JP5975262B2 - 冷凍機油用エステルの製造方法 - Google Patents
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Description
エステル粗生成物とは、炭素数5から10のネオペンチルポリオールと炭素数4から12の脂肪族カルボン酸を反応させてエステル化したものを指す。
本発明では、エステル粗生成物を、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩およびピロ亜硫酸塩から選ばれる一種または二種以上の塩類によって処理する。
また、本発明の塩類による処理工程以外に、エステル粗生成物に対して以下の精製処理工程(A)、(B)の一方または双方を実施することができる。
(A) 残存する脂肪族カルボン酸由来の酸成分をアルカリ水溶液によって中和する中和工程
(B) 種々の吸着剤を用いて吸着処理する吸着工程
本発明の冷凍機油用エステルは、公知の添加剤、例えば、フェノール系の酸化防止剤、ベンゾトリアゾ−ル、チアジアゾールまたはジチオカーバメートなどの金属不活性化剤、エポキシ化合物またはカルボジイミドなどの酸補足剤、リン系の極圧剤などの添加剤を目的に応じて適宜配合することができる。
また、本発明の冷凍機油用エステルは冷媒と混合して冷凍機油用作動流体組成物として使用できる。冷凍機油と冷媒の質量比は10:90から90:10のものを用いる。作動流体組成物に用いる冷媒としては、HFC−134a、HFC−125、HFC−32、HFO−1234yf等の非塩素系フロン冷媒や、R−407C、R−410A等の混合冷媒が挙げられる。また、炭素数1から5の炭化水素冷媒や二酸化炭素をはじめとする自然冷媒についても適用できる。
なお本発明の実施例および比較例で製造されたエステルの各分析方法、ならびに試験方法を以下に記載する。
<酸価> JIS C-2101に準拠して測定する。
<水酸基価> JIS K-0070に準拠して測定する。
<色相(APHA)> JOCS 2.2.1.4-1996に準拠して測定する。
<シールドチューブ試験> ガラス管に予め水分濃度を200ppm以下に調整した試料(エステル)を10g、フロンR−410Aを5g、および直径が1.6mm、長さが50mmの鉄片、銅片、およびアルミ片を各1片ずつ封入し密閉する。これを200℃にて14日間加熱した後、各金属片の外観、ならびに金属片を除いたフロン含有試料の酸価、色相(APHA)を測定した。
(エステル粗生成物A)
温度計、窒素導入管、攪拌機および冷却管と油水分離管を取り付けた3Lの4つ口フラスコに、ペンタエリスリトールを395gと、2−メチルヘキサン酸を975g、3,5,5−トリメチルヘキサン酸を1030g仕込み(カルボン酸基/水酸基=1.20)、窒素気流下、220℃で反応水を留去しつつ常圧で反応し、水酸基価が5.0mgKOH/g以下になるまで反応を続けた後、1〜5kPaの減圧下で未反応のカルボン酸を1時間かけて除去した。得られたエステルを室温まで冷却し、エステル粗生成物1831gを得た。
温度計、窒素導入管、攪拌機および冷却管と油水分離管を取り付けた3Lの4つ口フラスコに、ネオペンチルグリコールを316g、ペンタエリスリトールを170gと、2−エチルヘキサン酸を1914g仕込み(カルボン酸基/水酸基=1.20)、窒素気流下、240℃で反応水を留去しつつ常圧で反応し、水酸基価が5.0mgKOH/g以下になるまで反応を続けた後、1〜5kPaの減圧下で未反応のカルボン酸を1時間かけて除去した。得られたエステルを室温まで冷却し、エステル粗生成物1861gを得た。
温度計、窒素導入管、攪拌機および冷却管と油水分離管を取り付けた3Lの4つ口フラスコに、ペンタエリスリトールを507gと、n−ペンタン酸を757g、n−ヘプタン酸を757g、3,5,5−トリメチルヘキサン酸を379g仕込み(カルボン酸基/水酸基=1.20)、窒素気流下、モノカルボン酸の還流量に注意しながら徐々に昇温し、210℃で反応水を留去しつつ常圧で反応し、水酸基価が5.0mgKOH/g以下になるまで反応を続けた後、1〜5kPaの減圧下で未反応のカルボン酸を1時間かけて除去した。得られたエステルを室温まで冷却し、エステル粗生成物1824gを得た。
温度計、窒素導入管、攪拌機および冷却管と油水分離管を取り付けた3Lの4つ口フラスコに、ペンタエリスリトールを297gと、ジペンタエリスリトールを99gと、2−エチルヘキサン酸を1002g、3,5,5−トリメチルヘキサン酸を1002g仕込み(カルボン酸基/水酸基=1.20)、窒素気流下、250℃で反応水を留去しつつ常圧で反応し、水酸基価が5.0mgKOH/g以下になるまで反応を続けた後、1〜5kPaの減圧下で未反応のカルボン酸を2時間かけて除去した。得られたエステルを室温まで冷却し、エステル粗生成物1730gを得た。
