CN103509633B - 一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法 - Google Patents

一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103509633B
CN103509633B CN201210211294.3A CN201210211294A CN103509633B CN 103509633 B CN103509633 B CN 103509633B CN 201210211294 A CN201210211294 A CN 201210211294A CN 103509633 B CN103509633 B CN 103509633B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
additive
acid
catalyzer
lipid acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210211294.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103509633A (zh
Inventor
祁有丽
陈馥婧
苏刚
周旭光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Original Assignee
China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Natural Gas Co Ltd filed Critical China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority to CN201210211294.3A priority Critical patent/CN103509633B/zh
Publication of CN103509633A publication Critical patent/CN103509633A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103509633B publication Critical patent/CN103509633B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584—Recycling of catalysts

Abstract

本发明涉及一种用于水基液压液、切削液中的水溶性聚醚酯润滑添加剂及其制备方法，该添加剂是单、双酯的混合物，添加剂的化学组分是右式（1）和（2）的混合物，

Description

一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种水溶性聚醚酯润滑添加剂及其合成方法，属于水基金属加工液添加剂技术领域。
(二)背景技术
随着石油资源的日益枯竭和环保法规的日趋严格，传统的油基切削液已向无公害或低公害的水基切削液发展。另一方面，切削速度的提高需要快速将产生的大量热量传递出去，因此冷却性质、清洗性质的油基切削液逐渐被水基切削液取代。而切削液发展的关键是其添加剂的开发和使用。
水溶性聚醚酯润滑添加剂是许多水基金属加工液的重要组分，比一般的水溶性油性剂，尤其是脂肪酸皂，具有更好的冷却性、稳定性、抗菌性、抗硬水性和消泡性能，而且使用寿命长，对人体没有明显伤害；生理、生态毒性很低，目前的应用越来越广泛。水溶性聚醚酯的合成方法有两种:一是利用脂肪酸与环氧乙烷在碱性催化剂的作用下，发生乙氧基化反应制得。但环氧乙烷易燃易爆，在工业生产中经常发生危险；二是在酸性催化剂的作用下，聚乙二醇与脂肪酸进行酯化反应。该法所得的产品，主要是单双酯的混合物，因此要得到水溶性的单酯，催化剂的选择和合成工艺条件的探索是很重要的。工业上大量使用硫酸和对甲苯磺酸做酯化反应的催化剂。这类催化剂廉价易得，催化效率较高，但存在选择性差、副产品多、产品质量差、设备腐蚀严重,同时产生大量酸性废水、污染环境等缺点。这种生产方式已不符合当今的环保政策及绿色化学的要求。为了克服这些催化剂的诸多困难，近年来，采用固体超强酸，强酸性阳离子树脂催化合成聚醚酯的工作已有报道。罗小民等人将自制的固体超强酸ZrO2/SO4 2-用于油酸与聚乙二醇酯化反应,建立了一种清洁合成方法。但该催化剂的成本价格昂贵，还处于实验室研制阶段；王彤等人报道了采用强酸性阳离子树脂催化合成油酸聚乙二醇双酯的工作，但所合成的产物是油溶性的，不能在水基产品中使用。并且通过测试，上述两种催化剂催化合成的聚醚酯的酸值均在10mgKOH/g以上，说明脂肪酸转化成酯的转化率不高。然而，大量游离酸的存在会严重腐蚀设备、金属加工件等，导致产品无法在切削液配方中使用。本专利中，采用酸性分子筛，制备酸值低于1.0mgKOH/g的水溶性聚醚酯类润滑添加剂的工作在国内外的专利中均未见诸报道。
(三)发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于绿色水基金属加工液的水溶性聚醚酯润滑添加剂。
本发明的目的之二是提供该水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的反应原理如下所示：
本发明水溶性聚醚酯润滑添加剂的化学组分是通式(1)和通式(2)的混合物：
式中，R为1～18个碳原子的烃基；n为5～15。
