CN103864612A - 酯类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

酯类化合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酯类化合物，具有如下结构式：其中，-R1为碳原子数为1～17的烷基、碳原子数为2～17的烯基、碳原子数为2～17的环烷基或碳原子数为6～17的芳香基；-R2-为-CH2-、-CmH2m-或-CmH2m-2-，m为2～8的整数；-R3-为-CH2-、-CkH2k-或-CkH2k-2-，k为2～8的整数；-P为分子量为200～500的水溶性聚合物链段。这种酯类化合物具有游离羧酸基团、烷基链段，同时具有水溶性聚合物链段，在无需外加乳化剂的情况下，这种酯类化合物具有与水混合形成稳定乳化液的特性。这种酯类化合物可以实现自乳化，并且能够提高金属加工液的稳定性。本发明还提供了上述酯类化合物的制备方法，以及包括上述酯类化合物的金属加工液。

Description

酯类化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及脂肪酸酯化合物领域，特别是涉及一种自乳化型的酯类化合物及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，脂肪酸酯作为添加剂在金属加工液中的应用越来越广泛。传统的脂肪酸酯是天然脂肪酸与一元醇或者多元醇反应后的产物，均属于油溶性物质，并且该类物质具有的酸值较低，一般在1mgKOH/g～15mgKOH/g。脂肪酸酯一般都是单功能添加剂，通常是作为润滑剂、乳化剂、抗腐蚀剂或耦合剂加入到金属加工液配方中。因此通常情况下，一个可用的金属加工液产品都有一个复杂的配方。但随着环境、安全与健康等问题的日趋凸显，金属加工液添加剂同时也受到了影响，其中诸多添加剂被限制使用。
随着水基金属加工液的大量使用，油溶性脂肪酸酯在水基金属加工液中的使用必须添加乳化剂。传统的金属加工液由乳化剂与油脂共同组成，乳化剂起到将油脂分散到水中的作用，油脂在工作中起到润滑的作用，水在加工过程中起到冷却的作用。
然而，传统的金属加工液中乳化剂分子与被乳化的物质分子之间以分子间的作用力结合，由于分子间作用力相对于化学键作用而言较弱。因此传统的金属加工液对温度和电解质非常敏感，容易失效，稳定性较差。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高金属加工液的稳定性的自乳化型的酯类化合物及其制备方法。
此外，还有必要提供一种包括上述自乳化型的酯类化合物的稳定性较好的金属加工液。
一种酯类化合物，具有如下结构式：
Figure BDA0000471601690000021
其中，-R1为碳原子数为1～17的烷基、碳原子数为2～17的烯基、碳原子数为2～17的环烷基或碳原子数为6～17的芳香基；
-R2-为-CH2-、-CmH2m-或-CmH2m-2-，m为2～8的整数；
-R3-为-CH2-、-CkH2k-或-CkH2k-2-，k为2～8的整数；
-P为分子量为200～500的水溶性聚合物链段。
在一个实施例中，-R1为-CH3、-CnH2n+1或-CnH2n-1，其中，n为2～17的整数。
在一个实施例中，-R2-与-R3-相同。
在一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000022
其中，a1、b1和c1均为自然数，d1为0、1、2、3或4。
在一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000023
其中，a2为自然数，d2为0、1、2、3或4。
在一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000031
其中，a3为自然数，d3为0、1、2、3或4。
在一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000032
其中，a4为自然数，d4为0、1、2、3或4。
在一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000033
其中，a5为自然数。
在一个实施例中，-P为分子量为250～350的水溶性聚合物链段。
一种上述的酯类化合物的制备方法，包括如下步骤：
在酯化催化剂和携水剂存在的条件下，按照摩尔比为1：1将具有如下结构式的化合物A与三羟甲基丙烷在180℃～260℃下反应1h～30，纯化后得到具有如下结构式的化合物B，
化合物A：
Figure BDA0000471601690000034
化合物B：
其中，-R1为碳原子数为1～17的烷基、碳原子数为2～17的烯基、碳原子数为2～17的环烷基或碳原子数为6～17的芳香基；
按照摩尔比为1：1：1将所述化合物B、具有如下结构式的化合物C和具有如下结构式的化合物D混合，搅拌反应1h～30h，纯化后得到具有如下结构式的化合物E，
化合物C：
Figure BDA0000471601690000041
化合物D：
Figure BDA0000471601690000042
