CN105237393B - 一种癸二酸脂肪醇酯的制备方法 - Google Patents

一种癸二酸脂肪醇酯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种癸二酸脂肪酸酯的制备方法,属于有机化学中酯类化合物合成技术领域。以癸二酸和一元C10‑13脂肪醇为原料，添加对甲苯磺酸和亚磷酸复合所得的复合催化剂，并升温至130℃～150℃，进行酯化反应3～8小时后，升温至150℃～180℃，真空度≤10mbar，脱醇0.5～2小时；加入吸附剂，吸附处理产品中残留的催化剂，并过滤，即制得癸二酸脂肪醇酯。将本发明用于癸二酸脂肪酸酯的合成，具有酯含量高、色泽浅等优点。

Description

一种癸二酸脂肪醇酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种癸二酸脂肪醇酯的制备方法，属有机化学中酯类化合物的合成技术领域。
背景技术
癸二酸脂肪醇酯具有优良的低温流动性，高温蒸发小，优良的热氧稳定性，以及拥有比同黏度的矿物基润滑油更好的润滑性能，因此，被广泛应用在航空发动机油、汽车机油、压缩机油和液压油等领域。
《工业催化》2010年第18卷第11期訾俊峰采用固体超强酸S2O8 2-/TiO2为催化剂合成了癸二酸二正己酯，使用环己烷作带水剂，由于环己烷为有毒溶剂，易对环境造成污染。
《江西师范大学学报(自然科学版)》2003年第27卷第4期舒学军利用癸二酸和2-乙基己醇在对甲苯磺酸催化下酯化，用甲苯作溶剂，制得癸二酸二(2-乙基己)酯，产率为96％～98.5％，纯度为96.26％。该方法采用有毒溶剂甲苯，易对环境造成污染。反应完毕用Na2CO3中和水洗的方法去除催化剂，产生废水较多。
CN104592015A公开了一种橡胶增塑剂癸二酸二辛酯的制备方法，包括以下步骤：一、在装有温度计、回流分水器、搅拌器的四口烧瓶中，加入癸二酸、2-乙基己醇和催化剂氧化亚锡，通入氮气，在200℃-230℃下进行酯化反应；二、反应完成，冷却至90℃，加碱水进行中和水洗，静置分层，放出碱水后，进行减压蒸馏，最后加活性炭吸附过滤即得产物癸二酸二辛酯。该发明反应温度达200℃以上，能耗高；反应完毕采用加碱水中和水洗，产生废水较多。
基于此，做出本申请案。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种癸二酸脂肪醇酯的制备方法，采用复合催化剂，不仅使产品酯含量高，色泽浅，而且通过有效的方法去除酯中的催化剂，提高了产品的应用性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种癸二酸脂肪醇酯的制备方法，包括如下步骤：以癸二酸和一元C10-13脂肪醇为原料，在催化剂的作用下进行酯化反应，然后进行脱醇，吸附剂吸附处理产品中的催化剂，过滤制得癸二酸脂肪醇酯；其反应方程为：
方程式(1)中R＝CnH2n+1，n＝10-13。
所述的步骤具体为，1)在癸二酸和一元C10-13脂肪醇中加入催化剂，升温至130℃～150℃，反应3～8h得酯化粗品；2)脱醇处理：将步骤1)得到的酯化粗品升温至150℃～180℃，真空度≤10mbar，脱醇0.5～2h；3)精制：在所述的步骤2)中脱醇后得到的粗酯产品中加入吸附剂处理，过滤得癸二酸脂肪醇酯精品。
所述的步骤1)中一元C10-13脂肪醇为直链或支链的C10-13的脂肪醇中的一种或多种。
所述的一元C10-13脂肪醇采用异构十醇、异构十三醇中的一种或两种。
所述的步骤1)中癸二酸与C10-13脂肪醇的摩尔比采用1：2.2～3.0。
所述的步骤2)中催化剂为复合催化剂对甲苯磺酸和亚磷酸，其用量为癸二酸和一元C10-13脂肪醇总重量的0.3％～0.8％。
所述的复合催化剂中对甲苯磺酸和亚磷酸的重量比为1：0.3～1。
所述的步骤3)中吸附剂为硅酸镁、硅酸铝中的一种或两种。
所述的步骤3)中吸附剂用量为癸二酸和C10-13脂肪醇总重量的1.0％～3.0％。
本发明以市售癸二酸和一元C10-13脂肪醇为原料，在复合催化剂的作用下进行酯化反应，然后进行真空蒸馏脱醇，吸附剂吸附处理，过滤后制得癸二酸脂肪醇酯。
通过使用本发明的制备方法得到癸二酸酯，具有以下突出优点和积极效果：
1)本发明选用对甲苯磺酸和亚磷酸复合而成的催化剂，尤其是当甲苯磺酸和亚磷酸的重量比为1：0.3～1，此时甲苯磺酸和亚磷酸相互的配伍作用最佳，该复合催化剂具有较高的催化活性，得到的产品酯含量达99％以上，得到纯度较高的产品。
2)本发明合理选用对甲苯磺酸和亚磷酸复合催化剂，由于亚磷酸具有还原性，使反应过程中产品不易变色，将其作为复合催化剂的一部分，不仅满足了反应活性的要求，而且可以充分发挥其还原性，反应过程中产品不会出现变色现象，并最终确保了终产品为无色产品，反应过程无需进行除杂或脱色。
3)本发明使用吸附剂去除残留在粗酯中的催化剂，不采用水洗工艺，降低了废水污染，使产品质量稳定，提高了产品的应用性能，得到高品质的产品；同时，该吸附剂脱除残留催化剂的方式还可以将催化剂以及吸附剂进行循环再利用，各原料利用率极高。
4)本发明合成的癸二酸脂肪醇酯产品，具有优良的高低温性能，高温蒸发小、结焦量低，与各种添加剂具有良好的相容性，被广泛应用在航空发动机油、汽车机油、压缩机油和液压油等领域。
具体实施方式
实施例1
本实施例一种癸二酸二异十醇酯的制备方法，包括如下步骤：
1)酯化反应：在反应釜中依次加入340kg癸二酸，585kg异十醇(癸二酸和异十醇的摩尔比为1:2.2)，2.64kg对甲苯磺酸和1.06kg亚磷酸(对甲苯磺酸和亚磷酸总量为癸二酸和异十醇总重量的0.4％)，通氮气，开搅拌，升温至145℃～150℃，反应7小时后得酯化粗品，用中和滴定法测定酯化粗品的酸值为0.05mgKOH/g。
2)脱醇处理：将步骤1)得到的酯化粗品升温至160℃，在真空≤8mbar条件下脱醇0.5h。
3)精制：在所述的步骤2)中经脱醇后得到的粗酯产品中加入癸二酸和异十醇总重量1.0％的硅酸镁，并升温到90℃～100℃，保温1小时后过滤，得癸二酸二异十醇酯精品。
通过本实施例得到的癸二酸二异十醇酯精品的闪点为240℃，复合催化剂含量为3ppm，酯含量99.5％，酸值0.03mgHOH/g，倾点为-60℃，色泽(Pt-Co)5。
实施例2
本实施例一种癸二酸二异十三醇酯的制备方法，包括如下步骤：
1)酯化反应：在反应釜中依次加入250kg癸二酸，718kg异十三醇(癸二酸和异十三醇的摩尔比为1:2.9)，3.76kg对甲苯磺酸和3.00kg亚磷酸(对甲苯磺酸和亚磷酸总量为癸二酸和异十醇总重量的0.7％)，通氮气，开搅拌，升温至130℃～135℃，反应5小时后得酯化粗品，用中和滴定法测定酯化粗品的酸值为0.04mgKOH/g。
2)脱醇处理：将步骤1)得到的酯化粗品升温至180℃，在真空≤7mbar条件下脱醇2.0h。
3)精制：在所述的步骤2)中经脱醇后得到的粗酯产品中加入癸二酸和异十醇总重量2.5％的硅酸镁，并升温到90℃～100℃，保温1小时后过滤，得癸二酸二异十三醇酯精品。
通过本实施例得到的癸二酸二异十三醇酯精品的闪点为250℃，复合催化剂含量为4ppm，酯含量99.6％，酸值0.03mgHOH/g，倾点为-50℃，色泽(Pt-Co)8。
实施例3
本实施例的一种癸二酸二异十醇酯的制备方法，包括如下步骤：
1)酯化反应：在反应釜中依次加入340kg癸二酸，664kg异十醇(癸二酸和异十醇的摩尔比为1:2.5)，3.35kg对甲苯磺酸和1.67kg亚磷酸(对甲苯磺酸和亚磷酸总量为癸二酸和异十醇总重量的0.5％)，通氮气，开搅拌，升温至135℃～140℃，反应4小时后得酯化粗品，用中和滴定法测定酯化粗品的酸值为0.05mgHOH/g。
2)脱醇处理：将步骤1)得到的酯化粗品升温至160℃，在真空≤8mbar条件下脱醇1.0h。
3)精制：在所述的步骤2)中经脱醇后得到的粗酯产品中加入癸二酸和异十醇总重量1.5％的硅酸铝，并升温到90℃～100℃，保温1小时后过滤，得癸二酸二异十醇酯精品。
通过本实施例得到的癸二酸二异十醇酯精品的闪点为240℃，复合催化剂含量为3ppm，酯含量99.7％，酸值0.03mgHOH/g，倾点为-60℃，色泽(Pt-Co)10。
实施例4
本实施例的一种癸二酸二异十三醇酯的制备方法，包括如下步骤：
1)酯化反应：在反应釜中依次加入260kg癸二酸，592kg异十三醇(癸二酸和异十三醇的摩尔比为1:2.3)，2.55kg对甲苯磺酸和2.55kg亚磷酸(对甲苯磺酸和亚磷酸总量为癸二酸和异十醇总重量的0.6％)，通氮气，开搅拌，升温至140℃～145℃，反应6小时后得酯化粗品，用中和滴定法测定酯化粗品的酸值为0.04mgHOH/g。
2)脱醇处理：将步骤1)得到的酯化粗品升温至180℃，在真空≤8mbar条件下脱醇1.5h。
3)精制：在所述的步骤2)中经脱醇后得到的粗酯产品中加入癸二酸和异十三醇总重量2.0％的硅酸铝，并升温到90℃～100℃，保温1小时后过滤，得癸二酸二异十醇酯精品。
通过本实施例得到的癸二酸二异十三醇酯精品的闪点为250℃，复合催化剂含量为3ppm，酯含量99.5％，酸值0.03mgHOH/g，倾点为-50℃，色泽(Pt-Co)12。
实施例5
本实施例的一种癸二酸二脂肪醇醇酯的制备方法，包括如下步骤：
1)酯化反应：在反应釜中依次加入300kg癸二酸，305kg异十醇和386kg异十三醇(癸二酸和脂肪醇的摩尔比为1:2.6)，1.76kg对甲苯磺酸和1.24kg亚磷酸(对甲苯磺酸和亚磷酸总量为癸二酸和异十醇总重量的0.3％)，通氮气，开搅拌，升温至135℃～140℃，反应4小时后得酯化粗品，用中和滴定法测定酯化粗品的酸值为0.04mgHOH/g。
2)脱醇处理：将步骤1)得到的酯化粗品升温至170℃，在真空≤8mbar条件下脱醇1.5h。
3)精制：在所述的步骤2)中经脱醇后得到的粗酯产品中加入癸二酸和脂肪醇总重量1.0％的硅酸镁，并升温到90℃～100℃，保温1小时后过滤，得癸二酸二脂肪醇酯精品。
通过本实施例得到的癸二酸二脂肪醇酯精品的闪点为245℃，对复合催化剂含量为4ppm，酯含量99.8％，酸值0.03mgHOH/g，倾点为-55℃，色泽(Pt-Co)5。
以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种癸二酸脂肪醇酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）酯化：以癸二酸和一元C10-13脂肪醇为原料，添加对甲苯磺酸和亚磷酸复合所得的复合催化剂，并升温至130℃～150℃，进行酯化反应3～8小时，得酯化粗品；
（2）脱醇：将步骤（1）得到的酯化粗品升温至150℃～180℃，真空度≤10mbar，脱醇0.5～2小时；
（3）精制：在步骤（2）中脱醇后的产品中加入吸附剂，吸附处理产品中残留的催化剂，并过滤，即制得癸二酸脂肪醇酯，
所述的癸二酸与C10-13脂肪醇的摩尔比为1：2.2～3.0，
所述的复合催化剂中，对甲苯磺酸和亚磷酸的重量比为1：0.3～1；该复合催化剂的用量为癸二酸和一元C10-13脂肪醇总重量的0.3%～0.8%；
所述的一元C10-13脂肪醇采用直链或支链的异构十醇、异构十三醇中的一种或两种，所述的吸附剂为硅酸镁、硅酸铝中的一种或两种；吸附剂用量为癸二酸和C10-13脂肪醇总重量的1.0%～3.0%。
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