该添加剂制备方法具有以下过程和步骤：将1mol脂肪酸与1.0～1.8mol的聚氧乙烯醇搅拌混合均匀，缓慢升温至110～190℃，加入酸性分子筛催化剂，反应3～8小时，反应期间不断除去反应所生成的水，反应完毕，趁热过滤除去催化剂得添加剂产品。
根据切削液配方对添加剂酸值的要求，在添加剂的合成过程中，催化剂的用量可在脂肪酸质量的0.5～1.6％的范围内调整，添加剂的酸值可控制在0.30～1.0mgKOH/g.
本发明水溶性聚醚酯润滑添加剂为单双酯的混合物，可以根据产品需要，调整单双酯的含量来满足产品对添加剂润滑性能以及清洗性能的要求。即在添加剂的合成过程中，根据切削液配方的具体要求调整脂肪酸和聚氧乙烯醇的反应物料比。若需要添加剂具有良好的润滑性能，则可以控制脂肪酸与聚氧乙烯醇的反应物料摩尔比的范围在1:1.0～1:1.3之间；若需要添加剂具有良好的清洗性能，则可以控制脂肪酸与聚氧乙烯醇的反应物料摩尔比的范围在1:1.2～1:1.8之间。
反应用脂肪酸是碳数在1～18之间的任何脂肪酸或它们的混合物。聚氧乙烯醇是分子量在400～800之间的聚乙二醇或它们的混合物。
催化剂是一种酸性苯磺酸基分子筛，该催化剂不溶于酸、碱性溶液，不溶于有机溶剂，比表面积为650～750m2/g，孔体积为0.10～0.50cm3/g，孔径为10～100nm。与价格、昂贵难以实现工业化生产的TiO2/SO4 2-以及ZrO2/SO4 2-等催化剂相比，该催化剂可以使水溶性聚醚酯的生产成本大幅度降低。另一方面，由于分子筛特殊的结构不但可以为酯化反应提供活性中心，并且可以吸附酯化反应所生成的水，促进酯化反应的发生。因此，该酸性分子筛的催化性能优于固体超强酸。
该产物的用途：可作为绿色水基切削液、液压支架液的添加剂，它具有润滑、乳化以及清洗等多种功能。添加剂在水基润滑液中的加入量为水基润滑液量的5～10wt％。
本发明的效果：本发明应用于制备水溶性酯类润滑添加剂，脂肪酸的反应转化率可达到95％以上，产物酸值可以控制在1.0mgKOH/g以下，并且催化剂可循环使用。所制备的水溶性聚醚酯润滑剂单剂以2.0％的剂量添加在水中，可以使水的承载能力从98N提高至588N；摩擦系数(测试条件：载荷：588N,时间：30min,转速：1200rpm)从0.14降至0.07；磨斑直径(测试条件：载荷：294N，时间：30min,转速：1200rpm)从1.11mm降至0.56mm。因此，该添加剂具有优异的极压、抗磨减摩性能。另一方面，该制备方法简单，有利于工业化生产，所使用的催化剂避免了传统酯化反应催化剂带来的副反应多，目标产物产率低的弊端。
(四)具体实施方式
实施例1
在带有电动搅拌器、分水器以及温度计的四口烧瓶中加入庚酸13.0克(0.1mol)，平均分子量为600的聚氧乙烯醇78克(0.13mol)，搅拌，升温至160～170℃，加入酸性分子筛催化剂0.13克,在氮气氛围下反应5小时，反应期间利用分水器不断除去反应所产生的水。反应完毕，过滤除去催化剂，即得产品。
实施例2
在带有电动搅拌器、分水器以及温度计的四口烧瓶中加入癸酸34.4克(0.2mol)0，平均分子量为600的聚氧乙烯醇156克(0.26mol)，搅拌，升温至110～120℃，加入催化剂0.18克,在氮气氛围下反应6小时，反应期间利用分水器不断除去反应所产生的水。反应完毕，过滤除去催化剂，即得产品。
实施例3
在带有电动搅拌器、分水器以及温度计的四口烧瓶中加入硬脂酸28.4克(0.11mol)，平均分子量为600的聚氧乙烯醇66克(0.11mol)，搅拌，升温至180～190℃，加入催化剂0.23克,在氮气氛围下反应3小时，反应期间利用分水器不断除去反应所产生的水。反应完毕，过滤除去催化剂，即得产品。
实施例4
在带有电动搅拌器、分水器以及温度计的四口烧瓶中加入植物油酸28.2克(0.1mol)，平均分子量为600的聚氧乙烯醇66克(0.11mol)，搅拌，升温至160～170℃，加入催化剂0.31克,在氮气氛围下反应4小时，反应期间利用分水器不断除去反应所产生的水。反应完毕，过滤除去催化剂，即得产品。
实施例5
在带有电动搅拌器、分水器以及温度计的四口烧瓶中加入植物油酸28.2克(0.1mol)，平均分子量为400的聚氧乙烯醇44克(0.11mol)，搅拌，升温至160-170℃，加入催化剂0.42克,在氮气氛围下反应5小时，反应期间利用分水器不断除去反应所产生的水。反应完毕，过滤除去催化剂，即得产品。
实施例6
在带有电动搅拌器、分水器以及温度计的四口烧瓶中加入植物油酸28.2克(0.1mol)，平均分子量为600的聚氧乙烯醇108克(0.18mol)，搅拌，升温至160-170℃，加入催化剂0.30克,在氮气氛围下反应8小时，反应期间利用分水器不断除去反应所产生的水。反应完毕，过滤除去催化剂，即得产品。
将合成的水溶性聚醚酯润滑添加剂单剂以2.0％的量添加在自来水中作抗磨，减摩性能的评价，结果如表-1所示。
表-1 各种添加剂的主要理化指标及其摩擦学性能
*由于纯水在98的载荷下已经发生卡咬，因此纯水的磨斑直径和摩擦系数均在98N载荷下评价。
由表-1可见，加有2.0％水溶性聚醚酯润滑添加剂单剂的水溶液与不加添加剂的纯水相比，水溶性聚醚酯润滑添加剂具有良好的抗磨、减摩以及极压性能。而在实施例6中，当提高产品的清洗性，既所合成的添加剂具有较高的HLB值时，添加剂的润滑性能有所下降。
实施例7：添加剂在全合成型切削液中的应用
实施例4制备的添加剂以6.0wt％添加在全合成切削液中，切削液性能评价如表-2所示：
表-2 L-MAG类型切削液性能评价
*除浓缩液的储存稳定性用原液直接评价外，其它各项理化指标均以浓缩液5％的自来水稀释液进行评价。