化合物E：
Figure BDA0000471601690000043
其中，-R2-为-CH2-、-CmH2m-或-CmH2m-2-，m为2～8的整数，-R3-为-CH2-、-CkH2k-或-CkH2k-2-，k为2～8的整数；
将所述化合物E与等摩尔量的末端带有羟基的聚合物混合，搅拌反应1h～30h后减压蒸馏除去所述携水剂得到第一粗产物，接着用吸附剂对所述第一粗产物进行吸收处理得到第二粗产物，最后将所述第二粗产物干燥，得到所述酯类化合物，
聚合物：P-OH，
酯类化合物：
Figure BDA0000471601690000044
其中，-P为分子量为200～500的水溶性聚合物链段。
在一个实施例中，得到化合物B的操作中，所述酯化催化剂为醋酸盐、钛化合物和锡化合物中的至少一种，所述酯化催化剂与所述三羟甲基丙烷的质量比为0.01～1：100。
在一个实施例中，所述醋酸盐为醋酸锌、醋酸镁、醋酸锰、醋酸钴或醋酸钙，所述钛化合物为二氧化钛、二氧化钛-二氧化硅、钛酸正丁酯、钛酸四异丁酯、钛酸四异辛酯、四硬脂酰基钛或草酸钛钾，所述锡化合物为氧化亚锡、氯化亚锡、草酸亚锡、氯化锡或氧化锡。
在一个实施例中，得到化合物B的操作中，所述携水剂为环己烷、甲苯或二甲苯，所述携水剂与所述三羟甲基丙烷的摩尔比为1：1。
在一个实施例中，所述化合物A为辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、辛酸异构体、壬酸异构体、癸酸异构体、十一烷酸异构体、十二烷酸异构体、十三烷酸异构体、十四烷酸异构体、十五烷酸异构体、十六烷酸异构体、十七烷酸异构体或十八烷酸异构体。
在一个实施例中，所述化合物C为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、丁二酸异构体、戊二酸异构体、己二酸异构体、庚二酸异构体、辛二酸异构体、壬二酸异构体或癸二酸异构体；
所述化合物C为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、丁二酸异构体、戊二酸异构体、己二酸异构体、庚二酸异构体、辛二酸异构体、壬二酸异构体或癸二酸异构体。
在一个实施例中，所述聚合物为分子量为250～350的未封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的甲基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的乙基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的丙基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的丁基单封端聚环氧乙烷、分子量为350～450的未封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的甲基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的乙基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的丙基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的丁基单封端聚环氧丙烷、分子量为300～400的未封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的甲基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的乙基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的丙基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的丁基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为200～300的未封端聚甘油、分子量为200～300的甲基单封端聚甘油、分子量为200～300的乙基单封端聚甘油、分子量为200～300的丙基单封端聚甘油、分子量为200～300的丁基单封端聚甘油。
在一个实施例中，得到所述酯类化合物的操作中，所述吸附剂为活性白土、酸性白土、硅胶和活性炭中的至少一种。
在一个实施例中，将所述第二粗产物干燥的操作为：在压力为50Pa～80Pa、温度为130℃～140℃的条件下，将所述第二粗产物干燥2h～3h。
一种金属加工液，包括上述的酯类化合物。
这种自乳化型的酯类化合物以三羟甲基丙烷为基础，通过酯化反应得到。这种自乳化型的酯类化合物具有游离羧酸基团，具有烷基链段，同时具有封端或者未封端的聚醚链段、聚甘油链段。实验证明，这种酯类化合物具有合适的酸值、分子量及HLB值，因此能够与水混溶，在加入碱性物质如：氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺、二乙醇胺或者一乙醇胺时，这种酯类化合物可以在水中形成透明溶液，并且达到充分的润滑与清洗效果。因此可适用于全合成金属加工液的配方体系。在无需外加乳化剂的情况下，这种酯类化合物具有与水混合形成稳定乳化液的特性，可应用于工业用及日用化学品等全合成乳化液体系，特别适用于全合成金属加工液。
