的强化作用下快速发生中和反应，生成的中性磺酸钙在有机溶剂中形成反相油包水型微乳液；氢氧化钙与二氧化碳又在超重力旋转床强化条件下反应生成纳米碳酸钙，并在甲醇和氨的作用下进入微乳液中心，完成转相过程，最后得到纳米碳酸钙与中性磺酸钙的胶体复合物。该方法制备得到的产品碱值最高仅为320mgKOH/g，已不满足当代润滑油对高碱值（大于400mgKOH/g）的需求，并且产品粒径偏大（为20-40nm），钙源利用率低，反应液需要经过减压蒸馏脱醇水、稀释、离心除渣、脱溶剂等多步后处理步骤，工艺相对繁琐、能耗偏高。

CN101451087A公开了一种制备润滑油金属清净剂的方法，利用内循环式自吸式超重力旋转床设备，投入有机酸盐、金属氧化物、有机溶剂、小分子脂肪醇先后进行中和反应和碳酸化反应，在自吸循环装置的作用下，反应釜内的物料形成负压，不断被上吸入填料进行混合和反应，后处理得到润滑油金属清净剂，产品碳酸钙粒径20-40nm，产品质量易控制，性能稳定。但该方法存在的问题是：该制备工艺体系粘度较大，固相物料含量较多，给自吸式导流筒的功耗施加了很大负担，釜底物料不能被及时往上运送入旋转填料进行反应，导致大部分钙源在釜底形成死区，得到的产品碱值低，原料浪费严重，并且内循环超重力旋转床设备相对复杂，工业生产中维修困难。

因此，需要提供一种工艺简单、能耗低的能大批量合成超高碱值（大于400mgKOH/g）透明纳米碳酸钙油相分散体的方法。

发明内容