CN117800918A - 一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油 - Google Patents

一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油 Download PDF

Info

Publication number
CN117800918A
CN117800918A CN202311744012.0A CN202311744012A CN117800918A CN 117800918 A CN117800918 A CN 117800918A CN 202311744012 A CN202311744012 A CN 202311744012A CN 117800918 A CN117800918 A CN 117800918A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
butyl
tert
lubricating oil
synthetic ester
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311744012.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王亚南
马瑞
姜程
苏怀刚
娄文静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Original Assignee
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS filed Critical Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority to CN202311744012.0A priority Critical patent/CN117800918A/zh
Publication of CN117800918A publication Critical patent/CN117800918A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D233/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings
    • C07D233/54—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D233/56—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms
    • C07D233/60—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms with hydrocarbon radicals, substituted by oxygen or sulfur atoms, attached to ring nitrogen atoms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0277—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature
    • B01J31/0278—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature containing nitrogen as cationic centre
    • B01J31/0281—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature containing nitrogen as cationic centre the nitrogen being a ring member
    • B01J31/0284—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature containing nitrogen as cationic centre the nitrogen being a ring member of an aromatic ring, e.g. pyridinium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0277—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature
    • B01J31/0278—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature containing nitrogen as cationic centre
    • B01J31/0285—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature containing nitrogen as cationic centre also containing elements or functional groups covered by B01J31/0201 - B01J31/0274
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0277—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature
    • B01J31/0298—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature the ionic liquids being characterised by the counter-anions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08—Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/06—Phosphorus compounds without P—C bonds
