[发明专利]一种芳基烷基多元醇酯及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳基烷基多元醇酯及其制备方法，属于润滑油基础油、原油降粘剂合成领域。

背景技术

多元醇酯基润滑油通常是动植物脂肪酸和相应的多元醇进行酯化反应而制的；脂肪酸甲酯与多元醇进行酯交换也可以制的多元醇酯。因其较好的耐热性、优良的粘温性、良好的润滑性能，使之在航空发动机润滑油、金属高温加工油、纤维油剂等领域具有广阔的使用前景。脂肪酸多元醇酯也可作稠油降粘剂、柴油降凝剂、油溶性乳化剂等使用，但由于脂肪酸的正烷基结构与原油的烷基芳基结构相似性有一定差别，应用效果往往不理想。

动物或植物脂肪酸都含有双键(油酸、亚油酸、亚麻酸)，双键具有极强反应活性，在空气中可与氧气发生反应。因此，利用天然脂肪酸合成的酯基润滑油基础油，难以在非常苛刻的环境中使用。

对于以动物或植物油及其衍生物为原料合成润滑油研究主要集中在降低原料不饱和度和增加支链化方面，所采用的技术主要包括选择性氢化、支链化、环氧化等方面。

Gerard hellion等人将亚油酸含量在65％以上的葵花籽油进行甲酯化后，依次通过异构化、共聚作用、氢化和酯交换(二丁氧基锡0.05％，甲酯/三羟甲基丙烷＝3.1:1,200-220℃,5h)得到多元醇支链脂肪酸酯。产品倾点低于-53℃，分解温度高达340℃，粘度指数155，非常适合于高性能的润滑油。Helena wagner等人利用多种方法将油脂甲酯支链化，然后与多元醇进行酯交换也得到不错的效果。

Biermann U等人在Et₂Al₂Cl作用下，将油酸与异丙醇氯甲酸酯反应生成1:1的9位和10位异构体，得到9-(或10-)异丙基十八酸。

支链羧酸可以合成出性能非常好的酯基润滑油，倾点可达-60℃以下。但是，支链羧酸的合成工艺相对较复杂，导致产品成本过高，应用受到一定限制。

环氧化是脂肪酸双键发生的主要反应之一。环氧化植物油主要用于塑料制品和稳定剂制品等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种芳基烷基多元醇酯，由以下方法制备，

傅-克烷基化反应：烯基羧酸与芳香烃在酸性催化剂作用下进行的烷基化反应，得到芳基烷基羧酸；

酯化反应：再将芳基烷基羧酸与多元醇在固体酸催化剂或金属锡类催化剂作用下进行的脱水缩合反应，得到芳基烷基多元醇酯；

所述烯基羧酸与芳香烃、酸性催化剂的摩尔比为1:1.5-3.5:1.15-2.0；反应温度100-135℃，反应5小时，水洗至pH值中性，短程蒸馏脱除未反应的原料和其中的饱和酸，得芳基烷基羧酸。

所述芳基烷基羧酸与多元醇中羟基摩尔比1:1～3.0；固体酸催化剂占总物料质量的0.3～3.0％，金属锡类催化剂占总物料质量的0.3～2.0％。

进一步地，在上述技术方案中，一种芳基烷基多元醇酯的制备是在酸性催化剂作用下，芳香烃与烯基羧酸的双键发生傅-克烷基化反应，合成出以下通式(Ⅰ)表述的芳基烷基羧酸：

其中：m+n为0-30正整数

R为苯基，甲苯基，间二甲苯基，对二甲苯基，邻二甲苯基，乙苯基，正丙基苯基，异丙基苯基，正丁基苯基，异丁基苯基，叔丁基苯基，萘基，甲基萘基，二甲基萘基，乙基萘基，丙基萘基，丁基萘基，联苯基，苯酚基中的一种。

芳基烷基羧酸与多元醇在固体酸催化剂或金属锡类催化剂作用下进行脱水缩合反应，得到芳基烷基多元醇酯。

进一步地、在上述技术方案中，所述烯基羧酸为十一烯酸：CH₂＝CH(CH₂)₈COOH、油酸：CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COOH、芥酸：顺式-13-二十二碳烯酸中的一种或多种，优选油酸。

进一步地、在上述技术方案中，所述芳基烷基羧酸与多元醇进行酯化，所用的固体酸催化剂选自阳离子交换树脂、分子筛固载化液体酸或金属盐中的任意一种或几种混合物，优选D001-CC树脂、HZSM-5型分子筛、固体磷酸、羰基固体酸、硫酸锆、D061树脂、HY、USY、ReY、H-Beta、丝光沸石、磷鉬酸、硅钨酸中的任意一种或几种混合物；所述金属锡类催化剂选自氧化亚锡、氯化亚锡或草酸亚锡中的任意一种，优选氧化亚锡。

进一步地、在上述技术方案中，所述油酸与间二甲苯在甲基磺酸催化下进行烷基化反应，合成出以下通式(Ⅲ)表述的间二甲苯基十八烷羧酸：