麻、藻、小麦胚芽、豆、大麻、棕榈 和棕榈仁的油，棕榈油精，及其混合物组成的组。更特别地，所述至少一种植物油可包括棕 榈油。在本发明的一个特别的方面，所述至少一种植物油可包括棕榈油精。在本发明的一 个特别的方面，所述至少一种植物油可包括棕榈仁油。在本发明的一个特别的方面，所述至 少一种脂肪酸可以源自分级的棕榈脂肪酸馏出物（PFAD)。在本发明的一个特别的方面，所 述至少一种脂肪酸可以源自分级的棕榈油精。在本发明的一个特别的方面，所述至少一种 脂肪酸可以源自棕榈仁脂肪酸馏出物（PFKAD)。在本发明的一个特别的方面，所述至少一种 动物脂肪选自由鱼油、牛油、鸭脂及其混合物组成的组。
[0099] 特别地，本发明的方法优选利用从氧化臭氧分解过程产生的臭氧酸。更特别地，月旨 肪酸，优选源自植物油和/或动物油的脂肪酸，首先进行氧化裂解，使得所有双键裂解并转 化成羧酸基团。在源自植物油或动物油的不饱和脂肪酸的氧化裂解中，产生二酸（壬二酸） 和一元酸的混合物（该混合物被称为臭氧酸）。
[0100] 根据本发明的一个方面，一种或多种脂肪酸，例如多种或混合的脂肪酸，可以与臭 氧反应而产生臭氧酸的混合物。所得到的臭氧酸或者臭氧酸的混合物可以包含二酸和一元 酸化合物。特别地，臭氧酸（的混合物）可以具有对应于二酸的摩尔数与一元酸的摩尔数 之比的双官能/单官能比（DMR)。然后用伯多元醇，例如但不限于新戊二醇（NPG)、三羟甲 基丙烷（TMP)、季戊四醇（PE)、二三羟甲基丙烷和二季戊四醇等使臭氧酸酯化，以形成酯多 元醇。所得到的酯多元醇然后与至少一种羧酸酯化，以产生一类独特的适合用作润滑剂基 料的酯多元醇酯。
[0101] 图4示出代表性脂肪酸的氧化裂解产生特定的臭氧酸混合物。在该图中，油酸转 化为壬二酸和壬酸（pelargonic acid，nonanoic acid);亚油酸转化为壬二酸、己酸和乙 酸，和亚麻酸转化为壬二酸、乙酸和丙酸。乙酸在结合的氧化臭氧分解反应条件下由丙二酸 的脱羧反应形成。饱和脂肪酸如棕榈酸和硬脂酸保持不变。
[0102] 甘油三酯如棕榈油、棕榈脂肪酸馏出物（PFAD)和棕榈仁脂肪酸馏出物（PKFAD)或 它们的烷基酯可以水解以产生充当氧化臭氧分解原料的脂肪酸。
[0103] 甘油三酯的例子包括植物油和动物脂肪。特别地，甘油三酯可以选自棕榈油、油 精、大豆油、红花油、亚麻籽油、玉米油、葵花油、橄榄油、低芥酸菜籽油、芝麻油、棉籽油、芥 子油、亚麻荠油、麻风树油、花生油、椰子油、油菜籽油、乌桕油、桐油、蓖麻油、藻油、小麦胚 芽油、豆油、大麻油、鱼油、牛油或鸭脂等，以及其混合物。
[0104] 脂肪酸的来源包括棕榈脂肪酸馏出物、分级的棕榈脂肪酸馏出物、棕榈仁脂肪酸 馏出物、分级的棕榈仁脂肪酸馏出物、磷脂、大豆油脂肪酸酯、棕榈油脂肪酸酯、磷脂等，或 其混合物或级分。
[0105] 图2显示简化框图，示出经由分级的脂肪酸的臭氧分解形成臭氧酸混合物而产生 酯多元醇的常规方法。脂肪酸由甘油三酯或脂肪酸酯原料的水解形成。常规方法的第二步 骤是臭氧酸用过量的伯多元醇（典型地为TMP或甘油）酯化，以形成产物酯多元醇。
[0106] 在图3中，根据本发明的一个方面，臭氧酸和任选的单官能羧酸（一元酸）的混 合物用伯多元醇如TMP酯化，以形成酯多元醇。"伯多元醇"是指具有两个以上的羟基、可 在各种过程中用作反应物的多元醇。例如，伯多元醇可以在臭氧分解过程中在生成仲多元 醇时使用其至少一个羟基与脂肪酸组分形成酯键而作为反应物，或者在氧化酸（oxidation acid)的酯化过程中作为反应物。伯多元醇可以包括甘油、双甘油、乙二醇、二甘醇、1，2-丙 二醇、双（1，2_丙二醇）、2_甲基-1，3-丙二醇（2-MePG);三羟甲基丙烷（TMP);二-三羟甲 基丙烷（Di-TMP);新戊二醇（NPG);季戊四醇（PE);二季戊四醇（diPE);和山梨糖醇。
