CN103497839A - 一种环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法 - Google Patents

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Abstract

为克服现有技术中环氧生物柴油异构醚化开环反应时间长、反应温度高的不足提供一种环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，步骤如下：（1）在超声波辅助传质传热的情况下，进行异构醚化开环反应：长链脂肪醇和金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂混合并加热至反应温度，再向其中加入环氧环氧生物柴油进行开环反应，当环氧值小于0.1时停止反应，将反应混合物冷却至室温，用蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂，然后将上层有机相洗涤至中性，再真空脱水、脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚；（2）、将步骤（1）中的产物进行白土脱色，得到澄清透明的生物润滑油基础油。采用的催化剂其催化活性剂选择性较高。

Description

一种环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法
技术领域
本发明属于生物润滑油制备领域，尤其涉及环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法。 
背景技术
随着人民环保意识的提高以及对发展可再生能源技术的重视，润滑油所引起的环境问题也引起了广泛关注，寻找一种可替代矿物油的绿色环保润滑油基础油已经成为重要问题。植物油降解性好、可再生性强，是当前主要研究的环境友好润滑油。但是植物油具有较差的热氧化稳定性和低温流动性能，为了解决这两个问题，可以对植物油进行化学改性，当下最为经济有效的改性方法是环氧化-开环系列改性合成反应，这种方法可以有效提高植物油的热氧化稳定性和低温流动性能。 
环氧化油脂是一种非常重要的化工中间体，其分子结构中的环氧乙烷官能团是活性基团很容易被功能化。可以根据环氧化油脂很不稳定，利用环氧基在酸或碱的存在下与其它含有活泼氢的物质发生开环反应的原理，通过脂肪醇对环氧化油脂进一步改性，可进一步合成新的异构醚，而求得更稳定的改进油脂，可以作为可生物降解的润滑油基础油使用。 
Erhan等（参考文献：Erhan Sevim Z,Adhvaryu A,Liu Zengshe.Chemical modification of vegetable oils for lubricant basestocks[J].American Society of Mechanical Engineers,2003(5):369-380）以水溶性酸为催化剂在100℃下对环氧化大豆油进行开环反应，反应时间为48h得到开环产物。Hwang等（参考文献：Hwang H,Erhan S Z.Synthetic lubricant basestocks from epoxidized soybean oil and Guerbet alcohols[J].Ind Crops Prod,2006,23(3):311-317）采用4种不同的格尔贝特醇(C12-、C14-、C16-和C18-)与环氧大豆油以硫酸做催化剂进行开环醇解、酯交换反应；控制反应条件分别得到0%（110℃搅拌反应20h）和100%（120℃搅拌反应20h）酯交换的反应产物。陶德华、李清华在中国专利（200910053886.5）改进植物油抗氧性、倾点的双键饱和异构醚化工艺和杨天奎、牟英在中国专利（200910249058.9）一种支化生物柴油的生产方法中，都采用了环氧-开环的方法改善了氧化安定性。 
液体酸和水溶性酸作为催化剂催化开环环氧化植物油，会产生大量的酸性废水，对环境的危害性强；硼化物和吡啶类物质作为环境有害物，用其作为催化剂，会对人体或环境造成巨大的伤害。因此，现在正在研究用对环境无污染或污染较小的固体催化剂催化开环反应， 目前，国内外已开始研究固体催化开环环氧植物油并取得了一定成果。Lathi等（参考文献：Lathi P S,Mattiasson B.Green approach for the preparation of biodegradable lubricant base stock from epoxidized vegetable oil[J].Applied Catalysis B:Enviromental,2007,69:207-212.）以Amberlyst15(干)为催化剂在70℃下，搅拌速率1000r/min进行开环醇解反应，反应时间为15h，得到开环产物。杨天奎、牟英在中国专利（201010242072.9）一种树脂催化生产支化生物柴油的方法中也得到了优良的开环产物。但是其开环反应的转利率较低，副反应较多。 
上述不足因此仍有值得改进的地方。 
发明内容
为克服现有技术中环氧生物柴油异构醚化开环反应的转化率较低，副反应较多的不足提供一种环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法。 
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的制备方法，步骤如下： 
（1）在超声波辅助传质传热的情况下，进行异构醚化开环反应：长链脂肪醇和金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂混合并加热至反应温度，再向其中加环氧环氧生物柴油进行开环反应，当环氧值小于0.1时停止反应，将反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂，然后将上层有机相洗涤至中性，再真空脱水、脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚； 
（2）、将步骤（1）中的产物进行白土脱色，得到澄清透明的生物润滑油基础油。 
作为优选，所述的超声波频率为40KHZ，功率为0-800W。 
进一步地，其特征在于：所述的金属离子负载型阳离子交换树脂催化剂为硫酸铈负载的D001树脂（D001(Ce4+))、硫酸铈负载的D061树脂（D061(Ce4+))、硫酸铈负载的732树脂（732(Ce4+))、硫酸铁负载的D001树脂（D001(Fe3+))、硫酸铁负载的732树脂（732(Fe3+))、硫酸铝负载的D061树脂（D061(Al3+))或硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+))固体酸性催化剂中的一种或至少两种混合物。 
作为优选，所述的金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂制备方法为：（1）阳离子交换树脂的预处理，将D001、D061、732树脂装入交换柱内，自上而下、自下而上用清水冲洗至出水清亮；然后依次以4%盐酸溶液、蒸馏水、4%氢氧化钠溶液、蒸馏水的顺序处理树脂，重复2～3次；最后再用大量的4%盐酸溶液处理，并用蒸馏水洗涤； 
