CN115595191B - 一种节能型合成酯基础油及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种节能型合成酯基础油，该节能型合成酯基础油是以多元醇、二乙醇胺硼酸酯以及羧酸为原料，在催化剂的存在下进行反应后获得的。将多元醇、二乙醇胺硼酸酯以及脂肪酸混合反应，得到一种新型的节能型合成酯基础油。利用酯化反应使合成酯分子上携带硼酸酯基团，反应过程中，多元醇与二乙醇胺硼酸酯中硼原子上的羟基反应，脂肪酸与多元醇也同时发生酯化反应，最终形成大分子合成酯。该合成酯基础油具有优异的氧化安定性能和润滑性能，使用寿命长，在高负荷的条件下也具有优良的润滑性，同时减少了润滑油中添加剂的数量，降低添加剂之间互相对抗的隐患，能够应对目前复杂多变的应用环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成酯基础油及其制备方法和应用，具体涉及一种节能型合成酯基础油及其制备方法和应用，属于润滑油技术领域。
背景技术
随着现代工业的快速发展以及环境问题的日益突出，对润滑剂的使用性能、运行可靠性与使用寿命、可生物降解性、低或无毒害性等方面的要求越来越高，当前及今后一段时间润滑油的发展将面临多方面的挑战，可再生、节能、环境友好、低成本、通用性、高性能及长寿命将成为润滑油发展的主体方向。传统的矿物基润滑油已经很难满足这些苛刻的要求。此外，由于矿物基润滑油的不可再生性和较低的生物降解性致使其面临资源枯竭与环境污染的双重压力。随着化石资源日益枯竭，以及人们对环保节能的日益关注和生物降解率有较高要求的法律法规出台，传统石油基矿物油的成本优势正在被削弱，应用领域受到一定的限制。
以双酯、多元醇酯和复酯为代表的合成酯属于V类基础油，因其优异的润滑性、粘温性能、热氧化安定性、低挥发性、添加剂感受性以及生物降解性、低毒及原材料可再生等优势，一直以来在航空润滑油、冷冻机油、压缩机油、高温链条油、难燃液压油以及车用油和各类其它工业润滑油品种得到了广泛应用。
但是合成酯在高负荷条件下存在润滑性能不足、摩擦系数较大的隐患，不能应对多种复杂的应用环境，往往需要添加极压抗磨剂来改善，但润滑油的制备需添加剂的参与，极压抗磨剂加入后增加了润滑油中的添加剂种类，而多种添加剂之间存在可能相互对抗的隐患，进而造成润滑油的性能不稳定、寿命变短甚至失活的后果。因此，有必要改进一下润滑油基础油的性能，使润滑油具有突出的抗磨减摩性能来满足日益严格的润滑及节能要求。
发明内容
针对现有技术中合成酯基础油存在高复合下润滑性能不足、摩擦系数较大，不能应对目前多种复杂的应用环境，而向其中加入多种添加剂又存在互相对抗的隐患的问题，本发明提出一种节能型合成酯基础油，以化学反应的方式将二乙醇胺硼酸酯引入到合成酯基础油中，改善其氧化安定性并降低摩擦系数，解决润滑性能不足的问题。
根据本发明的第一种实施方案，提供一种节能型合成酯基础油。
一种节能型合成酯基础油，该节能型合成酯基础油是以多元醇、二乙醇胺硼酸酯以及羧酸为原料，在催化剂的存在下进行反应后获得的。
优选的是，所述羧酸包括脂肪酸和/或全氟烷酸。
作为优选，脂肪酸选自C3～C24的直链或支链脂肪酸中的一种或多种，优选为C5～C16的直链或支链脂肪酸中的一种或多种。更优选为2-甲基丁酸和/或2-乙基丁酸与其他脂肪酸组成的混合酸。
优选的是，所述全氟烷酸为全氟取代的C2-C20饱和脂肪酸中的一种或多种，优选为全氟己酸、全氟丁酸、全氟戊酸、全氟庚酸、全氟壬酸、全氟辛酸、全氟癸酸中的一种或多种，更优选为全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸中的一种或多种。
优选的是，所述多元醇选自C2～C20的直链或支链饱和多元醇中的一种或多种，优选为癸二醇、己二醇、新戊二醇等二元醇，三羟甲基丙烷、二聚三羟甲基丙烷、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇等多元醇中的一种或多种，更优选为己二醇、季戊四醇、双季戊四醇、二聚三羟甲基丙烷中的一种或多种。
优选的是，所述催化剂选自硫酸、磷酸、烷基苯磺酸、氧化亚锡、烷基氧化锡、钛酸酯中的一种或几种，优选为硫酸、磷酸、烷基苯磺酸中的一种或多种。
优选的是，所述多元醇与二乙醇胺硼酸酯、羧酸的摩尔比为1:0.1～5:0.2～12，优选为1:0.8～2:1.5～8。
优选的是，催化剂的加入量为多元醇质量的0.05～3％，优选为0.1～2％。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种节能型合成酯基础油的制备方法。
一种节能型合成酯基础油的制备方法，该方法如下：
1)在反应容器中加入多元醇、二乙醇胺硼酸酯、羧酸以及催化剂并混合均匀，升温反应，反应完成后得到反应混合物。
2)上述反应混合物依次经过碱洗、水洗、减压蒸馏后得到节能型合成酯基础油。