    • C07F9/08—Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/09—Esters of phosphoric acids
    • C07F9/11—Esters of phosphoric acids with hydroxyalkyl compounds without further substituents on alkyl
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00—Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • C10M169/04—Mixtures of base-materials and additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00—Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/40—Substitution reactions at carbon centres, e.g. C-C or C-X, i.e. carbon-hetero atom, cross-coupling, C-H activation or ring-opening reactions
    • B01J2231/49—Esterification or transesterification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28—Esters
    • C10M2207/283—Esters of polyhydroxy compounds
    • C10M2207/2835—Esters of polyhydroxy compounds used as base material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2215/00—Organic non-macromolecular compounds containing nitrogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2215/22—Heterocyclic nitrogen compounds
    • C10M2215/223—Five-membered rings containing nitrogen and carbon only
    • C10M2215/224—Imidazoles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2223/00—Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2223/02—Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions having no phosphorus-to-carbon bonds
    • C10M2223/04—Phosphate esters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

本发明提供了一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油，属于离子液体技术领域。本发明提供了一种双功能化离子液体，本发明提供的双功能化离子液体既可用作催化剂，又能够发挥润滑油添加剂的作用，在催化合成酯类润滑油反应完成后无须将离子液体分离，不仅有助于酯类润滑油性能的显著提高，使合成酯类润滑油与离子液体的协同润滑作用发挥到极致效果，能够解决目前广泛存在的残留催化剂对合成酯类基础油负面影响的科学技术难题，还省略了催化剂分离步骤，缩短了合成酯制备程序，有利于工业化批量生产并推动其广泛应用；本发明一物两用，为合成酯润滑油的绿色合成提供了新思路。

Description

一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油
技术领域
本发明涉及离子液体技术领域，尤其涉及一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油。
背景技术
随着现代科学技术的进步，机械设备正日益向高速、重载和高精度的方向发展，对润滑油的要求越来越高，具有优良的热稳定性、氧化安定性、良好的高低温性能、良好的可生物降解能力和优良摩擦学性能的多元醇酯类润滑油的研究和应用受到越来越多的关注。酯类油是除了合成烃类油以外应用最广的合成油，在酯类油中以多元醇酯类润滑油性能最好，多元醇酯是由新戊二醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷等多元醇与长链羧酸(一般C8～C12或者油酸)酯化而得，它们具有良好的耐热性能、抗氧化性能、润滑性、粘温性及良好的蒸发性。另外多元醇酯的润滑性能要优于双酯、矿物油，远远优于聚α烯烃(PAO)，并且长、短链混合的酯尽管粘度小，却有最小的摩擦系数。再次，多元醇酯具有良好的粘温性及蒸发性能。正是由于具有以上优点，多元醇酯已经在润滑领域得到广泛应用。
在工业生产中，多元醇酯类润滑油的合成目前一般是以浓硫酸和对甲苯磺酸为催化剂，采用传统高温加热方法合成。由于所使用的催化剂同时具有氧化、磺化、脱水和异构化等作用，导致一系列的副反应发生；反应产物复杂，后续处理繁琐，并有大量废液产生，污染环境；同时催化剂浓硫酸严重腐蚀设备。这些直接导致所合成的多元醇酯颜色较深，纯度较差，无法得到高质量的产品，直接影响它们在一些对产品质量要求较高的行业中应用。随着人们环境保护意识的增强和环保法规的逐步完善，寻找新型高效、环境友好的催化剂来替代传统浓硫酸以及研究开发新型环保的合成方法一直是酯化反应研究的热点。关于多元醇酯的合成研究，目前主要集中在催化剂的合成和选择方面，主要有固体酸催化剂、功能碳纳米管催化剂、离子液体催化剂、酶催化剂以及传统催化剂硫酸氢钠等催化剂的研究；在合成方法方面有直接酯化法和酯交换法；在加热方法上，现有技术中公开了利用微波辐射来代替常用加热方法，取得了不错的效果。为了环境保护和能源可持续发展的需要，研究开发多元醇酯的绿色合成非常有必要。