上記の方法で得られたエステル粗生成物を以下に示す方法で精製処理を行い、冷凍機油用エステルを得た。
エステル粗生成物A200gを85℃まで昇温させて、エステルに10%水酸化カリウム水溶液を加えて30分間攪拌することで中和処理(エステルの酸価から算出されるアルカリ当量の1.5倍)を行い、静置分層の後、下層の水層を排出した。その後40gのイオン交換水によりエステルを3回水洗した。水洗後の廃液のpHが中性であることを確認した後、温度80℃の条件下で25質量%の亜硫酸水素ナトリウム水溶液を40g加え(エステル粗生成物に対して亜硫酸水素ナトリウムが純分換算で5質量%)、30分間攪拌した後、下層の水層を排出し、ついで40gのイオン交換水により攪拌水洗を行った。その後85℃、4kPaの条件の下で脱水し、活性白土、酸化アルミニウムをそれぞれ1g加え、85℃、4kPaの条件で2時間吸着処理した。最後に1ミクロンのフィルターを用いてろ過し、実施例1の精製物を得た。
エステル粗生成物B200gを85℃まで昇温させて、エステルに10%水酸化カリウム水溶液を加えて30分間攪拌することで中和処理(エステルの酸価から算出されるアルカリ当量の1.5倍)を行い、静置分層の後、下層の水層を排出した。その後40gのイオン交換水によりエステルを3回水洗した。水洗後の廃液のpHが中性であることを確認した後、温度85℃の条件下で20質量%の亜硫酸ナトリウム水溶液を40g加え(エステル粗生成物に対して亜硫酸ナトリウムが純分換算で4質量%)、30分間攪拌した後、下層の水層を排出し、ついで40gのイオン交換水により攪拌水洗を行った。その後85℃、4kPaの条件の下で脱水し、活性白土、酸化アルミニウムをそれぞれ1g加え、85℃、4kPaの条件で2時間吸着処理した。最後に1ミクロンのフィルターを用いてろ過し、実施例3の精製物を得た。
エステル粗生成物C200gを85℃まで昇温させて、エステルに10%水酸化カリウム水溶液を加えて30分間攪拌することで中和処理(エステルの酸価から算出されるアルカリ当量の1.5倍)を行い、静置分層の後、下層の水層を排出した。その後40gのイオン交換水によりエステルを3回水洗した。水洗後の廃液のpHが中性であることを確認した後、温度85℃の条件下で25質量%のピロ亜硫酸ナトリウム水溶液を40g加え(エステル粗生成物に対してピロ亜硫酸ナトリウムが純分換算で5質量%)、30分間攪拌した後、下層の水層を排出し、ついで40gのイオン交換水により攪拌水洗を行った。その後85℃、4kPaの条件の下で脱水し、活性白土、酸化アルミニウムをそれぞれ1g加え、85℃、4kPaの条件で2時間吸着処理した。最後に1ミクロンのフィルターを用いてろ過し、実施例6の精製物を得た。
エステル粗生成物D200gを85℃まで昇温させて、エステルに10%水酸化カリウム水溶液を加えて30分間攪拌することで中和処理(エステルの酸価から算出されるアルカリ当量の1.5倍)を行い、静置分層の後、下層の水層を排出した。その後40gのイオン交換水によりエステルを3回水洗した。水洗後の廃液のpHが中性であることを確認した後、温度85℃の条件下で30質量%の亜硫酸カリウム水溶液を40g加え(エステル粗生成物に対して亜硫酸カリウムが純分換算で6質量%)、30分間攪拌した後、下層の水層を排出し、ついで40gのイオン交換水により攪拌水洗を行った。その後85℃、4kPaの条件の下で脱水し、活性白土、酸化アルミニウムをそれぞれ1g加え、85℃、4kPaの条件で2時間吸着処理した。最後に1ミクロンのフィルターを用いてろ過し、実施例9の精製物を得た。
上記の製造工程で得られた各エステルについてシールドチューブ試験にて熱安定性を評価した結果を表1に示す。
Claims (1)
- 炭素数5から10のネオペンチルポリオールと、炭素数4から12の脂肪族カルボン酸を反応温度200℃以上で反応した後、150℃〜250℃、13kPa以下の減圧条件で、過剰のカルボン酸を減圧留去して得られるエステル粗生成物を、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩およびピロ亜硫酸塩から選ばれる一種または二種以上の塩類によって処理することを特徴とする、冷凍機油用エステルの製造方法。
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