[发明专利]磷氮化改性油酸甲酯润滑油生物降解促进剂的制备方法

说明书

本发明提供一种磷氮化改性油酸甲酯润滑油生物降解促进剂的制备方法，直接对生物降解性能优异的油酸甲酯实施化学改性，先将油酸甲酯氧化成含氧油酸甲酯，再将含氧油酸甲酯开环，在其分子双键上同时引入磷元素和三乙醇胺功能基团，得到含磷、氮改性油酸甲酯润滑油生物降解促进剂。本发明合成的含磷、氮的改性油酸甲酯生物降解促进剂，合成工艺简单，原材料来源丰富，价格相对低廉，且得到的含磷、氮改性油酸甲酯润滑油生物降解促进剂，加入该促进剂2%，可以使矿物润滑油生物降解性能净提高40%以上。

技术领域

本发明涉及润滑油生物降解促进剂的制备方法，属于化学化工技术领域。

背景技术

随着机械工业的不断发展，动植物油极压性、抗氧化性差等弊端日渐显露，动植物油润滑剂成了制约机械功能充分发挥的重要因素。随着18世纪炼油工业的出现，矿物润滑剂取代动植物油成了历史的必然。矿物润滑剂具有成本低廉、抗氧化安定性能优异等突出特点，在润滑剂发展历史上领衔主导了近两个世纪。直到今天，矿物润滑剂仍然是当前使用最多、耗量最大的润滑剂品种。围绕矿物润滑剂的使用性能，人们开展了大量的研究，研制和开发了具有优良抗磨减摩、抗氧抗腐等性能的功能添加剂，大大提高了其使用性能。因此，矿物润滑剂取代动植物油是人类历史的一大进步。然而，矿物润滑剂生物降解性能差是其胎中带来的缺陷。

随着人类环保意识的加强，润滑剂的环境友好化呼声日益高涨，动植物油由于其良好的生物降解性重新成了人们关注的焦点。各种研究机构风起云涌，纷纷开展了相应的研究。然而，直到今天，人们仍然没有跳出“环境友好基础油如聚醚、合成酯或天然植物油加添加剂”的研究模式，传统的矿物润滑剂以及与之配套的功能添加剂被研究环境友好润滑剂的人们一古脑儿地彻底抛弃了。与矿物润滑剂相比，环境友好润滑剂及其添加剂研究时间较短，可实际使用的添加剂品种仍然非常缺乏，以至今天可以实际使用的环境友好润滑剂种类并不多，且性能尚不能完全满足机械工况的使用要求。另一方面，跟传统的矿物油基润滑剂相比，环境友好润滑剂的性价比相对较高，可以预测，在短时间内，环境友好润滑剂完全取代矿物油基润滑剂是不可能也是不现实的，而发展提高矿物润滑剂的生物降解性能的方法和技术措施具有重要的现实意义。因此，从现实出发，提升矿物润滑剂的生态效能是当前发展生态润滑剂的一项意义重大的课题，而这一课题必须同时从基础油和添加剂两个不同的方面加以研究和解决。

发明内容

针对现有技术矿物油生物降解性能差的不足，本发明的目的是提供一种对矿物润滑油具有优良生物降解性能的含磷、氮的改性油酸甲酯生物降解促进剂其及制备方法。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种磷氮化改性油酸甲酯润滑油生物降解促进剂的制备方法，采用如下步骤：

1)油酸甲酯改性：

按质量比将92％的油酸甲酯与8％的甲酸溶液充分混合。启动恒温浴锅，将温度控制在30～35℃；打开输液器开关，边搅拌边缓慢滴加占油酸甲酯与甲酸混合液质量百分比50％浓度为30％的双氧水，控制滴加速度在3～5h内滴加完毕；当双氧水滴加完毕后，缓慢将体系的温度升高至57℃，反应维持7h，反应完毕后用60℃的热蒸馏水洗涤上层油状液体数次；洗涤完成后，进行真空脱水，重复3次，脱水完毕后即得环氧化油酸甲酯；

2)环氧油酸甲酯开环，在其分子双键上同时引入磷元素和三乙醇胺功能基团；

将一定量的环氧化油酸甲酯与蒸馏水充分混合，水酯摩尔比为4:1；加入水酯质量分数为0.5％添加量的磷钨酸作催化剂，维持在120～150℃温度下反应30min，反应完毕后，分出上层有机相即羟基化油酸甲酯；

将摩尔比为1:1的羟基化油酸甲酯与五氧化二磷充分混合，装入三口烧瓶中，启动恒温油浴，在80℃温度左右反应4h后，加入相应量(摩尔比为1:1)的三乙醇胺，升高温度至120℃继续反应1h后，将合成的产物自然冷却至室温，然后分出上层液体并提纯即可得到反应产物磷氮化改性油酸甲酯润滑油生物降解促进剂。