Claims (2)

1.一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法，其特征在于：1mol脂肪酸与1.0～1.8mol的聚氧乙烯醇在酸性分子筛的催化作用下，在110℃～190℃反应3～8小时，反应期间除去反应生成的水，趁热过滤除去催化剂即得产品，其中催化剂的用量为反应原料脂肪酸质量的0.5～1.6％，催化剂是一种酸性苯磺酸基分子筛，该催化剂不溶于酸、碱性溶液，不溶于有机溶剂，比表面积为650～750m2/g，孔体积为0.10～0.50cm3/g，孔径为10～100nm，所用反应物料如下：若需要添加剂具有良好的润滑性能，则可以控制脂肪酸与聚氧乙烯醇的反应物料摩尔比的范围在1:1.0～1:1.3之间；若需要添加剂具有良好的清洗性能，则可以控制脂肪酸与聚氧乙烯醇的反应物料摩尔比的范围在1:1.2～1:1.8之间，脂肪酸是碳数在1～18之间的任何脂肪酸或它们的混合物，聚氧乙烯醇是分子量在400～800之间的聚乙二醇或它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的方法制备的水溶性聚醚酯润滑添加剂在水基润滑液中的应用，其特征在于：添加剂在水基润滑液中的加入量为水基润滑液量的5～10wt％，可以提高体系的润滑性能和乳化性能。
CN201210211294.3A 2012-06-21 2012-06-21 一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法 Active CN103509633B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210211294.3A CN103509633B (zh) 2012-06-21 2012-06-21 一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210211294.3A CN103509633B (zh) 2012-06-21 2012-06-21 一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103509633A CN103509633A (zh) 2014-01-15
CN103509633B true CN103509633B (zh) 2015-05-13