这种酯类化合物可以实现自乳化，并且能够提高金属加工液的稳定性。
附图说明
图1为一实施方式的酯类化合物的制备方法的流程图；
图2为实施例1制得的酯类化合物的核磁共振谱图；
图3为实施例2制得的酯类化合物的核磁共振谱图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一实施方式的酯类化合物，具有如下结构式：
Figure BDA0000471601690000071
其中，-R1为碳原子数为1～17的烷基、碳原子数为2～17的烯基、碳原子数为2～17的环烷基或碳原子数为6～17的芳香基；
-R2-为-CH2-、-CmH2m-或-CmH2m-2-，m为2～8的整数；
-R3-为-CH2-、-CkH2k-或-CkH2k-2-，k为2～8的整数；
-P为分子量为200～500的水溶性聚合物链段。
在一个实施例中，-R1为-CH3、-CnH2n+1或-CnH2n-1，其中，n为2～17的整数。
在一个特别的实施例中，-R2-与-R3-为相同的基团。
在一个优选的实施例中，为保证合适的HLB值，-P为分子量为250～350的水溶性聚合物链段。特别优选的，-P为分子量为300的水溶性聚合物链段。
在一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000072
其中，a1、b1和c1均为自然数，d1为0、1、2、3或4。
在另一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000081
其中，a2为自然数，d2为0、1、2、3或4。
在另一个实施例中，-P的通式为
其中，a3为自然数，d3为0、1、2、3或4。
在另一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000083
其中，a4为自然数，d4为0、1、2、3或4。
在另一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000084
其中，a5为自然数。
这种自乳化型的酯类化合物以三羟甲基丙烷为基础，通过酯化反应得到。这种自乳化型的酯类化合物具有游离羧酸基团，具有烷基链段，同时具有封端或者未封端的聚醚链段、聚甘油链段。实验证明，这种酯类化合物具有合适的酸值、分子量及HLB值，因此能够与水混溶，在加入碱性物质如：氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺、二乙醇胺或者一乙醇胺时，这种酯类化合物可以在水中形成透明溶液，并且达到充分的润滑与清洗效果。因此可适用于全合成金属加工液的配方体系。在无需外加乳化剂的情况下，这种酯类化合物具有与水混合形成稳定乳化液的特性，可应用于工业用及日用化学品等全合成乳化液体系，特别适用于全合成金属加工液。
这种酯类化合物可以实现自乳化，并且能够提高金属加工液的稳定性。
如图1所示的上述的酯类化合物的制备方法，包括如下步骤：
S10、在酯化催化剂和携水剂存在的条件下，按照摩尔比为1：1将具有如下结构式的化合物A与三羟甲基丙烷在180℃～260℃下反应1h～30，纯化后得到具有如下结构式的化合物B。
化合物A：
Figure BDA0000471601690000091
化合物B：
Figure BDA0000471601690000092
其中，-R1为碳原子数为1～17的烷基、碳原子数为2～17的烯基、碳原子数为2～17的环烷基或碳原子数为6～17的芳香基。
在一个实施例中，-R1为-CH3、-CnH2n+1或-CnH2n-1，其中，n为2～17的整数。
S10中，酯化催化剂为醋酸盐、钛化合物和锡化合物中的至少一种，酯化催化剂与三羟甲基丙烷的质量比为0.01～1：100。
醋酸盐为醋酸锌、醋酸镁、醋酸锰、醋酸钴或醋酸钙，钛化合物为二氧化钛、二氧化钛-二氧化硅、钛酸正丁酯、钛酸四异丁酯、钛酸四异辛酯、四硬脂酰基钛或草酸钛钾，锡化合物为氧化亚锡、氯化亚锡、草酸亚锡、氯化锡或氧化锡。
S10中，携水剂为环己烷、甲苯或二甲苯，携水剂与三羟甲基丙烷的摩尔比为1：1。
具体的，化合物A可以为辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、辛酸异构体、壬酸异构体、癸酸异构体、十一烷酸异构体、十二烷酸异构体、十三烷酸异构体、十四烷酸异构体、十五烷酸异构体、十六烷酸异构体、十七烷酸异构体或十八烷酸异构体。
S20、按照摩尔比为1：1：1将S10得到的化合物B、具有如下结构式的化合物C和具有如下结构式的化合物D混合，搅拌反应1h～30h，纯化后得到具有如下结构式的化合物E。
化合物C：
Figure BDA0000471601690000101
化合物D：
Figure BDA0000471601690000102
化合物E：
Figure BDA0000471601690000103
其中，-R2-为-CH2-、-CmH2m-或-CmH2m-2-，m为2～8的整数，-R3-为-CH2-、-CkH2k-或-CkH2k-2-，k为2～8的整数。
