[发明专利]环烷基萘及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了环烷基萘，其结构式为式(I)或式(Ⅱ)，其中R的结构如式(Ⅲ)所示，n为1~4，m为8~12。本发明还公开了环烷基萘的制备方法。本发明所述环烷基萘可以作为润滑油或润滑脂的基础油，用于空间机械苛刻条件（高速、高低温、高真空等）下的液体润滑。

技术领域

本发明涉及环烷基萘及其制备方法和应用。本发明所述环烷基萘可用于空间机械苛刻条件（高速、高低温、高真空等）下的液体润滑。

背景技术

非降凝剂用的烷基萘属于APⅣ类基础油, 用于调制各种合成润滑油，广泛应用于各类摩擦部件中。烷基萘分子结构独特，具有许多性能优势：烷基萘分子结构中富电子的萘环可以吸收氧从而中断氧化链的传递，阻止烃的继续氧化，防止氧化的发生，使其具有良好的氧化安定性；烷基萘由于原子间的键强度，使其具有高的氧化安定性；烷基萘分子中不含有能水解的官能团，因此具有优异的水解安定性；烷基萘有富电子的萘核结构，具有较强的极性，对极性添加剂具有较高的溶解性和分散性，与非极性的烃类油和极性基础油都有良好的溶解性能和稳定性能，这种性质使得烷基萘极易与其他基础油调合使用，产生显著的增效作用(杨士钊等，高性能烷基萘基础油，合成润滑材料，2012,39(1):24-26)。但常规的合成方法很难得到高粘度的烷基萘，尤其是100℃时粘度大于20厘拖的产品(US4238343，4912277，5254274，6127324)。近年来ExxonMobil Chemical 公司合成部研制并逐步推出了新型Ⅴ类基础油烷基萘，是由源于乙烯齐聚的聚α-烯烃与萘在特定的催化剂作用下合成的。

发明内容

本发明的目的在于提供环烷基萘及其制备方法和应用。

环烷基萘，其结构式为式(I)或式(Ⅱ)，

其中R的结构如式(Ⅲ)所示，n为1~4，m为8~12。

本发明所述环烷基萘的合成方法可以用下面的化学反应方程式来表示：

反应式中，R₁为C₈～C₁₂的烷基。

本发明以固载化三氯化铝为催化剂，催化萘、环烯烃和α-烯烃反应，得到环烷基萘润滑剂。

如上所述环烷基萘的制备方法，其特征在于α-烯烃和固载化三氯化铝在20~50℃反应0.2~3.0h后，再与环烯烃在20~50℃反应0.2~3.0h，继而与萘和环己烷在80~150℃反应0.2~3.0h。反应结束后分离出生成物既得到目标产物；所述α-烯烃为1-癸烯、1-十二烯或1-十四烯，环烯烃为环戊烯或环己烯。

所述α-烯烃与萘的摩尔比为2~18: 1；所述环烯烃与萘的摩尔比为2: 1；所述固载化三氯化铝与萘的摩尔比为1:1.29~12.9；所述环己烷与萘的摩尔比为2~10:1。

如上所述环烷基萘作为润滑油或润滑脂的基础油的应用。

在实验室中，我们具体的制备过程是：在接有机械搅拌、内插式温度计和回流冷凝管的三颈烧瓶中，加入α-烯烃和固载化三氯化铝，充分搅拌，控制反应温度20~50℃；反应0.2~3.0h后，加入环烯烃，控制反应温度20~50℃；反应0.2~3.0h后，加入萘和环己烷，控制反应温度80~150℃，反应0.2~3.0h。反应结束后，冷却，分离、洗涤、干燥，减压蒸馏后得到目标产物。

由于萘在烷基化时会产生分子量不同和烷基异构体的复杂混合物，这些物质的分子量由连在萘环上的烷基数量决定。这些组分可以分为单烷基萘（MAN），双烷基萘（DAN）和多烷基萘（PAN）三类，每一类组分的含量可以根据润滑油物理性质的具体要求，通过蒸馏或是混合来调整。比如，双烷基萘在高温下具有较低的挥发性，而多烷基萘在更高的温度或是近似真空下具有极低的挥发性。