CN104263457B - 12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解的酯类润滑油清净剂及其制备方法，其制备方法为将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入反应器内，搅拌，然后加入配方量的氧化镁，在30℃-60℃中和2.0-4.0小时；加入配方量的水，升温至60-75℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应1.0-4.0小时，通气速率为30-150mL/min；离心或过滤去渣，减压蒸馏脱去溶剂即得到最终润滑油清净剂。本发明的润滑油清净剂产品具有碱值适中、油溶性好且与三羟甲基丙烷三异辛酸酯润滑油基础油配伍性好的优点。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种环保型酯类镁盐润滑油清净剂及其制备方法。
背景技术
润滑油金属清净剂是一种广泛使用的润滑油添加剂，它的加入能够持续地中和发动机机油在使用过程中所发生氧化降解生成的酸性物质，从而阻止其对发动机造成的腐蚀，同时由于清净剂皂盐对有害颗粒物的乳化作用，可以达到减慢油品变质、延长使用时间的目的。
CN101298575A公开了一种磺酸类润滑油清净剂，按重量份由以下成分组成：环烷酸200份；650SN基础油450份；原油降凝剂4份；粘度指数改进剂6.5-8份；高碱值合成磺酸钙清净剂3.5-5份。
US6034039A公开了一种含有至少两种金属清净剂混合物的润滑油组合物，其中第一种，清净剂(a)是一种金属酚盐、磺酸盐、水杨酸盐、环烷酸盐或羧酸盐，第二种，清净剂(b)是一种钙盐高碱性清净剂，该钙盐高碱性清净剂含有由至少两种表面活性剂衍生的表面活性剂体系，其中的至少一种是硫化的或未硫化的酚或其衍生物，另一种或至少另一种是非酚表面活性剂的表面活性剂，按此处所述，所测定的在表面活性剂体系中的所述酚的比例是至少45质量％，该高碱性清净剂的TBN：％表面活性剂比率至少为14，有利的是至少15，特别是至少19。
随着近年来环保型酯类润滑油基础油的发展，对润滑油添加剂的环保性也提出了更高的要求，传统的磺酸盐、环烷酸盐等清净剂产品与酯类润滑油存在着匹配性差，其加入会影响润滑油基础油的色泽、性能，同时在环境保护、排放法规和节能方面逐渐不符合要求等，因而，为了更好的匹配合成酯类润滑油基础油，开发合成酯类有机酸盐清净剂是很有必要的。
在酯类润滑油基础油品种中，异辛酸酯类化合物是非常常见的一种。为了更好地与异辛酸酯类润滑油基础油三羟甲基丙烷三异辛酸酯配伍，使用12羟基硬脂酸与异辛酸的酯化产物12-异辛酸酯硬脂酸为原料制备了环保型的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂。
发明内容
针对现有润滑油清净剂品种的环保性及与酯类润滑油基础油匹配性不足等问题，本发明提供一种可降解的酯类润滑油清净剂及其制备方法。本发明的润滑油清净剂产品具有碱值适中、油溶性好且与三羟甲基丙烷三异辛酸酯润滑油基础油配伍性好的优点。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸1份、三羟甲基丙烷三异辛酸酯稀释油1-3份、活性-60氧化镁0.3-1.5份、溶剂10-25份、甲醇0.2-1.2份、水0.1-5份、二氧化碳0.4-2份。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的有效质量含量≥85％；
所述溶剂为环己烷、正庚烷、甲苯或二甲苯中的一种。
其中活性-60氧化镁与12-异辛酸酯硬脂酸的摩尔比例关系为3-15:1，优选13:1
其中，所述12-异辛酸酯硬脂酸的制备方法为：在反应器中首先加入摩尔比为1.1:1的异辛酸与12-羟基硬脂酸，再加入0.5％(质量比)对甲苯磺酸作为催化剂，二甲苯为带水剂，升温在二甲苯的沸点138℃左右进行回流带水酯化反应，待反应混合物的出水量达到理论出水量时，先蒸馏脱除溶剂二甲苯，再借助分液漏斗用60℃-70℃的热水将反应混合物充分洗涤3次以除去催化剂及未反应的异辛酸，最后减压蒸馏除去残留的水分即得到12-异辛酸酯硬脂酸。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入反应器内，搅拌，然后加入配方量的氧化镁，在30℃-60℃中和2.0-4.0小时；
B、加入配方量的水，升温至60-75℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应1.0-4.0小时，通气速率为30-150mL/min；
C、离心或过滤去渣，减压蒸馏脱去溶剂即得到最终润滑油清净剂。
本发明的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其总碱值为100-300mgKOH/g，在100℃运动粘度为20-150mm2/s，具有良好的纳米尺度分布，颗粒分布为200-500nm，油溶性好，且与三羟甲基丙烷三异辛酸酯相容性好。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，但不仅限于所描述的实施例。
所述12-异辛酸酯硬脂酸通过下述方法获得：在反应器中首先加入摩尔比为1.1:1的异辛酸与12-羟基硬脂酸，再加入0.5％(质量比)对甲苯磺酸作为催化剂，二甲苯为带水剂，升温在二甲苯的沸点138℃左右进行回流带水酯化反应，待反应混合物的出水量达到理论出水量时，先蒸馏脱除溶剂二甲苯，再借助分液漏斗用60℃-70℃的热水将反应混合物充分洗涤3次以除去催化剂及未反应的异辛酸，最后减压蒸馏除去残留的水分即得到12-异辛酸酯硬脂酸。
实施例1
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯10g、活性-60氧化镁3g、溶剂100g、甲醇2g、水1g、二氧化碳4g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为85％；所述溶剂为环己烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至30℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和2.0小时；
B、加入配方量的水，升温至60℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应1小时，通气速率为30mL/min；