[0107] 本发明的酯多元醇酯可广泛用于润滑剂基料。
[0108] -元酸的实例包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸、癸 酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸以及其混合物。
[0109] 根据本发明的一个方面，本发明的酯多元醇和酯多元醇酯可包含支链伯多元醇。 支链伯多元醇在抑制（特别是来自棕榈原料的）烃链中的相分离是有效的，因为棕榈原 料含有大量引起相分离的饱和脂肪酸。支链伯多元醇的实例是以下所示的三羟甲基丙烷 (TMP)〇
[0111] 支链伯多元醇可选自1，2-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇（2-MePG)、三羟甲基丙烷 (TMP)、二-三羟甲基丙烷（Di-TMP)或新戊二醇（NPG)。在臭氧酸的酯化之后，用羧酸酯化 产物酯多元醇，以产生酯多元醇酯。
[0112] 特别地，酯多元醇酯可具有重复基团（RC02R'），其中R代表源自臭氧酸的棕榈酸 酯、硬脂酸酯、己酸酯、壬酸酯（nonanoate, pelargonate)、丙酸酯和壬二酸酯（作为二酯）。 R'源自伯多元醇。
[0113] 因此，在一个实施方案中，酯多元醇酯可以是直链结构。在另一个实施方案中，酯 多元醇酯可以是支链结构。两者均可包含支链伯多元醇。酯支链多元醇酯的结构阻碍烃链 的密堆积，从而抑制结晶。
[0114] 根据本发明任何方面的酯化反应可由乙二酸锡或氧化锡催化剂催化。
[0115] 在本发明的一个方面，润滑剂组合物是由预期可由一系列含脂肪酸的原料氧化臭 氧分解产生的"合成"臭氧酸的混合物来制备的。已知如美国专利2, 813, 113和相关专利 指出的，脂肪酸的氧化臭氧分解导致各脂肪酸在经历氧化裂解之前原本包含的双键的两个 碳原子的每一者处产生羧酸官能度（carboxylic acid functionality)。从选定的各脂肪 酸的氧化臭氧分解产生的各臭氧酸的实例示于图3。这种知识允许人们计算和预计从任何 脂肪酸原料组合物的氧化臭氧分解所得的二酸壬二酸和所有一元酸的特定百分比。因此， 本文中所描述的所有润滑剂组合物从预期由一系列含脂肪酸的原料的氧化臭氧分解产生 的特定二酸和一元酸来制备。不同的臭氧酸组合物通过使用购买的高纯度化合物将计算量 的二酸（例如壬二酸）和一元酸混合在一起而制备。我们把这些"合成的"臭氧酸混合物 称为模拟臭氧酸（simulated ozone acids)。两组特定的模拟臭氧酸广泛地用于开发，并 且它们来源于PFAD和Edenor OL-72。（a)PFAD表示预期来自棕榈油脂肪酸馏出物的臭氧 酸（12%棕榈酸、1. 5%肉豆蔻酸、68%油酸和16%亚油酸），其得到0. 71的DMR，（b)Edenor 0L-72表示预期来自已经纯化而含有标称72%油酸和特定组成的油精的臭氧酸混合物，组 成模拟为含有75. 6%油酸、11. 4%亚油酸、4. 41%棕榈酸、2. 8%硬脂酸和4. 5%肉豆蔻酸， 从而产生DMR为0. 762的臭氧酸。
[0116] 这种方法的一个优点是，我们能够制备预计从全世界任何可得的脂肪酸原料得到 的特定臭氧酸组合物。另一方面，只有一种臭氧酸组合物是可商购的，并且那种组合物由纯 化的牛油所获得的特定脂肪酸混合物的氧化臭氧分解而产生。
[0117] 用于制备酯多元醇的一种特定的模拟臭氧酸混合物是预计从棕榈类脂肪酸的氧 化臭氧分解所获得的混合物。源自PFAD、分级的PFAD、棕榈仁脂肪酸馏出物（PKFAD)的模 拟臭氧酸混合物以及源自部分纯化的油精如Edenor 0L-72(由Emery Oleochemicals生 产）的臭氧酸混合物的组合物，预计可知各原料的特定脂肪酸组成。Edenor 0L-72是含有 约72%油酸含量的脂肪酸混合物。任何具有高油酸含量的合适的脂肪酸混合物可用作臭氧 酸的原料。优选使用具有高油酸百分比的臭氧酸混合物，因为它导致饱和脂肪酸的百分比 较低。