（2）金属离子对阳离子交换树脂的负载将金属盐固体粉末溶于蒸馏水形成0.1mol/L金 属盐溶液，然后加入经过处理的阳离子交换树脂，以每克阳离子交换树脂加入0.25mmol金属盐的量加入，搅拌1h，密封，室温静置24h，滤除树脂，用蒸馏水洗至滤液无金属离子，在50℃下烘干，即得金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂。 
以Ce4+改性树脂为例，先配置0.1mol/L硫酸铈溶液50mL，然后加入20g左右的上述处理过的D001-CC大孔强酸性阳离子交换树脂，搅拌1h，密封室温静置24h，最后滤出树脂，用蒸馏水洗至滤液无Ce4+存在，在50℃的烘箱中烘干，即得铈型树脂。其它改性树脂制备相同。 
作为优选，所述的金属离子负载型阳离子交换树脂催化剂为硫酸铈负载的D001树脂（D001(Ce4+))、硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+))或它们的混合物。 
作为优选，所述的长链脂肪醇是链长1-10个碳原子的有机醇类，包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、异辛醇、正壬醇或正癸醇中的一种。 
作为优选，所述的环氧生物柴油与脂肪醇的质量比1：0.3-3；催化剂与环氧生物柴油的质量之比为1-8：100；所述的所述开环反应温度为30-55℃，开环反应时间为0.1-2h。 
作为优选，所述的环氧生物柴油与脂肪醇的质量比1：0.4-2.8；催化剂与环氧生物柴油的质量之比为3-5：100；所述的所述开环反应温度为35-50℃，开环反应时间为0.3-1h。 
作为优选，所述的真空脱水、脱轻组分条件为在真空度-0.1MPa，温度110℃下作用2h。 
本发明采用的金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂催化反应不产生或产生少量的酸性废水，对环境的污染小或无污染；相比于一些酸性树脂类催化剂催化速率慢、含水量及油中的金属离子会对树脂催化造成巨大影响的不足，金属离子负载型阳离子交换树脂作为固体催化剂，由于其催化剂表面积大，反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物，从而降低了开环反应的活化能，使反应能迅速进行，金属离子负载型阳离子交换树脂催化剂的催化活性及选择性（开环反应的转化率达到98%以上其它转酯、缩聚等副反应的转化率不足2%；而普通树脂催化剂的开环转化率不足90%，其他副反应的转化率较高）均有较明显的提高。金属离子负载型阳离子交换树脂作为催化剂，可以排除油中的金属离子对酸铈负载的D001树脂、硫酸铝负载的732树脂催化剂的影响（催化剂回收处理后，负载的金属离子含量基本没有变化）。 
在超声波辅助作用下能明显加速反应速率，从而减小反应时间，提高转化率。催化剂在超声场的作用下，不仅能大幅度的促进化学反应速率，而且能够有效地改变化学反应历程，提高目的产物的选择性；超声空化可以强化催化剂内扩散传质速率，并有效地保持催化剂的活性，能够改善催化剂的分散性，使催化剂充分发挥催化剂在反应中的作用。 
本发明还具有以下有益效果：本发明采用自制的金属离子负载型阳离子交换树脂作为固体催化剂其催化活性及选择性较高；工艺设备要求不高、操作简单，产物容易分离。 
附图说明
图1：本发明利用环氧生物柴油制备润滑油基础油的工艺流程图。 
具体实施方式
本发明给出的区间值，并非数学概念的精确端值，而试验选择有协当区间，适当偏离端值并非不可以。 
以下结合若干个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离发明构思的非实质性改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。 
实施例1： 
（1）异构醚化开环反应：称取90.0g的甲醇和9g固体催化剂硫酸铈负载的D001树脂（D001(Ce4+)）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、控温在35℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值为5.48，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为500W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.4%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
对比实施例1 
将实施例1中催化剂改为D001树脂催化剂，当环氧值基本不变时即为反应终点，其他条件不变，最终产品环氧值为0.65，开环转化率88%。 
实施例2： 
（1）异构醚化开环反应：称取120.0g的乙醇和15g固体催化剂硫酸铈负载的D001树脂（D001(Ce4+)）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至30℃， 然后加入300g环氧生物柴油，环氧值为5.48，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为500W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.5%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
实施例3： 
（1）异构醚化开环反应：称取195.0g的正丙醇和24g硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+)）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至40℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值为5.40，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为550W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.5%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
对比实施例2 
将实施例3中催化剂改为732树脂催化剂，当环氧值基本不变时即为反应终点，其他条件不变，最终产品环氧值为0.55，开环反应的转化率为89.8%。 
实施例4： 
（1）异构醚化开环反应：称取180.0g的异丙醇和3g硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+)）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至40℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值为5.23，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为500W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为 98.5%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