在一个特别的实施例中，-R2-与-R3-为相同的基团，即：化合物C和化合物D相同。
具体的，化合物C可以为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、丁二酸异构体、戊二酸异构体、己二酸异构体、庚二酸异构体、辛二酸异构体、壬二酸异构体或癸二酸异构体。
具体的，化合物D可以为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、丁二酸异构体、戊二酸异构体、己二酸异构体、庚二酸异构体、辛二酸异构体、壬二酸异构体或癸二酸异构体。
S30、将S20得到的化合物E与等摩尔量的末端带有羟基的聚合物混合，搅拌反应1h～30h后减压蒸馏除去携水剂得到第一粗产物，接着用吸附剂对第一粗产物进行吸收处理得到第二粗产物，最后将第二粗产物干燥，得到酯类化合物。
聚合物：P-OH，
酯类化合物：
Figure BDA0000471601690000111
其中，-P为分子量为200～500的水溶性聚合物链段。
在一个优选的实施例中，为保证合适的HLB值，-P为分子量为250～350的水溶性聚合物链段。特别优选的，-P为分子量为300的水溶性聚合物链段。
在一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000112
其中，a1、b1和c1均为自然数，d1为0、1、2、3或4。
在另一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000113
其中，a2为自然数，d2为0、1、2、3或4。
在另一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000114
其中，a3为自然数，d3为0、1、2、3或4。
在另一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000121
其中，a4为自然数，d4为0、1、2、3或4。
在另一个实施例中，-P的通式为
Figure BDA0000471601690000122
其中，a5为自然数。
具体的，聚合物可以为分子量为250～350的未封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的甲基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的乙基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的丙基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的丁基单封端聚环氧乙烷、分子量为350～450的未封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的甲基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的乙基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的丙基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的丁基单封端聚环氧丙烷、分子量为300～400的未封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的甲基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的乙基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的丙基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的丁基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为200～300的未封端聚甘油、分子量为200～300的甲基单封端聚甘油、分子量为200～300的乙基单封端聚甘油、分子量为200～300的丙基单封端聚甘油、分子量为200～300的丁基单封端聚甘油。
吸附剂为活性白土、酸性白土、硅胶和活性炭中的至少一种。
S30中，将第二粗产物干燥的操作为：在压力为50Pa～80Pa、温度为130℃～140℃的条件下，将第二粗产物干燥2h～3h。
S30中，对第一粗产物进行吸收处理的方式可以为汽蒸等方式。
上述酯类化合物的制备方法制得的酯类化合物的HLB值为11～14，酸值为30～70mgKOH/g，运动粘度范围为80～200cP，与水可以形成稳定的乳化液。酯类化合物通过与碱性物质中和可以在水中形成透明稳定的乳化液，通过添加抗腐蚀剂、抗菌剂可调和成全合成的金属加工液。
一种金属加工液，包括上述的酯类化合物。
下面为具体实施例。
实施例1