优选的是，步骤1)具体为：在反应容器中加入多元醇、二乙醇胺硼酸酯、羧酸以及催化剂，混合均匀并在150～250℃(优选为170～230℃)的条件下反应6～16h(优选为8～13h)，反应过程中不断分离反应容器中产生的水分，并实时检测反应体系的羟值，当反应体系的羟值小于20mgKOH/g(优选为10mgKOH/g)时停止反应，得到反应混合物。
优选的是，步骤2)具体为：向得到的反应混合物中加入碱溶液(优选为质量分数为0.5％的KOH溶液)进行碱洗，然后用蒸馏水水洗至放出水呈中性，之后在100～140℃(优选为110～130℃)的条件下减压蒸馏0.8～1.2h(优选为0.9～1.1h)，蒸馏完成后冷却并过滤，得到节能型合成酯基础油。
优选的是，所述羧酸包括脂肪酸和/或全氟烷酸。其中：脂肪酸选自C5～C24的直链或支链脂肪酸中的一种或几种，优选为C5～C16的直链或支链脂肪酸中的一种或几种，更优选为2-甲基丁酸和/或2-乙基丁酸与其他脂肪酸组成的混合酸。所述全氟烷酸为全氟取代的C2-C20饱和脂肪酸中的一种或多种，优选为全氟己酸、全氟丁酸、全氟戊酸、全氟庚酸、全氟壬酸、全氟辛酸、全氟癸酸中的一种或几种，更优选为全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸中的一种或多种。
优选的是，所述多元醇选自癸二醇、己二醇、新戊二醇等二元醇，三羟甲基丙烷、二聚三羟甲基丙烷、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇等多元醇中的一种或几种，优选为己二醇、季戊四醇、双季戊四醇、二聚三羟甲基丙烷中的一种或多种。
优选的是，所述催化剂选自硫酸、磷酸、烷基苯磺酸、氧化亚锡、烷基氧化锡、钛酸酯中的一种或几种，优选为硫酸、磷酸、烷基苯磺酸中的一种或多种。
优选的是，所述多元醇与二乙醇胺硼酸酯、羧酸的摩尔比为1:0.1～5:0.2～12，优选为1:0.8～2:1.5～8。
优选的是，所述催化剂质量为多元醇质量的0.05～3％，优选为0.1～2％。
根据本发明的第三种实施方案，提供一种节能型合成酯基础油的用途。
一种节能型合成酯基础油的用途，将节能型合成酯基础油用于润滑油、润滑脂组合物的制备。
优选的是，所述润滑油、润滑脂组合物中节能型合成酯基础油的质量为润滑油、润滑脂组合物质量的90～99.5wt％，优选为95～99wt％。
在本发明中，将多元醇、二乙醇胺硼酸酯以及脂肪酸混合反应，得到一种新型的节能型合成酯基础油。二乙醇胺硼酸酯的结构如式(Ⅰ)所示，本发明利用酯化反应使合成酯分子上携带硼酸酯基团，反应过程中，多元醇与二乙醇胺硼酸酯中硼原子上的羟基反应，脂肪酸与多元醇也同时发生酯化反应，最终形成大分子合成酯。合成酯分子中带有一个或多个硼酸酯基团，具备了硼酸酯基团的相应特性，例如优良的润滑性能和一定的抗氧化性能，从而有效降低摩擦系数。
在本发明中，简单将二乙醇胺硼酸酯直接与普通合成酯基础油以物理方法混合也会提高基础油的氧化安定性和润滑性，但是相较于本发明提供的合成酯分子中带有一个或多个硼酸酯基团，简单的物理混合带来的氧化安定性和润滑性提升的效果十分有限。具体表现为，在极压负荷、磨斑直径、摩擦系数、氧化诱导期方面的数据均与采用本发明方法制备的基础油存在很大差距。将相同质量的二乙醇胺硼酸酯分别以化学反应和物理混合的方式加入到合成酯中，采用本发明方法得到的合成酯基础油的氧化安定性和润滑性明显优于以简单的物理混合方法得到的润滑油。
在本发明中，反应物中还包括全氟烷酸，全氟烷酸可以进一步提高合成酯基础油的抗氧化性，并提高合成酯基础油的抗结焦性能和热稳定性，使制备的节能型合成酯基础油在高温环境下仍具有较好的润滑性，同时有利于合成酯基础油使用寿命的增加。
在本发明中，作为优选方案，加入2-甲基丁酸和/或2-乙基丁酸与其他脂肪酸组成的混合酸，2-甲基丁酸(2-乙基丁酸)作为低分子量酸，相较于长链酸可以更好地提高产物的热稳定性，而且相比于正戊酸可以有效提高产物粘度。另外，由于2-甲基丁酸(2-乙基丁酸)为2号位取代，相较于正戊酸可以有效提高产物的水解安定性和氧化安定性。
在本发明中，需要说明的是，所述多元醇与其他各原料的最优比例并不固定，而是取决于单个多元醇分子中羟基的数量。例如，若多元醇为二元醇，则其他原料与多元醇的摩尔比相应地降低，加入的其他原料过多会导致原料浪费，且对合成酯基础油的性能提升效果不明显。若多元醇为双季戊四醇、三季戊四醇等单分子中含有多个羟基的多元醇，则其他原料与多元醇的摩尔比相应增加，其他原料过少会导致部分羟基未反应，合成酯基础油的性能变差。相应地，如果多元醇羟基较多，则携带的有效基团数量较多，制备的合成酯基础油的性能也就更好。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供的一种节能型合成酯基础油具有优异的氧化安定性能和润滑性能，使用寿命长，在高负荷的条件下也具有优良的润滑性，同时减少了润滑油中添加剂的数量，降低添加剂之间互相对抗的隐患，能够应对目前复杂多变的应用环境。