实施例5： 
（1）异构醚化开环反应：称取300.0g正丁醇和15.0g固体催化剂硫酸铈负载的D001树脂和硫酸铝负载的732树脂（D001(Ce4+)和732(Al3+)的质量比为60:40）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至45℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值5.48，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为600W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，倒入分液漏斗中，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.5%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
实施例6： 
（1）异构醚化开环反应：称取330.0g异丁醇和15.0g固体催化剂硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+)）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至40℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值5.48并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为600W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.5%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
实施例7： 
（1）异构醚化开环反应：称取480.0g正戊醇和14.0g固体催化剂硫酸铈负载的D001树脂和硫酸铝负载的732树脂（D001(Ce4+)、732(Al3+)的质量比为70:30）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至50℃，然后加入300g环氧生物柴油，环 氧值5.32，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为650W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.7%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
实施例8： 
（1）异构醚化开环反应：称取450.0g异戊醇和14.0g固体催化剂硫酸铈负载的D001树脂和硫酸铝负载的732树脂（D001(Ce4+)、732(Al3+)的质量比为70:30）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至45℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值5.48，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为650W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.7%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
对比实施例3 
将实施例8中催化剂改为D001树脂和732树脂混合催化剂（两者质量比为70:30），当环氧值基本不变时即为反应终点，其他条件不变，最终产品环氧值为0.60，开环反应的转化率为89%。 
实施例9： 
（1）异构醚化开环反应：称取690.0g异辛醇和14.5g固体催化剂硫酸铈负载的D001树脂（D001(Ce4+)）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至55℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值5.52，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为750W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反 应的转化率为98.7%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
实施例10： 
（1）异构醚化开环反应：称取840.0g异辛醇和14.6g固体催化剂硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+)）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至55℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值5.52，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为750W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.9%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
实施例11： 
（1）异构醚化开环反应：称取900g正癸醇和15.0g固体催化剂硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+)）放于带有冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶中，搅拌、回流、加热至55℃，然后加入300g环氧生物柴油，环氧值5.32，并在该温度下进行开环反应，辅助的超声设备的超声频率为40KHZ，超声功率为800W。反应过程中每隔10min从四口烧瓶中取样，测定其环氧值，当环氧值小于0.1时，即为反应终点。当反应达到终点时，停止反应，反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂；然后将上层有机相碱洗、水洗至pH=7，再真空脱水脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚，开环反应的转化率为98.7%。 
（2）将步骤（1）中的产物用传统白土脱色工艺处理，得到澄清透明的产物即为纯净的带有侧链羟基和醚基的化合物，可以作为润滑油基础油。 
各例中最终产物基础油的理化性能如表一所示：测量运动粘度时取样15g，测量倾点时取样20g，测量闪点取样25g，测量WSD取样20g，测量PB每次取样20g，测量RBOT取样50g。 
表一本发明异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油基础油理化性能 
Figure BDA0000376401950000091
