[发明专利]双三羟甲基丙烷月桂酸酯及其一种制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化学原料及其制造领域，公开了一种用双三羟甲基丙烷和月桂酸通过酯化反应得到的双三羟甲基丙烷月桂酸酯，还涉及一种双三羟甲基丙烷月桂酸酯的制备工艺。

背景技术

在众多的脂肪酸酯中，有一类脂肪酸酯具有季碳原子的特殊结构，又称新戊基结构，典型的例子如：季戊四醇脂肪酸酯、双季戊四醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、双三羟甲基丙烷脂肪酸酯、新戊二醇脂肪酸酯，它们备受人们的青睐。因为这些新戊基脂肪酸酯的羰基的β位碳原子上没有氢原子，所以不能和酯基的醇部分的碳和氢形成六原子环状的共振结构，只有高能量才能破坏这样的酯结构，这使得新戊基多元醇脂肪酸酯的抗氧化性和抗消去反应的稳定性很好。因而新戊基多元醇脂肪酸酯具有其它酯类无可比拟的优越性，成为目前润滑油中的高端合成酯的最佳选择。

新戊基多元醇脂肪酸酯不仅热氧化安定性好、热分解温度高，而且在环境中易降解，可以用作润滑油的合成基础油和金属轧制过程中的润滑剂，所以越来越受到人们的重视。

虽然人们已经合成出了众多的新戊基多元醇脂肪酸酯，但是用双三羟甲基丙烷（又称二-三羟甲基丙烷，Di-trimethylolpropane）和月桂酸在酸性催化剂的作用下进行酯化反应来合成双三羟甲基丙烷月桂酸酯还未见报道。

双三羟甲基丙烷是一种有四个醇羟基、具有新戊基结构的化合物。它不像季戊四醇一样，它的醇羟基不是连接在一个碳原子上的，不至于和酸进行酯化反应后形成立体状的分子，而是分散在两个碳原子上的，因而可以形成平面型的分子。由于双三羟甲基丙烷的分子量较大，所以用双三羟甲基丙烷来合成的新戊基多元醇脂肪酸酯虽然具有较高的粘度，但是分子中的位阻效应不是很明显，而且粘度指数高，不失为一种很好的润滑剂，可以应用于需要高粘度润滑剂的场合。

月桂酸是一种常见、易得的饱和脂肪酸。用饱和脂肪酸合成得到的合成酯，其抗氧化的稳定性也会比较好。常见的椰子油酸的主要成分也是月桂酸，因而可以用新戊基多元醇和月桂酸合成得到的酯来比较用相应的新戊基多元醇和椰子油酸合成得到的酯，为下游用户提供选择面更广的、经济合理的新戊基多元醇脂肪酸酯产品。

当今合成新戊基多元醇脂肪酸酯类产品的工艺文献不少，不外乎采用直接酯化法和酯交换法。酯交换法由于要用到碱性催化剂，且会产生低级脂肪醇等有易燃和爆炸危险的副产品，所以实际上用得不多。即使是采用直接酯化法，大都是采用某种原料过量来促使反应正向进行，这在后续的提纯、精制过程中就会遇到过量的原料和产物分离的困难。即使采用分子精馏等手段来脱除某种过量的原料，就算能够脱得很彻底，也必然会引起目标产物得率的下降，而且由此分离过程带来的能耗也是不容忽视的，因而很难合成出价格有竞争性的产品来。

有些文献反映的当前生产工艺显示，在合成新戊基多元醇脂肪酸酯的过程中，采用溶剂或带水剂来提高脱水的效率，使酯化反应不至于在较高温度下才能进行彻底。然而采用这样的工艺带来的一个可怕的效果就是最终要让这些溶剂或带水剂和产物实现彻底的分离也很困难。而少量的低沸点溶剂或带水剂的存在会导致产品的闪点明显下降，给产品在高温下使用带来隐患。

还有些文献反映的当前生产工艺显示，为了提高酯化率、减少反应的时间，往往采用脂肪酸过量的办法来进行反应，然后对产物进行后处理。在对产品的后处理方面，大都采用中和、水洗和分相等提纯手段。采用这样的技术带来的后果是这些酸性的原料会有损失、单耗难以达到理想的水平、生产成本居高不下。在中和过程中产生的盐难以除去，要对处在废水中的盐进行符合环保要求的处理也是一件令人非常头痛的事情。在后处理的过程中因为用到了碱性物质，还可能发生已经合成出来的酯再发生皂化反应的情况，使得产物在后续的使用过程中出现问题。

翻翻公开的关于合成酯的工艺资料，可以发现当前的工艺技术中在催化剂的选择方面，大都摒弃传统的催化剂，改用各式各样的负载或复合催化剂。其实制备各种新型的催化剂的成本就比较高，而且这些新型的催化剂的催化效果还不如传统催化剂好。即使有些固体催化剂可以回收，但是随着在使用过程中固载催化剂的有效成分不断被洗脱，实际上这些催化剂可以重复使用的寿命有限。

由于原料的来源不同，生产工艺也不尽相同，不同批次原料的纯度、杂质含量等指标存在着细微的波动，所以要生产出合格的新戊基多元醇脂肪酸酯，也需要针对不同批次原料的特点进行小试摸索，合理调整原料的配比才行。