2、本发明提供的一种节能型合成酯基础油的制备方法简单，原料易得，无需增加新设备，且制备过程中对环境影响较小，具有良好的经济效益。
3、本发明提供的一种节能型合成酯基础油的用途广泛，能应用于航空润滑油、冷冻机油、压缩机油、高温链条油、难燃液压油及车用油和各类其他工业润滑品，具有较好的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。
根据本发明的第一种实施方案，提供一种节能型合成酯基础油。
一种节能型合成酯基础油，该节能型合成酯基础油是以多元醇、二乙醇胺硼酸酯以及羧酸为原料，在催化剂的存在下进行反应后获得的。
优选的是，所述羧酸包括脂肪酸和/或全氟烷酸。
作为优选，脂肪酸选自C3～C24的直链或支链脂肪酸中的一种或多种，优选为C5～C16的直链或支链脂肪酸中的一种或多种。更优选为2-甲基丁酸和/或2-乙基丁酸与其他脂肪酸组成的混合酸。
优选的是，所述全氟烷酸为全氟取代的C2-C20饱和脂肪酸中的一种或多种，优选为全氟己酸、全氟丁酸、全氟戊酸、全氟庚酸、全氟壬酸、全氟辛酸、全氟癸酸中的一种或多种，更优选为全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸中的一种或多种。
优选的是，所述多元醇选自C2～C20的直链或支链饱和多元醇中的一种或多种，优选为癸二醇、己二醇、新戊二醇等二元醇，三羟甲基丙烷、二聚三羟甲基丙烷、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇等多元醇中的一种或多种，更优选为己二醇、季戊四醇、双季戊四醇、二聚三羟甲基丙烷中的一种或多种。
优选的是，所述催化剂选自硫酸、磷酸、烷基苯磺酸、氧化亚锡、烷基氧化锡、钛酸酯中的一种或几种，优选为硫酸、磷酸、烷基苯磺酸中的一种或多种。
优选的是，所述多元醇与二乙醇胺硼酸酯、羧酸的摩尔比为1:0.1～5:0.2～12，优选为1:0.8～2:1.5～8。
优选的是，催化剂的加入量为多元醇质量的0.05～3％，优选为0.1～2％。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种节能型合成酯基础油的制备方法。
一种节能型合成酯基础油的制备方法，该方法如下：
1)在反应容器中加入多元醇、二乙醇胺硼酸酯、羧酸以及催化剂并混合均匀，升温反应，反应完成后得到反应混合物。
2)上述反应混合物依次经过碱洗、水洗、减压蒸馏后得到节能型合成酯基础油。
优选的是，步骤1)具体为：在反应容器中加入多元醇、二乙醇胺硼酸酯、羧酸以及催化剂，混合均匀并在150～250℃(优选为170～230℃)的条件下反应6～16h(优选为8～13h)，反应过程中不断分离反应容器中产生的水分，并实时检测反应体系的羟值，当反应体系的羟值小于20mgKOH/g(优选为10mgKOH/g)时停止反应，得到反应混合物。
优选的是，步骤2)具体为：向得到的反应混合物中加入碱溶液(优选为质量分数为0.5％的KOH溶液)进行碱洗，然后用蒸馏水水洗至放出水呈中性，之后在100～140℃(优选为110～130℃)的条件下减压蒸馏0.8～1.2h(优选为0.9～1.1h)，蒸馏完成后冷却并过滤，得到节能型合成酯基础油。
优选的是，所述羧酸包括脂肪酸和/或全氟烷酸。其中：脂肪酸选自C5～C24的直链或支链脂肪酸中的一种或几种，优选为C5～C16的直链或支链脂肪酸中的一种或几种，更优选为2-甲基丁酸和/或2-乙基丁酸与其他脂肪酸组成的混合酸。所述全氟烷酸为全氟取代的C2-C20饱和脂肪酸中的一种或多种，优选为全氟己酸、全氟丁酸、全氟戊酸、全氟庚酸、全氟壬酸、全氟辛酸、全氟癸酸中的一种或几种，更优选为全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸中的一种或多种。
优选的是，所述多元醇选自癸二醇、己二醇、新戊二醇等二元醇，三羟甲基丙烷、二聚三羟甲基丙烷、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇等多元醇中的一种或几种，优选为己二醇、季戊四醇、双季戊四醇、二聚三羟甲基丙烷中的一种或多种。
优选的是，所述催化剂选自硫酸、磷酸、烷基苯磺酸、氧化亚锡、烷基氧化锡、钛酸酯中的一种或几种，优选为硫酸、磷酸、烷基苯磺酸中的一种或多种。
优选的是，所述多元醇与二乙醇胺硼酸酯、羧酸的摩尔比为1:0.1～5:0.2～12，优选为1:0.8～2:1.5～8。
优选的是，所述催化剂质量为多元醇质量的0.05～3％，优选为0.1～2％。
根据本发明的第三种实施方案，提供一种节能型合成酯基础油的用途。
一种节能型合成酯基础油的用途，将节能型合成酯基础油用于润滑油、润滑脂组合物的制备。
优选的是，所述润滑油、润滑脂组合物中节能型合成酯基础油的质量为润滑油、润滑脂组合物质量的90～99.5wt％，优选为95～99wt％。
实施例1