在装有温度计、电动搅拌器、分水器、冷凝管的1000mL三口烧瓶中，加入134.17g（1.0mol）三羟甲基丙烷、144.20g异辛酸、1.34g草酸亚锡和13.41g甲苯，加热升温至200℃使体系回流，当分水量达到理论分水量后，加入236.18g（2.0mol）丁二酸，继续反应至分水量达到理论分水量后，加入一端被甲基封端的聚环氧乙烷（平均分子量为350），反应至分水量达到理论分水量，冷却，改为减压蒸馏装置，蒸出甲苯。之后，用硅胶在120℃吸附2小时，过滤。接着，减压（40Pa）、120℃下干燥2小时，得到酯类化合物。
对实施例1制得的酯类化合物进行核磁共振试验，得到图2。从图2可以看出，实施例1制得的酯类化合物具有预期的化学结构。
实施例2
在装有温度计、电动搅拌器、分水器、冷凝管的1000mL三口烧瓶中，加入134.17g（1.0mol）三羟甲基丙烷、144.20g异辛酸、1.34g草酸亚锡和13.41g甲苯，加热升温至200℃使体系回流，当分水量达到理论分水量后，加入264.22g（2.0mol）戊二酸，继续反应至分水量达到理论分水量后，加入一端被甲基封端的聚环氧乙烷（平均分子量为350），反应至分水量达到理论分水量，冷却，改为减压蒸馏装置，蒸出甲苯。之后，用硅胶在120℃吸附2小时，过滤。接着，减压（40Pa）、120℃下干燥2小时，得到酯类化合物。
对实施例2制得的酯类化合物进行核磁共振试验，得到图3。从图3可以看出，实施例2制得的酯类化合物具有预期的化学结构。
实施例3
在装有温度计、电动搅拌器、分水器、冷凝管的1000mL三口烧瓶中，加入134.17g（1.0mol）三羟甲基丙烷、144.20g异辛酸、1.34g草酸亚锡和13.41g甲苯，加热升温至200℃使体系回流，当分水量达到理论分水量后，加入292.28g（2.0mol）己二酸，继续反应至分水量达到理论分水量后，加入一端被甲基封端的聚环氧乙烷（平均分子量为350），反应至分水量达到理论分水量，冷却，改为减压蒸馏装置，蒸出甲苯。之后，用硅胶在120℃吸附2小时，过滤。接着，减压（40Pa）、120℃下干燥2小时，得到酯类化合物。
实施例4
在装有温度计、电动搅拌器、分水器、冷凝管的1000mL三口烧瓶中，加入134.17g（1.0mol）三羟甲基丙烷、144.20g异辛酸、1.34g草酸亚锡和13.41g甲苯，加热升温至200℃使体系回流，当分水量达到理论分水量后，加入404.50g（2.0mol）癸二酸，继续反应至分水量达到理论分水量后，加入一端被甲基封端的聚环氧乙烷（平均分子量为350），反应至分水量达到理论分水量，冷却，改为减压蒸馏装置，蒸出甲苯。之后，用硅胶在120℃吸附2小时，过滤。接着，减压（40Pa）、120℃下干燥2小时，得到酯类化合物。
实施例5
在装有温度计、电动搅拌器、分水器、冷凝管的1000mL三口烧瓶中，加入134.17g（1.0mol）三羟甲基丙烷、144.20g异辛酸、1.34g草酸亚锡和13.41g甲苯，加热升温至200℃使体系回流，当分水量达到理论分水量后，加入236.18g（2.0mol）丁二酸，继续反应至分水量达到理论分水量后，加入一端被甲基封端的聚环氧乙烷（平均分子量为250），反应至分水量达到理论分水量，冷却，改为减压蒸馏装置，蒸出甲苯。之后，用硅胶在120℃吸附2小时，过滤。接着，减压（40Pa）、120℃下干燥2小时，得到酯类化合物。
实施例6
在装有温度计、电动搅拌器、分水器、冷凝管的1000mL三口烧瓶中，加入134.17g（1.0mol）三羟甲基丙烷、144.20g异辛酸、1.34g草酸亚锡和13.41g甲苯，加热升温至200℃使体系回流，当分水量达到理论分水量后，加入236.18g（2.0mol）丁二酸，继续反应至分水量达到理论分水量后，加入一端被甲基封端的聚环氧乙烷（平均分子量为300），反应至分水量达到理论分水量，冷却，改为减压蒸馏装置，蒸出甲苯。之后，用硅胶在120℃吸附2小时，过滤。接着，减压（40Pa）、120℃下干燥2小时，得到酯类化合物。
实施例7
在装有温度计、电动搅拌器、分水器、冷凝管的1000mL三口烧瓶中，加入134.17g（1.0mol）三羟甲基丙烷、144.20g异辛酸、1.34g草酸亚锡和13.41g甲苯，加热升温至200℃使体系回流，当分水量达到理论分水量后，加入404.50g（2.0mol）癸二酸，继续反应至分水量达到理论分水量后，加入一端被甲基封端的聚环氧乙烷（平均分子量为250），反应至分水量达到理论分水量，冷却，改为减压蒸馏装置，蒸出甲苯。之后，用硅胶在120℃吸附2小时，过滤。接着，减压（40Pa）、120℃下干燥2小时，得到酯类化合物。
实施例8
在装有温度计、电动搅拌器、分水器、冷凝管的1000mL三口烧瓶中，加入134.17g（1.0mol）三羟甲基丙烷、144.20g异辛酸、1.34g草酸亚锡和13.41g甲苯，加热升温至200℃使体系回流，当分水量达到理论分水量后，加入404.50g（2.0mol）癸二酸，继续反应至分水量达到理论分水量后，加入一端被甲基封端的聚环氧乙烷（平均分子量为300），反应至分水量达到理论分水量，冷却，改为减压蒸馏装置，蒸出甲苯。之后，用硅胶在120℃吸附2小时，过滤。接着，减压（40Pa）、120℃下干燥2小时，得到酯类化合物。
以下为性能测试部分。
（1）乳液稳定性测试
将实施例1～8制备得到的酯类化合物分别与水调配成5%的乳化液50mL，装入100mL试管中，将试管置于温度为40℃的恒温水浴中，强力搅拌20分钟，静止24小时，观察乳化液的分层情况，得到表1。