离子液体在有机合成和催化领域展现出了良好的催化性能，同时又兼有环境友好的特点，近年来，其作为一种新型的催化剂和反应介质正被广泛应用。此外，离子液体兼备的另一性能，即润滑性能也备受关注：离子液体作为润滑剂其较宽的液态温度范围、极低的蒸汽压，使其或将具备其它润滑材料所不可比拟的优异综合润滑性能。例如，利用离子液体可解决苛刻条件下润滑剂的易凝固和挥发流失等问题。然而，与其它的烃类合成油相比，离子液体作为纯润滑剂的使用成本比较昂贵。因此，将离子液体用作润滑油的高效添加剂是一种性价比高、且有希望广泛工业化应用的有效途径。
目前，合成酯类油用离子液体催化剂在合成反应完成后，需将其从酯类油中分离出去，如此给工业生产带来较大不便。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油。本发明提供的双功能化离子液体既可用作催化剂，又能够发挥润滑油添加剂的作用，在催化合成酯类润滑油反应完成后无须将离子液体分离。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种双功能化离子液体，具有式I所示的结构：
本发明还提供了上述技术方案所述的双功能化离子液体的制备方法，包括以下步骤：
将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N-溴代琥珀酰亚胺、偶氮二异丁腈和三氯甲烷混合进行第一取代反应，得到2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚；
将所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚、N-甲基咪唑和有机溶剂混合进行第二取代反应，得到1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑；
将所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑、二(2-乙基己基)磷酸酯、无机碱性物质和有机溶剂混合进行置换反应，得到所述双功能化离子液体。
优选地，所述2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚与N-溴代琥珀酰亚胺的摩尔比为1:1。
优选地，所述第一取代反应的温度为65～85℃，时间为8～12h。
优选地，所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚与N-甲基咪唑的摩尔比为1:1。
优选地，所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑与二(2-乙基己基)磷酸酯的摩尔比为1:1。
优选地，所述第二取代反应的温度为20～30℃，时间为5～10h。
本发明还提供了上述技术方案所述的双功能化离子液体或上述技术方案所述的制备方法制得的双功能化离子液体在合成酯润滑油中的应用。
本发明还提供了一种合成酯润滑油，由包括以下的原料经酯化反应制得：有机醇类物质、有机酸类物质、带水剂和催化剂，所述催化剂为上述技术方案所述的双功能化离子液体或上述技术方案所述的制备方法制得的双功能化离子液体。
优选地，所述有机醇类物质包括季戊四醇，所述有机酸类物质包括正已酸，所述带水剂包括石油醚。
本发明提供了一种双功能化离子液体，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的双功能化离子液体既可用作催化剂，又能够发挥润滑油添加剂的作用，在催化合成酯类润滑油反应完成后无须将离子液体分离，不仅有助于酯类润滑油性能的显著提高，使合成酯类润滑油与离子液体的协同润滑作用发挥到极致效果，能够解决目前广泛存在的残留催化剂对合成酯类基础油负面影响的科学技术难题，还省略了催化剂分离步骤，缩短了合成酯制备程序，有利于工业化批量生产并推动其广泛应用；本发明一物两用，为合成酯润滑油的绿色合成提供了新思路。
附图说明
图1为双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]的热重曲线图；
图2为PETH润滑下上试样的磨斑直径光镜照片；
图3为PETH+[(BHT-1)MIM][DEPH]润滑下上试样的磨斑直径光镜照片。
具体实施方式
本发明提供了一种双功能化离子液体，具有式I所示的结构：
在本发明中，所述双功能化离子液体的化学名称为1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑二(2-乙基己基)磷酸酯盐离子液体([(BHT-1)MIM][DEPH])，所述双功能化离子液体用于合成酯润滑油的制备过程的催化剂，且酯化反应结束后无需分离，能够作为合成酯润滑油的添加剂。
本发明还提供了上述技术方案所述的双功能化离子液体的制备方法，包括以下步骤：
将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N-溴代琥珀酰亚胺、偶氮二异丁腈和三氯甲烷混合进行第一取代反应，得到2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚；
将所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚、N-甲基咪唑和有机溶剂混合进行第二取代反应，得到1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑；
将所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑、二(2-乙基己基)磷酸酯、无机碱性物质和有机溶剂混合进行置换反应，得到所述双功能化离子液体。
在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
本发明将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N-溴代琥珀酰亚胺、偶氮二异丁腈和三氯甲烷混合进行第一取代反应，得到2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚。
在本发明中，所述2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚与N-溴代琥珀酰亚胺的摩尔比优选为1:1。