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol癸二醇、0.16mol二乙醇胺硼酸酯、0.11mol全氟戊酸、0.12mol 2-甲基丁酸、0.12mol异辛酸以及0.3g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为3mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例2
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol三羟甲基丙烷、0.24mol二乙醇胺硼酸酯、0.18mol全氟戊酸、0.2mol 2-甲基丁酸、0.2mol异辛酸以及0.27g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为5mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例3
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例4
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.16mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例5
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.16mol二乙醇胺硼酸酯、0.11mol全氟戊酸、0.12mol 2-甲基丁酸、0.12mol异辛酸以及0.3g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为2mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例6
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.3mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗2次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例7
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.1mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为9mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例8
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.4mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为9mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗4次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例9
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.1mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为6mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例10
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.6mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为9mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗5次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例11
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.2mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为7mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例12
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.1mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例13
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.1mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为7mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗4次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例14
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例15
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol 2-乙基-2,5-二甲基己酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例16
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟庚酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol 2-乙基-2,5-二甲基己酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
实施例17
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺硼酸酯、0.3mol全氟庚酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol 2-乙基-2,5-二甲基己酸以及0.5g烷基苯磺酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
对比例1
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
对比例2
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol癸二醇、0.11mol全氟戊酸、0.12mol 2-甲基丁酸、0.12mol异辛酸以及0.3g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为3mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
对比例3
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
3)向浅黄色的合成酯基础油中加入0.35mol二乙醇胺硼酸酯，得到润滑油。
对比例4
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol癸二醇、0.11mol全氟戊酸、0.12mol 2-甲基丁酸、0.12mol异辛酸以及0.3g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
3)向浅黄色的合成酯基础油中加入0.16mol二乙醇胺硼酸酯，得到润滑油。
对比例5
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
3)向浅黄色的合成酯基础油中加入0.35mol极压抗磨剂TCP，得到润滑油。
实施例6
1)在带有回流冷凝器及电动搅拌器的三口烧瓶中依次加入0.2mol双季戊四醇、0.35mol二乙醇胺、0.3mol全氟戊酸、0.35mol 2-甲基丁酸、0.35mol异辛酸以及0.5g硫酸，打开搅拌器并将反应体系加热至200℃。反应过程中不断除去反应生成的水，反应10h后，检测反应体系的羟值为8mgKOH/g，停止反应，得到反应混合物。
2)向得到的反应混合物中加入0.5％KOH溶液进行碱洗，之后用蒸馏水水洗3次，放出水呈中性，将反应混合物在120℃的条件下减压蒸馏1h，蒸馏完成后过滤得到浅黄色的合成酯基础油。
对比例7
普通市售合成酯基础油，即癸二酸辛酯。
对比例8
普通市售合成酯基础油，季戊四醇C5～C10混合酯。
对比例9
中国专利CN105294898A中实施例1制备的产品，外观为浅黄色透明液体。
对实施例1～17、对比例1～9制得产品的抗磨减摩性能进行测定，测试结果见表1，测试仪器为SRV试验机，测试条件为：50Hz，1mm，30℃，1h。
表1
通过表1可知，本发明提供的节能型合成酯基础油将硼酸酯基团合成到分子内，大幅提升了合成酯基础油的抗磨减摩性能，相较于常规的合成酯基础油，极压负荷更高，磨斑直径更小，抗磨性能方面具有明显优势，摩擦系数更是远远小于对比例。
对实施例1～17、对比例1～9制得的产品的氧化安定性进行测定。氧化诱导期测定采用PDSC方法，测定条件为：温度190℃，氧压0.5MPa，结果如表2所示。
表2
通过表2可知，本发明提供的节能型合成酯具有出色的氧化安定性，将将硼酸酯基团引入合成酯分子内，提高了合成酯基础油的抗氧化性能，与常规合成酯相比，其氧化诱导期远远长于对比例。