C、离心去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为180mgKOH/g，100℃运动粘度为56mm2/s，颗粒尺度分布为272nm。
实施例2
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯30g、活性-60氧化镁15g、溶剂250g、甲醇12g、水50g、二氧化碳20g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为环己烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至60℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和4.0小时；
B、加入配方量的水，升温至75℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应4小时，通气速率为150mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为240mgKOH/g，100℃运动粘度为96mm2/s，颗粒尺度分布为338nm。
实施例3
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯20g、活性-60氧化镁12.2g、溶剂200g、甲醇10g、水7g、二氧化碳12g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为正庚烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至40℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和3.0小时；
B、加入配方量的水，升温至65℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应3小时，通气速率为120mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为290mgKOH/g，100℃运动粘度为22mm2/s，颗粒尺度分布为215nm。
实施例4
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯20g、活性-60氧化镁3g、溶剂200g、甲醇10g、水7g、二氧化碳12g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为正庚烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至40℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和3.0小时；
B、加入配方量的水，升温至65℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应3小时，通气速率为120mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为190mgKOH/g，100℃运动粘度为48mm2/s，颗粒尺度分布为272nm。
实施例5
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯20g、活性-60氧化镁5g、溶剂200g、甲醇10g、水7g、二氧化碳12g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为正庚烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至40℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和3.0小时；
B、加入配方量的水，升温至65℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应3小时，通气速率为120mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为200mgKOH/g，100℃运动粘度为56mm2/s，颗粒尺度分布为297nm。
实施例6
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯20g、活性-60氧化镁10g、溶剂200g、甲醇10g、水7g、二氧化碳12g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为正庚烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至40℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和3.0小时；
B、加入配方量的水，升温至65℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应3小时，通气速率为120mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为250mgKOH/g，100℃运动粘度为67mm2/s，颗粒尺度分布为352nm。
实施例7
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯20g、活性-60氧化镁13g、溶剂200g、甲醇10g、水7g、二氧化碳12g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为正庚烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至40℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和3.0小时；
B、加入配方量的水，升温至65℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应3小时，通气速率为120mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为195mgKOH/g，100℃运动粘度为50mm2/s，颗粒尺度分布为300nm。
实施例8