在本发明中，所述第一取代反应的温度优选为65～85℃，时间优选为8～12h，更优选为9～10h。
在本发明中，所述混合后优选依次进行脱气处理和氮气吹扫，所述氮气吹扫的次数优选为3次。
所述第一取代反应完成后，本发明优选对所得产物进行过滤，对所得滤液进行减压浓缩，得到所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚。
得到2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚后，本发明将所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚、N-甲基咪唑和有机溶剂混合进行第二取代反应，得到1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑。
在本发明中，所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚与N-甲基咪唑的摩尔比优选为1:1。
在本发明中，所述有机溶剂优选为丙腈，本发明对所述有机溶剂的用量没有特殊的限定，能够保证原料混合均匀即可。
在本发明中，所述第二取代反应的温度优选为20～30℃，更优选为25℃，时间优选为5～10h，更优选为6～8h。
本发明优选将所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚溶解于丙腈中，将等摩尔量的N-甲基咪唑滴加至上述溶液中，进行所述第二取代反应。
所述第二取代反应完成后，本发明优选将所得产物倒入甲基叔丁基醚中过滤，将所得滤饼经真空烘箱烘干，得到所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑，所述甲基叔丁基醚的作用是纯化产物1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑。
得到1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑后，本发明将所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑、二(2-乙基己基)磷酸酯、无机碱性物质和有机溶剂混合进行置换反应，得到所述双功能化离子液体。
在本发明中，所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑与二(2-乙基己基)磷酸酯的摩尔比优选为1:1。
在本发明中，所述无机碱性物质优选为氢氧化钾，所述氢氧化钾优选以氢氧化钾水溶液的形式加入。
在本发明中，所述有机溶剂优选为二氯甲烷。
在本发明中，所述置换反应的温度优选为常温，时间优选为12h。
本发明将所述二(2-乙基己基)磷酸酯加入到氢氧化钾溶液中，在25℃条件下搅拌2h，得到混合液，将所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑溶解于二氯甲烷中并滴加到所述混合液中，进行所述置换反应。
所述置换反应完成后，本发明优选将所得产物用二氯甲烷萃取3次，所得有机层用硫酸镁干燥，过滤后旋转减压蒸馏得到粗产物，将所述粗产物用甲基叔丁基醚在25℃下搅拌60min打浆后过滤，滤液旋转减压蒸馏后用2-异丙氧基丙烷在25℃下再次打浆60min后过滤，滤液旋转减压蒸馏，得到所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑二(2-乙基己基)磷酸酯盐离子液体。
在本发明中，所述打浆和再次打浆的作用是纯化。
本发明还提供了上述技术方案所述的双功能化离子液体或上述技术方案所述的制备方法制得的双功能化离子液体在合成酯润滑油中的应用，所述双功能化离子液体既可用作催化剂，又能够发挥润滑油添加剂的作用，在催化合成酯类润滑油反应完成后无须将离子液体分离，不仅有助于酯类润滑油性能的显著提高，使合成酯类润滑油与离子液体的协同润滑作用发挥到极致效果，能够解决目前广泛存在的残留催化剂对合成酯类基础油负面影响的科学技术难题，还省略了催化剂分离步骤，缩短了合成酯制备程序，有利于工业化批量生产并推动其广泛应用。
本发明还提供了一种合成酯润滑油，由包括以下的原料经酯化反应制得：有机醇类物质、有机酸类物质、带水剂和催化剂，所述催化剂为上述技术方案所述的双功能化离子液体或上述技术方案所述的制备方法制得的双功能化离子液体。
在本发明中，所述有机醇类物质优选包括季戊四醇，所述有机酸类物质优选包括正已酸，所述带水剂优选包括石油醚。
在本发明中，所述石油醚的沸程优选为90～120℃。
在本发明中，所述有机醇类物质中的羟基与有机酸类物质中的羧基的摩尔比优选为1:1。
在本发明中，所述有机醇类物质中的羟基与催化剂的摩尔比优选为40～200:1，当所述有机醇类物质优选为季戊四醇时，所述季戊四醇与催化剂的摩尔比优选10～50:1。
本发明还提供了上述技术方案所述合成酯润滑油的制备方法，包括以下步骤：
将所述有机醇类物质、有机酸类物质、带水剂和催化剂混合进行酯化反应，得到所述合成酯润滑油。
在本发明中，所述酯化反应的温度优选为150～180℃，更优选为160～170℃，时间优选为5～10h，更优选为7～9h。
本发明优选将所述有机醇类物质和有机酸类物质于三口烧瓶中，再加入所述双功能化离子液体和带水剂，进行所述酯化反应。
所述酯化反应完成后，本发明优选将所得酯化产物经旋转蒸发，得到所述合成酯润滑油。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(1mol)、N-溴代琥珀酰亚胺(1mol)、偶氮二异丁腈和三氯甲烷混合后进行脱气处理并用氮气吹扫3次后在65℃氮气气氛下进行第一取代反应10h。反应结束后对产物进行过滤并对滤液进行减压浓缩，得到产物2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚。
将2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚(1mol)溶解于丙腈中，将等摩尔量的N-甲基咪唑滴加至上述溶液中，25℃条件下搅拌6h进行第二取代反应。反应产物倒入甲基叔丁基醚中过滤，滤饼经真空烘箱烘干，得到1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑。