表1乳化液稳定性测试
Figure BDA0000471601690000161
（2）金属腐蚀性测试
将实施例1～8制备得到的酯类化合物分别与水调配成5%的乳化液50mL，选用铝棒作为实验金属，装入100mL旋盖玻璃瓶中，将玻璃瓶置于温度为60℃的恒温箱中，保持6小时，观察金属棒表面腐蚀情况，得到表2。
其中，腐蚀程度分为四个等级，A为无腐蚀、B为轻度腐蚀（金属棒表面存在暗斑）、C为中度腐蚀（金属棒表面整体颜色变深）、D为重度腐蚀（金属棒变成黑色或者灰黑色）。
表2铝棒腐蚀性测试
Figure BDA0000471601690000171
（3）润滑性测试
将实施例1～8制备得到的酯类化合物分别与水调配成5%的乳化液，法列克司（Falex）摩擦试验仪，根据ASTM D2670求得磨损量（mg），得到表3。试验条件为：负荷335N、旋转速度300rpm、温度80℃、试验时间1小时、所使用的销为AISIC1137、块为SAE3135。
表3润滑性测试
Figure BDA0000471601690000172
Figure BDA0000471601690000181
由表1、表2和表3可知，实施例1、2、3、5和6制备得到的酯类化合物可以在水中形成稳定的乳化液。实施例1、2、3、4制备得到的酯类化合物的检测实验结果表明，含碳原子部分与水溶性链段的质量比例对乳液的稳定性影响较为明显，在能够形成稳定乳液的前提下，碳原子数量越大，润滑性能越好，但抗腐蚀性会降低。酯类化合物含碳原子部分质量与聚环氧乙烷链段质量之比大于2.89时，便不能在水中形成乳化液。
综上所述，本发明的酯类，由于具有良好的自乳化性能、良好的抗腐蚀性、优异的摩擦学性能，因此可以与缓蚀剂、杀菌剂等混合形成全合成金属加工液。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (19)

1.一种酯类化合物，其特征在于，具有如下结构式：
Figure FDA0000471601680000011
其中，-R1为碳原子数为1～17的烷基、碳原子数为2～17的烯基、碳原子数为2～17的环烷基或碳原子数为6～17的芳香基；
-R2-为-CH2-、-CmH2m-或-CmH2m-2-，m为2～8的整数；
-R3-为-CH2-、-CkH2k-或-CkH2k-2-，k为2～8的整数；
-P为分子量为200～500的水溶性聚合物链段。
2.根据权利要求1所述的酯类化合物，其特征在于，-R1为-CH3、-CnH2n+1或-CnH2n-1，其中，n为2～17的整数。
3.根据权利要求1所述的酯类化合物，其特征在于，-R2-与-R3-相同。
4.根据权利要求1所述的酯类化合物，其特征在于，-P的通式为
Figure FDA0000471601680000012
其中，a1、b1和c1均为自然数，d1为0、1、2、3或4。
5.根据权利要求1所述的酯类化合物，其特征在于，-P的通式为
Figure FDA0000471601680000013
其中，a2为自然数，d2为0、1、2、3或4。
6.根据权利要求1所述的酯类化合物，其特征在于，-P的通式为
Figure FDA0000471601680000021
其中，a3为自然数，d3为0、1、2、3或4。
7.根据权利要求1所述的酯类化合物，其特征在于，-P的通式为
Figure FDA0000471601680000022
其中，a4为自然数，d4为0、1、2、3或4。
8.根据权利要求1所述的酯类化合物，其特征在于，-P的通式为
Figure FDA0000471601680000023
其中，a5为自然数。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的酯类化合物，其特征在于，-P为分子量为250～350的水溶性聚合物链段。
10.一种根据权利要求1～9中任一项所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在酯化催化剂和携水剂存在的条件下，按照摩尔比为1：1将具有如下结构式的化合物A与三羟甲基丙烷在180℃～260℃下反应1h～30，纯化后得到具有如下结构式的化合物B，
化合物A：化合物B：
Figure FDA0000471601680000025
其中，-R1为碳原子数为1～17的烷基、碳原子数为2～17的烯基、碳原子数为2～17的环烷基或碳原子数为6～17的芳香基；
按照摩尔比为1：1：1将所述化合物B、具有如下结构式的化合物C和具有如下结构式的化合物D混合，搅拌反应1h～30h，纯化后得到具有如下结构式的化合物E，
化合物C：
Figure FDA0000471601680000031
化合物D：
Figure FDA0000471601680000032
化合物E：
Figure FDA0000471601680000033
其中，-R2-为-CH2-、-CmH2m-或-CmH2m-2-，m为2～8的整数，-R3-为-CH2-、-CkH2k-或-CkH2k-2-，k为2～8的整数；
