一种用于金属缓蚀的1-辛基膦酸的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学品制备技术领域，更具体地说，涉及一种用于金属缓蚀的1-辛基膦酸的合成方法。
【背景技术】
[0002]金属加工润滑液是指用于金属及其合金在切削、研磨、冲压、乳制和拉拔等各种加工过程所使用的润滑剂，主要包括金属切削润滑剂、塑性加工润滑剂和防锈润滑油脂等。大多数的金属加工润滑剂有以下作用:控制摩擦，减少磨损；热量控制；对金属表面形成良好的缓蚀保护，改善金属表面质量，提高光洁度。1-辛基膦酸因为具有优良的缓蚀以及润滑、极压性能，可以添加在润滑剂中。特别是对于有色金属，有色金属长时间处在碱性条件下容易变色，使金属失去原有的光泽，而1-辛基膦酸可用于铝、镁、锌等金属的加工润滑液中，用作抗腐蚀剂，可防止金属变色；因此，对于1-辛基膦酸的研究对目前有色金属加工润滑的发展具有重要意义。
[0003]经过实验研究发现，1-辛基膦酸对金属缓蚀效果较好，性能优异，但现有技术中难以查询到相关的制备技术，致使1-辛基膦酸在加工润滑液中作为金属缓蚀剂还没有得到大规模推广应用。
[0004]中国专利申请号:201410577208.X，申请日:2014年10月27日，该申请案公开了一种催化合成异辛基膦酸二异辛酯的方法，膦酸二异辛酯与乙醇钠反应得到膦酸二异辛酯钠，膦酸二异辛酯钠再与氯代异辛烷在碘的碱金属盐催化下，在150?160°C反应2?4h，然后皂化、分液、蒸馏得到目标产物异辛基膦酸二异辛酯。该方案对异辛基膦酸二异辛酯的制备做了说明，但无法从中了解如何制备辛基膦酸，无法满足对有色金属润滑剂制备的需求。
【发明内容】
[0005]1.发明要解决的技术问题
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中缺少有效制备高收得率1-辛基膦酸的不足，提供了一种用于金属缓蚀的1-辛基膦酸的合成方法，本发明的技术方案，以1-溴辛烷和亚磷酸三乙酯为原料制备1-辛基膦酸，反应条件温和，反应过程易于控制，产品收得率高，而且反应物可在反应后回收利用，不会造成环境污染和原料浪费。
[0007]2.技术方案
[0008]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0009]本发明的一种用于金属缓蚀的1-辛基膦酸的合成方法，包括以下步骤:
[0010](I)室温下将1-溴辛烷与催化剂按比例搅拌混合，再升温至70?90°C，然后将亚磷酸三乙酯滴加进反应体系，反应放热，控制温度在70?120°C，滴加时间为2?3h ;滴加完成后，将体系温度升至130?160°C，保温2?4h继续进行反应；
[0011](2)步骤(I)反应结束后，将体系降温至60?80°C，向反应器中滴加溴化氢水溶液，滴加时间为0.5?Ih ;然后升温至回流，保持2?4h进行反应；
[0012](3)待步骤(2)反应结束后，先在常压下将反应体系中的溴化氢水溶液蒸出，再抽真空将反应中过量的1-溴辛烷蒸出；
[0013](4)蒸馏结束后，降至室温，将正己烷与水按比例投入反应器中，萃取分液；将下层水相分离，上层油相在常压、70?85°C下蒸出正己烷，即制得1-辛基膦酸。
[0014]作为本发明更进一步的改进，步骤(I)中1-溴辛烷与亚磷酸三乙酯的摩尔比为
1.2:1 ?2.5:1 ο
[0015]作为本发明更进一步的改进，所述催化剂为A1C13、FeCl3中的一种或两种。
[0016]作为本发明更进一步的改进，所述催化剂用量为1-溴辛烷和亚酸三乙酯质量之和的0.5%?2.0%。
[0017]作为本发明更进一步的改进，步骤(2)中溴化氢水溶液的浓度为35%?42%，溴化氢与亚磷酸三乙酯的摩尔比为2.0:1?2.5:1。
[0018]作为本发明更进一步的改进，步骤(3)中在105?120°C条件下馏分溴化氢水溶液；在90?100°C、真空度2.5?4.5kPa条件下蒸出反应体系中过量的1_溴辛烷。
[0019]作为本发明更进一步的改进，步骤(3)的萃取中正己烷与水的体积比为5:1?6:1。
[0020]3.有益效果
[0021]采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0022](I)本发明的一种用于金属缓蚀的1-辛基膦酸的合成方法，反应原料成本低、易取得，而且反应后能够回收再利用，既有助于环境保护，又不会造成浪费；
[0023](2)本发明的一种用于金属缓蚀的1-辛基膦酸的合成方法，使用路易斯酸催化反应，然后在酸性条件下水解制备1-辛基膦酸，该合成方法的工艺简单，反应条件温和，经后期取样检测发现1-辛基膦酸的收得率及色谱纯度均很高。
【具体实施方式】
[0024]为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。
[0025]实施例1
[0026]室温下将1.2mol 1-溴辛烷投入至100ml烧瓶中，加入2.0g三氯化铁，搅拌均匀，再升温至75°C，滴加1.0mol亚磷酸三乙酯，反应放热，温度控制在75?110°C之间，
2.0h滴加完成。滴加结束之后，升温至150°C，保温2h继续进行反应。反应结束后，降温至700C，将405.0g浓度为40%的溴化氢水溶液滴加进反应体系，30min滴加完。滴加完成后，升温至回流状态下保持2h继续进行反应。反应结束后，先在常压下115°C将溴化氢水溶液蒸出，回收这些溴化氢水溶液；在真空度2.92kPa，93°C条件下，蒸出1_溴辛烷；然后降至室温，将体积比为5:1的正己烷与水的混合溶液倒入反应器中，搅拌后全部倒入分液漏斗，萃取分液；将下层水相液体回收，上层油相再转移至烧瓶中，在常压、70°C下将正己烷蒸出，回收这些正己烷，即得到1-辛基膦酸；该反应的产率为90.9%;取样分析，产品的色谱纯度为97.
[0027]实施例2
[0028]室温下将1.2moll-溴辛烷投入至100ml烧瓶中，加入3.60g三氯化铁，搅拌均匀，再升温至75°C，滴加1.0mol亚磷酸三乙酯，反应放热，温度控制在75?115°C之间，2.5h滴加完成。滴加结束之后，升温至160°C，保温3h继续进行反应。反应结束后，降温至70°C，将405.0g浓度为40%的溴化氢水溶液滴加进反应体系，50min滴加完。滴加完成后，升温至回流状态下，保持3h进行反应。反应结束后，先在常压下115°C将溴化氢水溶液蒸出，回收这些溴化氢水溶液；在真空度4.5kPa，100°C条件下蒸出1-溴辛烷；然后降至室温，将体积比为5.5:1的正己烷与水的混合溶液倒入反应器中，搅拌后全部倒入分液漏斗，萃取分液；将下层水相液体回收，上层油相再转移至烧瓶中，在常压、80°C下将正己烷蒸出，回收这些正己烷，即得到1-辛基膦酸；该反应的产率为91.7%;取样分析，产品的色谱纯度为 97.4%。
[0029]实施例3
[0030]室温下将1.2mol 1-溴辛烷投入至100ml烧瓶，加入7.20g三氯化铁，搅拌均匀，再升温至80°C，滴加l.0mol亚磷酸三乙酯，温度控制在80?110°C之间，3.0h滴加完成。滴加结束后，升温至150°C，保温4h继续进行反应。反应结束后，