Claims (14)
1.一种节能型合成酯基础油，其特征在于：该节能型合成酯基础油是以多元醇、二乙醇胺硼酸酯以及羧酸为原料，在催化剂的存在下进行反应后获得的；具体过程如下：
1)在反应容器中加入多元醇、二乙醇胺硼酸酯、羧酸以及催化剂并混合均匀，升温反应，反应完成后得到反应混合物；
2)上述反应混合物依次经过碱洗、水洗、减压蒸馏后得到节能型合成酯基础油；
所述羧酸包括脂肪酸和/或全氟烷酸；所述多元醇选自C2～C20的直链或支链饱和多元醇中的一种或多种；所述催化剂选自硫酸、磷酸、烷基苯磺酸、氧化亚锡、烷基氧化锡、钛酸酯中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：所述脂肪酸选自C3～C24的直链或支链脂肪酸中的一种或多种，；和/或
所述全氟烷酸为全氟取代的C2-C20饱和脂肪酸中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：所述脂肪酸为C5～C16的直链或支链脂肪酸中的一种或多种；和/或
所述全氟烷酸为全氟己酸、全氟丁酸、全氟戊酸、全氟庚酸、全氟壬酸、全氟辛酸、全氟癸酸中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：所述脂肪酸为2-甲基丁酸和/或2-乙基丁酸与其他脂肪酸组成的混合酸；和/或
所述全氟烷酸为全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸中的一种或多种。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：所述多元醇为癸二醇、己二醇、新戊二醇等二元醇，三羟甲基丙烷、二聚三羟甲基丙烷、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇等多元醇中的一种或多种；和/或
所述催化剂为硫酸、磷酸、烷基苯磺酸中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：所述多元醇为己二醇、季戊四醇、双季戊四醇、二聚三羟甲基丙烷中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：所述多元醇与二乙醇胺硼酸酯、羧酸的摩尔比为1:0.1～5:0.2～12；
催化剂的加入量为多元醇质量的0.05～3％。
8.根据权利要求6所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：所述多元醇与二乙醇胺硼酸酯、羧酸的摩尔比为1:0.1～5:0.2～12；
催化剂的加入量为多元醇质量的0.05～3％。
9.根据权利要求7或8所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：所述多元醇与二乙醇胺硼酸酯、羧酸的摩尔比为1:0.8～2:1.5～8；
催化剂的加入量为多元醇质量的0.1～2％。
10.根据权利要求1所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：步骤1)具体为：在反应容器中加入多元醇、二乙醇胺硼酸酯、羧酸以及催化剂，混合均匀并在150～250℃的条件下反应6～16h，反应过程中不断分离反应容器中产生的水分，并实时检测反应体系的羟值，当反应体系的羟值小于20mgKOH/g时停止反应，得到反应混合物；和/或
步骤2)具体为：向得到的反应混合物中加入碱溶液进行碱洗，然后用蒸馏水水洗至放出水呈中性，之后在100～140℃的条件下减压蒸馏0.8～1.2h，蒸馏完成后冷却并过滤，得到节能型合成酯基础油。
11.根据权利要求10所述的节能型合成酯基础油，其特征在于：步骤1)具体为：在反应容器中加入多元醇、二乙醇胺硼酸酯、羧酸以及催化剂，混合均匀并在170～230℃的条件下反应8～13h，反应过程中不断分离反应容器中产生的水分，并实时检测反应体系的羟值，当反应体系的羟值小于10mgKOH/g时停止反应，得到反应混合物；和/或
步骤2)具体为：向得到的反应混合物中加入质量分数为0.5％的KOH溶液进行碱洗，然后用蒸馏水水洗至放出水呈中性，之后在110～130℃的条件下减压蒸馏0.9～1.1h，蒸馏完成后冷却并过滤，得到节能型合成酯基础油。
12.一种节能型合成酯基础油的用途，其特征在于：将如权利要求1-11中任一项所述的节能型合成酯基础油用于润滑油、润滑脂组合物的制备。
13.根据权利要求12所述的用途，其特征在于：所述润滑油、润滑脂组合物中节能型合成酯基础油的质量为润滑油、润滑脂组合物质量的90～99.5wt％。
14.根据权利要求13所述的用途，其特征在于：所述润滑油、润滑脂组合物中节能型合成酯基础油的质量为润滑油、润滑脂组合物质量的95～99wt％。
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