将二(2-乙基己基)磷酸酯(1mol)加入到氢氧化钾溶液中，在25℃条件下搅拌2h。将化合物1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑(1mol)溶解于二氯甲烷中并滴加到上述溶液中，混合物在25℃下搅拌12h进行置换反应。反应产物用二氯甲烷萃取3次所得有机层用硫酸镁干燥，过滤后旋转减压蒸馏得到粗产物，粗产物用甲基叔丁基醚在25℃下搅拌60min打浆后过滤，滤液旋转减压蒸馏后用2-异丙氧基丙烷在25℃下打浆60min后过滤，滤液旋转减压蒸馏，得到产物1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑二(2-乙基己基)磷酸酯盐离子液体([(BHT-1)MIM][DEPH])，收率为95％。
1H NMR:EB9867-94-P1B(400MHz,CHLOROFORM-d)δ＝10.90(s,1H),7.14(s,2H),7.07(s,1H),6.93(s,1H),5.43-5.33(m,3H),4.09(s,3H),3.78(brd,J＝5.8Hz,4H),1.59-1.47(m,3H),1.42(s,18H),1.38-1.26(m,16H),0.86(t,J＝7.4Hz,12H)
催化反应：以季戊四醇和正己酸进行酯化反应得到季戊四醇四正己酸酯(PETH)为模型反应，分别称取季戊四醇和正己酸于三口烧瓶中，加入制得的双功能化离子液体和石油醚(沸程：90～120℃，带水剂)，进行酯化反应，产物经旋转蒸发，得到含有双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]的产物季戊四醇四正己酸酯(PETH+[(BHT-1)MIM][DEPH])。
参考国标GB/T4945-2002测量产物酸值，通过酸值对产物的酯化程度进行分析。其中酯化率的计算公式如下：
酯化率(％)＝[(1-产物酸值/初始酸值)×酸醇摩尔比÷4]×100％
双功能化离子液体催化性能结果如表1所示，表1中给出了催化反应的条件筛选数据，从表1中可以看出，双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]具有较好催化活性，酯化反应可在7h达到97％的酯化率。
表1双功能化离子液体催化性能
热稳定性评价：热稳定性是通过STA 449C Jupiter simultaneous TG-DSC测定。将10mg双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]放入样品池中，测试温度25～600℃，温度增加速率是10℃/min，在氮气环境下测定。
图1为双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]的热重曲线图，由图1可知，双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]在200℃以下没有表现出质量损失，热分解温度为200.8℃，说明该功能化离子液体在反应温度条件下具有非常好的稳定性。
产物的摩擦学性能评价：
采用德国Optimol油脂公司生产的SRV-IV微振动摩擦磨损试验机分别测试季戊四醇四正己酸酯和本实施例制得的含有双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]的产物季戊四醇四正己酸酯在100℃，频率25Hz，振幅1mm，载荷50N的工况下长磨30min时的摩擦系数f，试验所用钢球为F＝10mm的GCr15的轴承钢，下试样为F24×7.9mm的GCr15钢块。结果见表2。可知，在相同实验条件下，双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]作为添加剂能很好的润滑钢-钢摩擦副，摩擦系数降低，减摩效果明显。
采用美国PREDICT公司生产的金相显微镜OLYMPUSBX41测量季戊四醇四正己酸酯(百灵威)和本实施例制得的含有双功能化离子液体的产物季戊四醇四正己酸酯SRV-IV上试样GCr15钢块的磨斑直径，结果见图2～3和表2，图2为PETH润滑下上试样的磨斑直径光镜照片，图3为PETH+[(BHT-1)MIM][DEPH]润滑下上试样的磨斑直径光镜照片。从图2～3中可以看出，在相同实验条件下含有双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]的季戊四醇四正己酸酯能很好的润滑钢-钢摩擦副，磨斑直径减小，减摩性能提高。
表2PETH和含有双功能化离子液体[(BHT-1)MIM][DEPH]的PETH润滑下的摩擦系数和上试样的磨斑直径
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双功能化离子液体，具有式I所示的结构：
2.权利要求1所述的双功能化离子液体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N-溴代琥珀酰亚胺、偶氮二异丁腈和三氯甲烷混合进行第一取代反应，得到2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚；
将所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚、N-甲基咪唑和有机溶剂混合进行第二取代反应，得到1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑；
将所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑、二(2-乙基己基)磷酸酯、无机碱性物质和有机溶剂混合进行置换反应，得到所述双功能化离子液体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚与N-溴代琥珀酰亚胺的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一取代反应的温度为65～85℃，时间为8～12h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述2,6-二叔丁基-4-溴甲基苯酚与N-甲基咪唑的摩尔比为1:1。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述1-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-3-甲基咪唑与二(2-乙基己基)磷酸酯的摩尔比为1:1。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二取代反应的温度为20～30℃，时间为5～10h。
