一種雙頻復合超聲輔助下的環境友好潤滑油基礎油的制備方法
【專利摘要】發明公開一種環境友好潤滑油基礎油的制備方法，屬于生物柴油改性工藝【技術領域】，涉及一種用固體酸作催化劑制備醇醚型潤滑油基礎油的工藝。本發明工藝是以環氧生物柴油(環氧脂肪酸甲酯)為原料，與不同鏈長的脂肪醇在固體酸催化劑參與下進行異構化反應，將不穩定的環氧鍵打開，得到改性生物柴油。本發明是在雙頻復合超聲波輔助下反應，超聲波的空化作用和機械作用強化了醇油兩相的傳質和乳化，減少駐波產生的死角，產生更強的崩潰壓力，增強傳質傳熱效果，提高反應產率和明顯縮短反應時間。反應所用的催化劑具有較高活性和選擇性，重復利用率較高，穩定性好，容易分離，環境友好等優點，避免了大量廢液的排放，有效防止了環境污染。
【專利說明】一種雙頻復合超聲輔助下的環境友好潤滑油基礎油的制備 方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于潤滑油改性工藝【技術領域】，特別涉及一種在雙頻復合超聲波輔助下用 固體強酸催化劑制備綠色醇醚型潤滑油基礎油的方法。
【背景技術】
[0002] 由于人們環境保護意識的增強，環境友好潤滑油越來越受歡迎。潤滑油在使用過 程中約有50%通過揮發、泄漏等方式進入環境，而現有的潤滑油中，95%以上來源于石油， 而石油基潤滑油生物降解性很差，降解率僅10%?30%。此外，全球石油資源日益匱乏，導 致石油基潤滑油資源日趨緊缺，對環境友好型潤滑油的研究和開發已迫在眉睫。
[0003] 當前，潤滑油絕大多數以礦物油作為基礎油，而礦物基潤滑油在自然環境中可生 物降解能力很差，在環境中積聚并對生態環境造成污染，產生一系列環境問題。鑒于我國為 植物油高產國，加之植物油是可再生性資源，是一種清潔而豐富的原料，可生物降解性能極 好，具有較好的粘溫特性和很高的粘度指數，潤滑性能優良且無毒性，尤其是高油酸含量的 植物油被認為是傳統礦物油基礎油的潛在替代品，可以斷言動植物油將可成為生物降解潤 滑油研究的主流。但是，植物油中含有大量的不飽和鍵，尤其是含2?3個雙鍵的亞油酸或 亞麻酸組分，導致其氧化穩定性差。目前，提高植物油穩定性的化學改性方法是將油中的大 量C = C雙鍵置換或打開，降低其碘值，增加飽和度。
[0004] 植物油的雙鍵很容易與過氧酸發生環氧化反應，將其中不飽和雙鍵氧化為環氧基 團，再將環氧基團轉換為羥基基團后與有機醇或有機酸進行反應，經過這種方法改性的植 物油具有較好的低溫性能和氧化穩定性，是有應用前景的方法。
[0005] 環氧化生物柴油反應條件溫和，生成的環氧化物活性高，有利于進行進一步改性， 傳統環氧化工藝是以強礦物酸為催化劑，不僅副反應多，腐蝕設備，而且必須對產物進行中 和并分離。采用固體超強酸為催化劑進行開環反應，工序簡單，催化活性高，選擇性好，不腐 蝕設備，易分離，可反復使用。添加雙頻復合超聲波輔助設備對環氧生物柴油進行化學改 性，可以大幅度縮短反應時間，降低反應溫度，降低了生產成本。研制和開發具有再生能力 的改良動植物油酯"綠色"潤滑油基礎油，不但具有環?？沙掷m發展的意義，而且具有重大 的社會和經濟意義。
【發明內容】
[0006] 本發明目的在于提供一種在雙頻復合超聲波輔助下制備綠色醇醚型潤滑油基礎 油的工藝，以提高環氧生物柴油的氧化穩定性及低溫流變學性能。
[0007] 本發明所用的技術方案為：在復合超聲波輔助條件下，以多組分復合超強酸為催 化劑，將環氧生物柴油和脂肪醇進行異構化開環反應，得到醇醚型潤滑油基礎油，
[0008] 具體步驟為：稱取一定量的脂肪醇和固體超強酸催化劑放于帶有冷凝管和攪拌器 的四口燒瓶中，在有雙頻復合超聲波輔助的條件下攪拌、回流、降溫至一定溫度，然后加入 環氧生物柴油（環氧脂肪酸甲酯）進行開環反應。反應過程中定時取樣，測定其環氧值，當 環氧值接近于0,且不再變化時，停止反應。將反應混合物冷卻至室溫，過濾回收催化劑；然 后將上層有機相洗滌至PH約等于6后脫水、脫剩余的醇，最終得到醇醚型潤滑油，
[0009] 其反應式大致如下：
【權利要求】
1. 一種雙頻復合超聲輔助下的環境友好潤滑油基礎油的制備方法，其特征在于：所述 的制備方法按照以下步驟進行， 在雙頻復合超聲波輔助下，將脂肪醇和固體超強酸催化劑放于帶有冷凝管和攪拌器的 四口燒瓶中，攪拌、回流、降溫至一定溫度，然后加入環氧生物柴油進行開環反應，反應過程 中定時取樣，測定其環氧值，當環氧值接近于0,且不再變化時，停止反應，將反應混合物冷 卻至室溫，過濾回收催化劑；然后將上層有機相洗滌至中性后脫水、脫剩余的醇，最終得到 醇醚型潤滑油， 其中，所述的固體超強酸催化劑為多組分復合超強酸催化劑，即B203/Zr02、Cu/Zr0 2/ S20827A1203、Zr (S04) 2/Fe304、SO廣-Zr02/Fe 304、S0427Zr02/Fe 304/Al203、S04 27Zr02-Nd203、S04 27 Zr02-ZSM-5超強酸催化劑中的一種或兩種混合物。
2. 如權利要求1所述的環境友好潤滑油基礎油的制備方法，其特征在于：所述的雙頻 復合超聲輔助中，"雙頻"設定為，25kHz+28kHz，功率分別對應為125W和80W。
3. 如權利要求1所述的環境友好潤滑油基礎油的制備方法，其特征在于：所述的雙頻 復合超聲輔助中，"雙頻"設定為，50kHz+28kHz，功率對應分別為55W和70W。
4. 如權利要求1所述的環境友好潤滑油基礎油的制備方法，其特征在于：所述的脂肪 醇是鏈長2-11個碳原子的有機醇，即乙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、異辛 醇、正壬醇、正癸醇、i^一醇中的一種。
5. 如權利要求1所述的環境友好潤滑油基礎油的制備方法，其特征在于：所述固體超 強酸催化劑的加入量為與環氧生物柴油的質量之比為1-6 :100。
6. 如權利要求1所述的環境友好潤滑油基礎油的制備方法，其特征在于：所述環氧生 物柴油與所述脂肪醇的質量比1 :2. 5-12。
7. 如權利要求1所述的環境友好潤滑油基礎油的制備方法，其特征在于：所述開環反 應溫度為30-35 °C。
8. 如權利要求1所述的環境友好潤滑油基礎油的制備方法，其特征在于：所述開環反 應時間為〇. 5-lh。
【文檔編號】C10M177/00GK104449944SQ201410588277
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】任慶功, 周潔, 潘晶晶, 鄭愛華, 貢肖, 胡春陽 申請人:常州大學