注：运动粘度根据国家标准GB/T265-88采用专用毛细管粘度计（Φ=1.5和3.0，粘度系数分别为0.289和7.448）测定，粘度指数则根据测得的粘度按国家标准GB/T1995-1998查表根据公式VI=[(L-U)/(L-H)]×100计算得到，式中：L—与试样100℃运动粘度相同，粘度指数为0的油品在40℃时的运动粘度，mm2/s；H—与试样100℃时的运动粘度相同，粘度指数为100的油品在40℃时的运动粘度，mm2/s；U—试样40℃时的运动粘度，mm2/s。化学改性生物柴油的倾点用上海彭浦制冷器厂生产的SYD-510F多功能低温试验器按照国家标准GB/T3535-2006进行测定。闪点按照GB/T3635-2008《石油产品闪点和燃点的测定克利夫兰开口杯法》进行测定。根据GB/T3142-1982的标准采用四球式摩擦磨损试验机测定改性生物柴油的最大无卡咬负荷(PB)和磨斑直径（WSD），磨斑直径的测试条件为：载荷392N，转速1455r/min，室温条件下，长磨时间30min，所用钢球为直径为12.7mm的GCr15标准轴承钢球，硬度为60～63HRC。氧化诱导期（RBOT）按照国家石油化工行业标准SH/T0193-2008采用旋转氧弹法进行测定。 
上表一中数据表明，本发明异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油基础油与生物柴油和环氧生物柴油相比，具有以下优点： 
（1）摩擦性能优异：四球机摩擦实验，以磨斑直径作为指标，在392N压力下长磨30min，异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油磨斑直径最大为0.47mm，一般生物柴油为0.63mm，异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油摩擦性能优于生物柴油。异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油PB值均大于生物柴油的509.6N。 
（2）低温流变学性能较好：异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油的倾点比环氧生物柴油的倾点大幅下降，环氧生物柴油大约为0℃，异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油的倾点均低于-10℃；异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油的粘度均高于生物柴油和环氧生物柴油，以异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油为基础油，与低粘度油料进行复配，可以调制出一系列粘度级别的润滑油料。 
（3）氧化稳定性大幅提高：经过旋转氧弹法（140℃）测试，生物柴油的氧化诱导期为12min，环氧生物柴油的氧化诱导期为16min，异构化改性的含有侧链羟基和醚基的润滑油的氧化诱导期均大于20min。 
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。 

Claims (8)

1.一种环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，其特征在于：步骤如下：
（1）在超声波辅助传质传热的情况下，进行异构醚化开环反应：长链脂肪醇和金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂混合并加热至反应温度，再向其中加入环氧生物柴油进行开环反应，当环氧值小于0.1时停止反应，将反应混合物冷却至室温，用40℃的蒸馏水洗涤，分离出下层水相及固体催化剂并回收固体催化剂，然后将上层有机相洗涤至中性，再真空脱水、脱轻组分，最终得到异构化油脂醇醚；
（2）、将步骤（1）中的产物进行白土脱色，得到澄清透明的生物润滑油基础油。
2.根据权利要求1所述的环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，其特征在于：所述的超声波频率为40KHZ，功率为0-800W。
3.根据权利要求1所述的环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，其特征在于：所述的金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂为硫酸铈负载的D001树脂（D001(Ce4+))、硫酸铈负载的D061树脂（D061(Ce4+))、硫酸铈负载的732树脂（732(Ce4+))、硫酸铁负载的D001树脂（D001(Fe3+))、硫酸铁负载的732树脂（732(Fe3+))、硫酸铝负载的D061树脂（D061(Al3+))或硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+))固体酸性催化剂中的一种或至少两种混合物。
4.根据权利要求3所述的环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，其特征在于：所述的金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂制备方法为：
（1）阳离子交换树脂的预处理，将D001、D061或732树脂装入交换柱内，自上而下、自下而上用清水冲洗至出水清亮；然后依次以4%盐酸溶液、蒸馏水、4%氢氧化钠溶液、蒸馏水的顺序处理树脂，重复2～3次；最后再用大量的4%盐酸溶液处理，并用蒸馏水洗涤；
（2）金属离子对阳离子交换树脂的负载，将金属盐固体粉末溶于蒸馏水形成0.1mol/L金属盐溶液，然后加入经过处理的阳离子交换树脂，以每克阳离子交换树脂加入0.25mmol金属盐的量加入，搅拌1h，密封，室温静置24h，滤除树脂，用蒸馏水洗至滤液无金属离子，在50℃下烘干，即得金属离子负载型阳离子交换树脂固体催化剂。
5.根据权利要求1所述的环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，其特征在于：所述的金属离子负载型阳离子交换树脂催化剂为硫酸铈负载的D001树脂（D001(Ce4+))、硫酸铝负载的732树脂（732(Al3+))或它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，其特征在于：所述的长链脂肪醇是链长1-10个碳原子的有机醇类，包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、异辛醇、正壬醇或正癸醇中的一种。
7.根据权利要求1所述的环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，其特征在于：所述的环氧生物柴油与脂肪醇的质量比1：（0.3-3）；催化剂与环氧生物柴油的质量之比为（1-8）：100；所述的所述开环反应温度为30～55℃，开环反应时间为0.1-2h。
8.根据权利要求1所述的环氧生物柴油制备生物润滑油基础油的方法，其特征在于：所述的真空脱水、脱轻组分条件为在真空度-0.1MPa，温度110℃下作用2h。
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