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯20g、活性-60氧化镁15g、溶剂200g、甲醇10g、水7g、二氧化碳12g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为正庚烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至40℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和3.0小时；
B、加入配方量的水，升温至65℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应3小时，通气速率为120mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为145mgKOH/g，100℃运动粘度为36mm2/s，颗粒尺度分布为356nm。
从实施例3-8可以看出，在其余条件相同的情况下，活性-60氧化镁与12-异辛酸酯硬脂酸的摩尔比例关系为13:1时(即12-异辛酸酯硬脂酸10g，活性-60氧化镁12.2g)，此时最终得到的润滑油清净剂碱值为290mgKOH/g，100℃运动粘度为22mm2/s，颗粒尺度分布为215nm，产品最优化。
对比例1
硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯10g、活性-60氧化镁3g、溶剂100g、甲醇2g、水1g、二氧化碳4g。
所述硬脂酸的纯度为85％；所述溶剂为环己烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至30℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和2.0小时；
B、加入配方量的水，升温至60℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应1小时，通气速率为30mL/min；
C、离心去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的硬脂酸镁盐清净剂碱值为180mgKOH/g，100℃运动粘度为165mm2/s，颗粒尺度分布为416nm。
从实施例1和对比例1可以看出，在其余条件相同的情况下，12-异辛酸酯硬脂酸为原料制得的清净剂与硬脂酸为原料制得的清净剂相比，在碱值差不多的情况下，得到的产品100℃运动粘度明显偏大。
对比例2
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯20g、活性-60氧化镁2g、溶剂200g、甲醇10g、水7g、二氧化碳12g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为正庚烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至40℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和3.0小时；
B、加入配方量的水，升温至65℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应3小时，通气速率为120mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为105mgKOH/g，100℃运动粘度为26mm2/s，颗粒尺度分布为268nm。
对比例3
12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸10g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯20g、活性-60氧化镁18g、溶剂200g、甲醇10g、水7g、二氧化碳12g。
所述12-异辛酸酯硬脂酸的纯度为90％；所述溶剂为正庚烷。
一种润滑油清净剂的制备方法，步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入装有搅拌和回流冷凝管的三口烧瓶中，混合搅拌升温至40℃，然后加入配方量的活性-60氧化镁，中和3.0小时；
B、加入配方量的水，升温至65℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应3小时，通气速率为120mL/min；
C、过滤去渣，再减压蒸馏脱去溶剂即制得最终产物润滑油清净剂。
制备的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂碱值为272mgKOH/g，100℃运动粘度为159mm2/s，颗粒尺度分布为449nm。
Claims (4)
1.一种12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂，其特征在于其原料组成及质量配比为：
12-异辛酸酯硬脂酸1份、三羟甲基丙烷三异辛酸酯稀释油1-3份、活性-60氧化镁0.3-1.5份、溶剂10-25份、甲醇0.2-1.2份、水0.1-5份、二氧化碳0.4-2份；
所述溶剂为环己烷、正庚烷、甲苯或二甲苯中的一种；
所述12-异辛酸酯硬脂酸的制备方法为：在反应器中首先加入摩尔比为1.1:1的异辛酸与12-羟基硬脂酸，再加入0.5wt％对甲苯磺酸作为催化剂，二甲苯为带水剂，升温在二甲苯的沸点138℃左右进行回流带水酯化反应，待反应混合物的出水量达到理论出水量时，先蒸馏脱除溶剂二甲苯，再借助分液漏斗用60℃-70℃的热水将反应混合物充分洗涤3次以除去催化剂及未反应的异辛酸，最后减压蒸馏除去残留的水分即得到12-异辛酸酯硬脂酸；
所述的12-异辛酸酯硬脂酸镁盐清净剂的制备方法，其步骤包括：
A、将配方量的12-异辛酸酯硬脂酸、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、溶剂、甲醇加入反应器内，搅拌，然后加入配方量的氧化镁，在30℃-60℃中和2.0-4.0小时；
B、加入配方量的水，升温至60-75℃，通入配方量的二氧化碳气体，反应1.0-4.0小时，通气速率为30-150mL/min；
C、离心或过滤去渣，减压蒸馏脱去溶剂即得到最终润滑油清净剂。
2.根据权利要求1所述的清净剂，其特征在于所述的12-异辛酸酯硬脂酸的有效质量含量≥85％。
3.根据权利要求1所述的清净剂，其特征在于所述的活性-60氧化镁与12-异辛酸酯硬脂酸的摩尔比例关系为3-15:1。
4.根据权利要求3所述的清净剂，其特征在于所述的活性-60氧化镁与12-异辛酸酯硬脂酸的摩尔比例关系为13:1。
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