8.权利要求1所述的双功能化离子液体或权利要求2～7任一项所述的制备方法制得的双功能化离子液体在合成酯润滑油中的应用。
9.一种合成酯润滑油，其特征在于，由包括以下的原料经酯化反应制得：有机醇类物质、有机酸类物质、带水剂和催化剂，所述催化剂为权利要求1所述的双功能化离子液体或权利要求2～7任一项所述的制备方法制得的双功能化离子液体。
10.根据权利要求9所述的合成酯润滑油，其特征在于，所述有机醇类物质包括季戊四醇，所述有机酸类物质包括正已酸，所述带水剂包括石油醚。
CN202311744012.0A 2023-12-19 2023-12-19 一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油 Pending CN117800918A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311744012.0A CN117800918A (zh) 2023-12-19 2023-12-19 一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311744012.0A CN117800918A (zh) 2023-12-19 2023-12-19 一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117800918A true CN117800918A (zh) 2024-04-02

Family

ID=90429043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311744012.0A Pending CN117800918A (zh) 2023-12-19 2023-12-19 一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117800918A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5646460B2 (ja) 有効な潤滑剤ベースストックとしてのヒマシ油脂肪酸系エストリドエステルおよびそれらの誘導体
Hwang et al. Synthetic lubricant basestocks from epoxidized soybean oil and Guerbet alcohols
US6018063A (en) Biodegradable oleic estolide ester base stocks and lubricants
USRE42313E1 (en) Chemically modified vegetable oil-based industrial fluid
Salih et al. Thermo-oxidation, friction-reducing and physicochemical properties of ricinoleic acid based-diester biolubricants
CN105254663B (zh) 一种长链烷基咪唑磷酸酯离子液体及其制备方法和应用
Borugadda et al. Hydroxylation and hexanoylation of epoxidized waste cooking oil and epoxidized waste cooking oil methyl esters: Process optimization and physico-chemical characterization
CN101792827A (zh) 改进植物油抗氧性、倾点的双键饱和异构醚化工艺
CN103805308A (zh) 一种醇醚型环境友好润滑油基础油的制备方法
CN105219479A (zh) 一种固载化离子液体催化环氧甲酯制备绿色润滑油的方法
CN110776972B (zh) 一种基于绿色可再生资源的合成酯类润滑油基础油
Kolwzan et al. Synthesis and biodegradability of some adipic and sebacic esters
CN117800918A (zh) 一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油
CN112174876A (zh) 一种吡啶类离子液体酸性催化剂的制备方法及其应用
US20170247316A1 (en) Polyol estolides and methods of making and using the same
CN117800952A (zh) 一种双功能化离子液体及其制备方法和应用、合成酯润滑油
WO1999025794A1 (en) Biodegradable oleic estolide ester base stocks and lubricants
CN108795996A (zh) 一种利用乙酰丙酸制备多元醇酯的方法
CN117797865A (zh) 一种离子液体在制备合成酯润滑油中的应用、合成酯润滑油及其制备方法
CN1309126A (zh) S－(2h－噻吩－2－基)甲基,烷基黄原酸酯
CN112430214A (zh) 一种双功能离子液体及其应用
CN106590830A (zh) 一种全合成极压工业齿轮润滑油组合物及其制造方法
Tajuddin et al. Estolide ester from ricinus communis L. seed oil for bio lubricant purpose
JPH08245504A (ja) ネオペンチル型ポリオ−ルエステルおよびそれを含有する潤滑油
CN113563324B (zh) 一种含酯基均三嗪的绿色环保多功能材料及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination