CN107652424A - 二聚酸新戊二醇复合酯及其制备方法 - Google Patents

二聚酸新戊二醇复合酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种二聚酸新戊二醇复合酯及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：(1)将二聚酸和新戊二醇混合，升温至200～220℃反应6～8h；所述二聚酸和新戊二醇的摩尔比为1:1～1.5；(2)加入锑催化剂和二元醇，继续反应；所述锑催化剂的用量为所述二聚酸和新戊二醇总重量的0.01～0.1％，所述二元醇的用量为所述二聚酸和新戊二醇总重量的0.8～1.2％；(3)检测反应物的酸值≤0.5mg/gKOH、粘度为1900～2100mm2/s后，冷却，出料，即可。该制备方法制得的二聚酸新戊二醇复合酯具有较高的聚合度和高分子量，且酸值较低，将其应用于润滑油时能够获得适宜的粘度和优异的润滑性能。

Description

二聚酸新戊二醇复合酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料，特别是涉及一种二聚酸新戊二醇复合酯及其制备方法。
背景技术
润滑油通常是以基础油为主，加入一定的添加剂调制而成。如齿轮油是以石油润滑油基础油或合成润滑油基础油为主，加入极压抗磨剂和油性剂调制而成的一种重要的润滑油，可用于各种齿轮传动装置，以防止齿面磨损、擦伤、烧结等，延长其使用寿命，提高传递功率效率。链条油也是由基础油或合成润滑油基础油和添加剂组成，根据不同链条润滑油的性能差异，一般基础油约占85～100％，添加剂约占0～15％。
为保证润滑油的性能，如齿轮油应具有良好的抗磨、耐负荷性能和合适的粘度，链条油需要提供优良的防磨损、抗腐蚀和抗氧化保护性能等，对基础油的粘度和润滑性能具有较高的要求。现有的基础油主要为烷烃、合成酯类，而现有的烷烃、合成酯类通常为低分子量(1000～3000g/mol)、低聚合度产品，难以保证润滑油性能的发挥。
发明内容
基于此，有必要提供一种具有较高分子量和聚合度，且酸值低、润滑性能佳的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法。
一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二聚酸和新戊二醇混合，升温至200～220℃反应6～8h；所述二聚酸和新戊二醇的摩尔比为1:1～1.5；
(2)加入锑催化剂和二元醇，继续反应；所述锑催化剂的用量为所述二聚酸和新戊二醇总重量的0.01～0.1％，所述二元醇的用量为所述二聚酸和新戊二醇总重量的0.8～1.2％；
(3)检测反应物的酸值≤0.5mg/gKOH、粘度为1900～2100mm2/s(反应物温度为100℃时)后，冷却，出料，即可。
在其中一个实施例中，所述锑催化剂为乙二醇锑、醋酸锑、三氧化二锑中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述锑催化剂为乙二醇锑或醋酸锑。
在其中一个实施例中，所述二元醇为丙二醇、丁二醇中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述二元醇为丙二醇。
在其中一个实施例中，步骤(1)中，所述反应的温度为215～220℃。优选为218～220℃。
在其中一个实施例中，步骤(3)中，所述出料前，还包括后处理步骤：
检测反应物的酸值≤0.5mg/gKOH、100℃粘度为1900～2100mm2/s后，冷却至130～150℃，加入所述反应物总重量的0.1～0.5％碳二亚胺，然后继续冷却至所述出料。
在其中一个实施例中，所述碳二亚胺为N,N-二异丙基碳二亚胺。
本发明还提供所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法制备得到的聚酸新戊二醇复合酯。
在其中一个实施例中，其数均分子量为5500～7500g/mol(对应其聚合度为 8～12)。优选为6500～7000g/mol。
本发明的原理及优点如下：
现有的合成酯类通常难以获得较高的聚合度和高分子量，本发明经过研究发现，其原因在于，为保证低酸值，现有的合成酯的反应温度较低且采用的催化剂活性较低，而若提高反应温度或采用活性较高的催化剂，则其中的醇类原料容易挥发，挥发过多虽然产物分子量高，但产品酸值高，难以获得低酸值产品。
基于此，本发明的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，以二聚酸和新戊二醇为原料，在制备过程中加入二元醇，并配合以锑催化剂，其中，二元醇(尤其是丙二醇)可使升华的新戊二醇回流，配合锑催化剂能够在适当提高反应温度的同时，有效避免新戊二醇的挥发，其中的锑催化剂，尤其是乙二醇锑，在反应体系中溶解度佳，还能够较为高效的促进反应的进行，由此能够促进复合酯的聚合。综上可使制得的二聚酸新戊二醇复合酯具有较高的聚合度和高分子量，从而能够获得适宜的粘度和优异的润滑性能，同时酸值低。另外，采用二聚酸和新戊二醇合成的复合酯中具有季碳结构，使产品同时还具有良好的耐水解性。
进一步地，当合成酯的酸值较高时，长期使用，会对使用对象造成腐蚀。而本发明在研究过程中还发现，对于分子量大、粘度高的产物难以按照常规方法进行碱洗和水洗除酸。基于此，本发明在冷却过程中，在一定温度下加入一定量的碳二亚胺对反应物进行后处理，能够较好的对还未反应的二聚酸的羧基进行活化，促使酰胺和复合酯的生成，进而进一步降低产品中的酸值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，以二聚酸和新戊二醇为原料，在制备过程中加入二元醇，并配合以锑催化剂，由此使制得的二聚酸新戊二醇复合酯具有较高的聚合度和高分子量，且酸值低，将其应用于润滑油时能够获得适宜的粘度和优异的润滑性能。另外，采用二聚酸和新戊二醇合成的复合酯中具有季碳结构，使产品同时还具有良好的耐水解性。
进一步地，在冷却过程中，在一定温度下加入一定量的碳二亚胺对反应物进行后处理，能够较好的对还未反应的二聚酸的羧基进行活化，促使酰胺和复合酯的生成，进而进一步降低产品中的酸值。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的二聚酸新戊二醇复合酯及其制备方法作进一步详细的说明。
本发明实施例中采用的二聚酸为高纯二聚酸，纯度为99.7％，数均分子量 568，购自远大化工有限公司。
实施例1
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，包括如下步骤：
将568克高纯二聚酸、112克新戊二醇入釜，通氮气保护，加热升温到220℃保温反应8个小时后，出水变少，加入0.345克乙二醇锑和丙二醇7克，继续保温缩合；
缩合16小时后，测反应物的酸值0.4，粘度1984；打冷降温到140℃，加入NN-二异丙基碳二亚胺1.38克，继续搅拌降温至出料。
制备得到的二聚酸新戊二醇复合酯可以作为润滑油使用，如齿轮油或链条油。
实施例2
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，包括如下步骤：
将568克高纯二聚酸、110克新戊二醇入釜，通氮气保护，加热升温到220℃保温8个小时后，出水变少，加入0.345克乙二醇锑和丙二醇7克，继续保温缩合；
缩合20小时后，测反应物的酸值0.3，粘度2164；打冷降温到140℃。加入NN-二异丙基碳二亚胺1.04克，继续搅拌降温至出料。
实施例3
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，包括如下步骤：
将568克高纯二聚酸、114克新戊二醇入釜，通氮气保护，加热升温到220℃保温8个小时后，出水变少，加入0.345克乙二醇锑和丙二醇7克，继续保温缩合；
缩合20小时后，测酸值0.3，粘度1924；打冷降温到140℃，加入NN-二异丙基碳二亚胺1.14克，继续搅拌降温至出料。
实施例4
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，包括如下步骤：
将568克高纯二聚酸、112克新戊二醇入釜，通氮气保护，加热升温到215℃保温反应7个小时后，出水变少，加入0.345克乙二醇锑和丙二醇7克，继续保温缩合；
缩合16小时后，测反应物的酸值0.6，粘度1784；打冷降温到140℃，加入NN-二异丙基碳二亚胺1.38克，继续搅拌降温至出料。
实施例5
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，包括如下步骤：
将568克高纯二聚酸、112克新戊二醇入釜，通氮气保护，加热升温到200℃保温反应6个小时后，出水变少，加入0.345克乙二醇锑和丙二醇7克，继续保温缩合；
缩合16小时后，测反应物的酸值1.4，粘度1584；打冷降温到140℃，加入NN-二异丙基碳二亚胺1.38克，继续搅拌降温至出料。
实施例6
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，包括如下步骤：
将568克高纯二聚酸、112克新戊二醇入釜，通氮气保护，加热升温到220℃保温反应8个小时后，出水变少，加入0.345克三氧化二锑和丁二醇7克，继续保温缩合；
缩合16小时后，测反应物的酸值0.9，粘度1684；打冷降温到140℃，加入NN-二异丙基碳二亚胺1.38克，继续搅拌降温至出料。
实施例7
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，包括如下步骤：
将568克高纯二聚酸、112克新戊二醇入釜，通氮气保护，加热升温到220℃保温反应8个小时后，出水变少，加入0.345克醋酸锑和丙二醇7克，继续保温缩合；
缩合16小时后，测反应物的酸值0.4，粘度2004；打冷降温到140℃，加入NN-二异丙基碳二亚胺1.38克，继续搅拌降温至出料。
对比例1
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其采用的原料和步骤类似于实施例1，区别在于：未加入所述丙二醇。
对比例2
本实施例一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其采用的原料和步骤类似于实施例1，区别在于：以钛酸酯替代所述乙二醇锑作为催化剂。
对实施例1-7和对比例1-2的二聚酸新戊二醇复合酯进行检测：
酸值测定：酸碱滴定法，油脂中酸值的测定；
粘度测定：石油产品运动粘度测定器；
数均分子量测定：粘度法乌斯粘度计。
结果如下表所示：
由上表可知，实施例1-7制备得到的二聚酸新戊二醇复合酯具有较佳的数均分子量5500～6900g/mol和粘度范围1724～2164mm2/s。
而对比例1由于未加入二元醇(丙二醇)，反应过程中新戊二醇挥发较多，产物的数均分子量和粘度过高，不便于使用，且酸值也大大增加。
对比例2则由于采用钛酸酯替代乙二醇锑作为催化剂，反应活性不佳，制备得到的复合酯数均分子量和粘度均较低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (10)

1.一种二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将二聚酸和新戊二醇混合，升温至200～220℃反应6～8h；所述二聚酸和新戊二醇的摩尔比为1:1～1.5；
(2)加入锑催化剂和二元醇，继续反应；所述锑催化剂的用量为所述二聚酸和新戊二醇总重量的0.01～0.1％，所述二元醇的用量为所述二聚酸和新戊二醇总重量的0.8～1.2％；
(3)检测反应物的酸值≤0.5mg/gKOH、粘度为1900～2100mm2/s后，冷却，出料，即可。
2.根据权利要求1所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其特征在于，所述锑催化剂为乙二醇锑、醋酸锑、三氧化二锑中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其特征在于，所述锑催化剂为乙二醇锑或醋酸锑。
4.根据权利要求1所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其特征在于，所述二元醇为丙二醇、丁二醇中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其特征在于，所述二元醇为丙二醇。
6.根据权利要求1所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应的温度为215～220℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述出料前，还包括后处理步骤：
检测反应物的酸值≤0.5mg/gKOH、粘度为1900～2100mm2/s后，冷却至130～150℃，加入所述反应物总重量的0.1～0.5％碳二亚胺，然后继续冷却至所述出料。
8.根据权利要求7所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法，其特征在于，所述碳二亚胺为N,N-二异丙基碳二亚胺。
9.权利要求1-8任一项所述的二聚酸新戊二醇复合酯的制备方法制备得到的二聚酸新戊二醇复合酯。
10.根据权利要求9所述的二聚酸新戊二醇复合酯，其特征在于，其数均分子量为5500～7500g/mol。
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