[0118] 本发明的润滑剂基料具有改进的物理性能，如粘度、倾点和分子量。使对多元醇结 构的改变与性能特性上的差异相关联是本发明的特征。通过改变组成要素，例如添加的臭 氧分解原料、伯多元醇和任何其它酸的量和组成，我们可调节酯多元醇酯、以至润滑剂基础 油的性质。这些组成要素的特定组合建立被称为羧酸双官能与单官能比（DMR)和羟基与羧 基比（HCR)的关键参数，其决定中间体酯多元醇的结构。
[0119] 这些选择性的比率对于提供润滑剂基料的低温流动性、热稳定性和更广的粘度曲 线的优异性能方面的独特特点是关键的因素。臭氧酸的双官能与单官能比（DMR)对于实现 所期望的多元醇酯分子量，从而导致实现目标酯多元醇酯的粘度和挥发性是关键的。还发 现酯多元醇酯的粘度、挥发性和分子量依赖于反应混合物（例如臭氧酸和可能添加的任何 额外的酸）的DMR。这证明对于高性能润滑剂的应用，就酯多元醇酯的使用而言是非常重要 的。
[0120] 本发明还将表明，改变羟基与羧基比（HCR)对于调节酯多元醇酯的粘度具有效 果。
[0121] 本发明的一个目的是阐明酯多元醇酯的粘度、倾点和/或挥发性的变化，和这些 性质对它们所源自的酯多元醇的组成性质的依赖性。影响酯多元醇和酯多元醇酯的粘度的 主要因素是用于制备酯多元醇的臭氧酸混合物的DMR。DMR是亦可包括按需添加的一元酸 的臭氧酸或臭氧酸混合物中二酸与一元酸的摩尔量之比。使用较高DMR的原料导致酯多元 醇和酯多元醇酯的粘度增加且挥发性降低。相反地，原料的DMR降低，导致酯多元醇组分的 分子量降低，导致酯多元醇和酯多元醇酯的粘度降低且挥发性增加。
[0122] 图5显示多元醇酯TMP三油酸酯（上部）、通过选定的臭氧酸与TMP的酯化反应形 成的润滑剂酯多元醇基础油前体（中部）和通过酯多元醇润滑剂基础油前体的酯化反应形 成的酯多元醇酯（底部）的结构。图5中的中部结构是在本发明中臭氧酸与伯多元醇TMP 的两步转化的第一步骤之后形成的润滑剂基础油前体。图5中的底部结构是在用封端一元 酸（capping monoacids)将酯多元醇酯化后形成的本发明的润滑剂基础油或者酯多元醇 酯。在本实施例中，酯多元醇的羟基被壬酸（nonanoic acid，也命名为pelargonic acid) 酯化。壬酸是在用于制备酯多元醇酯的两步法中的第二酯化步骤中使用的典型的封端一元 酸。壬酸也可包括在用于本发明的一步酯化法的反应混合物当中。最终的结构是酯多元醇 酯，其用作润滑剂基础油。
[0123] DMR是控制润滑剂基料的粘度和挥发性的关键参数。由于从不饱和脂肪酸的氧化 臭氧分解得到的唯一双官能酸是壬二酸，可以看出，原料不饱和度水平越高，DMR比将越高； 原料不饱和度水平越低，DMR比将越低。基于分级的PFAD的组成，从分级的PFAD的氧化臭 氧分解产生的臭氧酸组合物的DMR是0. 71。通过比较，从大豆油脂肪酸的氧化臭氧分解产 生的臭氧酸的DMR值为1. 51，这是由于大豆油中不饱和度水平增加。通过添加一元酸可按 需将任何臭氧酸组合物的DMR下调，以获取适合润滑剂基料的多元醇组成范围。通常，增加 的DMR值表示增加的壬二酸量，其有利于在三官能或更高官能度的伯多元醇存在下形成更 高分子量的结构和更加交联的结构。这些分子效应导致较高的粘度和较低的挥发性。
[0124] 在酯多元醇中，伯多元醇羟基官能度相对于可用的羧基官能度的量增加，导致酯 化后HCR值增加和羟基官能度增加。因此，如HCR增加所测得的的伯多元醇相对于羧基官 能度的量越高，