将所述化合物E与等摩尔量的末端带有羟基的聚合物混合，搅拌反应1h～30h后减压蒸馏除去所述携水剂得到第一粗产物，接着用吸附剂对所述第一粗产物进行吸收处理得到第二粗产物，最后将所述第二粗产物干燥，得到所述酯类化合物，
聚合物：P-OH，
酯类化合物：
Figure FDA0000471601680000034
其中，-P为分子量为200～500的水溶性聚合物链段。
11.根据权利要求10所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，得到化合物B的操作中，所述酯化催化剂为醋酸盐、钛化合物和锡化合物中的至少一种，所述酯化催化剂与所述三羟甲基丙烷的质量比为0.01～1：100。
12.根据权利要求11所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述醋酸盐为醋酸锌、醋酸镁、醋酸锰、醋酸钴或醋酸钙，所述钛化合物为二氧化钛、二氧化钛-二氧化硅、钛酸正丁酯、钛酸四异丁酯、钛酸四异辛酯、四硬脂酰基钛或草酸钛钾，所述锡化合物为氧化亚锡、氯化亚锡、草酸亚锡、氯化锡或氧化锡。
13.根据权利要求10所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，得到化合物B的操作中，所述携水剂为环己烷、甲苯或二甲苯，所述携水剂与所述三羟甲基丙烷的摩尔比为1：1。
14.根据权利要求10所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物A为辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、辛酸异构体、壬酸异构体、癸酸异构体、十一烷酸异构体、十二烷酸异构体、十三烷酸异构体、十四烷酸异构体、十五烷酸异构体、十六烷酸异构体、十七烷酸异构体或十八烷酸异构体。
15.根据权利要求10所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物C为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、丁二酸异构体、戊二酸异构体、己二酸异构体、庚二酸异构体、辛二酸异构体、壬二酸异构体或癸二酸异构体；
所述化合物C为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、丁二酸异构体、戊二酸异构体、己二酸异构体、庚二酸异构体、辛二酸异构体、壬二酸异构体或癸二酸异构体。
16.根据权利要求10所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物为分子量为250～350的未封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的甲基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的乙基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的丙基单封端聚环氧乙烷、分子量为250～350的丁基单封端聚环氧乙烷、分子量为350～450的未封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的甲基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的乙基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的丙基单封端聚环氧丙烷、分子量为350～450的丁基单封端聚环氧丙烷、分子量为300～400的未封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的甲基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的乙基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的丙基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为300～400的丁基单封端环氧丙烷与环氧乙烷的共聚物、分子量为200～300的未封端聚甘油、分子量为200～300的甲基单封端聚甘油、分子量为200～300的乙基单封端聚甘油、分子量为200～300的丙基单封端聚甘油、分子量为200～300的丁基单封端聚甘油。
17.根据权利要求10所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，得到所述酯类化合物的操作中，所述吸附剂为活性白土、酸性白土、硅胶和活性炭中的至少一种。
18.根据权利要求10所述的酯类化合物的制备方法，其特征在于，将所述第二粗产物干燥的操作为：在压力为50Pa～80Pa、温度为130℃～140℃的条件下，将所述第二粗产物干燥2h～3h。
19.一种金属加工液，其特征在于，所述金属加工液包括根据权利要求1～9中任一项所述的酯类化合物。
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