Family

ID=49893069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210211294.3A Active CN103509633B (zh) 2012-06-21 2012-06-21 一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103509633B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105296132A (zh) * 2015-11-25 2016-02-03 清华大学 一种具备超润滑性能的水基润滑剂及其制备方法
CN108219911B (zh) * 2016-12-14 2021-08-03 中国石油天然气股份有限公司 全合成型液压支架用浓缩液及其制备方法
CN110003976A (zh) * 2018-01-05 2019-07-12 中国石油天然气股份有限公司 环保全合成型液压支架用浓缩液
CN108815585B (zh) * 2018-07-18 2022-09-23 明尼苏达矿业制造医用器材（上海）有限公司 水溶性润滑组合物和快干型水溶性润滑剂
CN111321030A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 中国石油天然气股份有限公司 食品级含水溶性聚合物难燃液压液组合物
CN111138655B (zh) * 2019-12-16 2022-10-25 上海创化材料科技有限公司 一种聚醚酯非离子型表面活性剂及其制备方法
CN111057612A (zh) * 2019-12-23 2020-04-24 三达奥克化学股份有限公司 硬质合金专用磨削液
CN112159703A (zh) * 2020-08-28 2021-01-01 希玛石油制品（镇江）有限公司 一种环保水溶性闭门器润滑剂及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102112545A (zh) * 2008-07-30 2011-06-29 纳幕尔杜邦公司 共聚醚酯组合物和由其制成的制品

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009028640A1 (de) * 2009-08-19 2011-02-24 Evonik Goldschmidt Gmbh Härtbare Masse enthaltend Urethangruppen aufweisende silylierte Polymere und deren Verwendung in Dicht- und Klebstoffen, Binde- und/oder Oberflächenmodifizierungsmitteln

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102112545A (zh) * 2008-07-30 2011-06-29 纳幕尔杜邦公司 共聚醚酯组合物和由其制成的制品

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
水溶性聚醚酯摩擦学性能的研究;祁有丽等;《水溶性聚醚酯摩擦学性能的研究》;20110531;第31卷(第2期);249-254 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103509633A (zh) 2014-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103509633B (zh) 一种水溶性聚醚酯润滑添加剂的制备方法
Hossain et al. Development of catalyst complexes for upgrading biomass into ester-based biolubricants for automotive applications: a review
CN103374438B (zh) 齿轮油组合物及其制造方法
JP6351057B2 (ja) スクアランおよびイソスクアラン組成物ならびにそれを調製する方法
CN105254663B (zh) 一种长链烷基咪唑磷酸酯离子液体及其制备方法和应用
CN102876434B (zh) 一种汽车玻璃升降器润滑脂组合物及制备方法
JP2014506882A (ja) ポリオールならびに炭化水素潤滑および掘削流体におけるその使用
Gryglewicz et al. Synthesis of modern synthetic oils based on dialkyl carbonates
EP2674473A2 (en) Hydraulic fluid and hydraulic system
US9850447B2 (en) Polyalkylene glycols useful as lubricant additives for hydrocarbon base oils
WO2011106186A1 (en) Estolide derivatives useful as biolubricants
CN104204172A (zh) 润滑油组合物以及使用了其的设备
CN104629868B (zh) 一种低硫柴油抗磨剂的制备方法
CN106590877A (zh) 一种全合成重负荷螺杆空气压缩机油及其制备方法
WO2007140182A1 (en) Hydraulic fluids and fire-resistant fluids comprising glycerin containing by-products
CN103965016B (zh) 一种温控催化体系下脂肪酸甲酯加氢制备脂肪醇的方法
CN1359416A (zh) 噻二唑二聚物添加剂和包含该添加剂的润滑组合物
CN103060057B (zh) 一种润滑脂及其制备方法
JP6400829B2 (ja) 工業用潤滑剤用途におけるベースオイル用のアルキルキャップ化油溶性ポリマー粘度指数向上添加剤
US7790909B2 (en) Dioxolane derivative and method for producing same
CN104152212A (zh) 一种润滑油及其制备方法
CN109180488B (zh) 一种不对称长链单烷基碳酸酯的合成方法及其应用
CN115418264B (zh) 一种冷冻机油组合物及其制备方法和应用
CN105017015A (zh) 一类含2，6-二叔丁基苯酚类抗氧剂及其新型制备方法
CN106916605B (zh) 一种由光引发剂tpo合成pao12基础油的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant