专利名称：一种二氧化碳制备棉籽油碳酸酯润滑基础油的方法
技术领域：
本发明涉及一种二氧化碳制备棉籽油碳酸酯润滑基础油的方法，该方法在无溶剂条件下以季铵盐为催化剂，环氧棉籽油与CO2加成制备棉籽油碳酸酯润滑基础油。
背景技术：
矿物基润滑油因其成熟的工艺和低廉的价格占据了润滑油市场的很大份额，但是在其生产、使用和排放过程中由于泄漏、溢出和渗透等造成的环境污染越来越严重，而具有生物降解性的生物基润滑油因其可再生，对环境友好，符合可持续发展要求而受到人们的广泛关注。五元环状碳酸酯是一类很重要的化学产品和化学中间体。与其它化学品的合成方法一样，五元环碳酸酯的合成技术经历了由落后逐步变先进的过程。最早工业化制备五元环碳酸酯是采用光气法，除原料光气有剧毒外，副产物盐酸腐蚀设备，该法已被禁止使用。也可通过酯交换法制备五元环碳酸酯，但受反应经济性和催化剂腐蚀性的制约，酯交换法也逐渐被淘汰。CO2与二醇反应亦可制备五元环碳酸酯，但生成的水不易除去，从而抑制了反应向正反应方向进行，制约了产物的收率。目前工业上制备五元环碳酸酯主要采用环氧化合物和CO2的直接加成法，此方法无副产物生成，若反应过程中不使用有机溶剂，则是符合绿色化学标准的原子经济型反应。环氧化合物和CO2的直接加成法制备相应的环状碳酸酯应用到生物基润滑油领域，在无溶剂条件下，用生物基环氧油和CO2反应制备生物基碳酸酯，研究生物基碳酸酯的理化性质，考察其在润滑基础油领域的应用前景将是一项十分有意义的技术和研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化碳制备棉籽油碳酸酯润滑基础油的方法，该方法是在无溶剂条件下以季铵盐为催化剂，用环氧棉籽油与CO2加成制备棉籽油碳酸酯润滑基础油，将环氧棉籽油和催化剂季铵盐加入带有磁性搅拌子的高压釜中，密闭高压釜后抽真空除去环氧棉籽油中的溶解氧，然后将高压釜放入带有磁力搅拌的油浴锅中，搅拌，加热，达到反应温度后，冲入CO2气体，继续反应，待反应结束后，用冰浴充分冷却后，缓慢排出CO2气体，开釜，加入有机溶剂溶解棉籽油碳酸酯，倒入分液漏斗，用温水洗涤以除去催化剂，抽除溶剂后得到终产物棉籽油碳酸酯润滑基础油，再用常规方法将最终产物进行润滑油性质测试。本发明所述的一种二氧化碳制备棉籽油碳酸酯润滑基础油的方法，按下列步骤进行:a、将环氧棉籽油和催化剂季铵盐为四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或四辛基溴化铵加入带有磁性搅拌子的高压釜中，密闭高压釜后抽真空30分钟以除去环氧棉籽油中的溶解氧；b、将高压釜放入带有磁力搅拌的油浴锅中， 搅拌并加热至温度100-160°C，达到反应温度后，冲入CO2气体Ι-lOMPa，压力降低后重新补充CO2气体，反应时间2_24小时；C、待反应结束后，用冰浴充分冷却后，缓慢排出CO2气体，开釜，加入有机溶剂为乙酸乙酯或石油醚溶解棉籽油碳酸酯，将加入溶剂后的釜料倒入分液漏斗，用温水洗涤3-6次以除去催化剂，抽除溶剂后得到终产物棉籽油碳酸酯润滑基础油。步骤a中的环氧棉籽油中的环氧基和催化剂季铵盐的摩尔比为16-100:1。步骤b中CO2气体的纯度为工业级。步骤c中有机溶剂和温水的体积比为1:1。
图1为本发明环氧棉籽油和棉籽油碳酸酯的热重曲线图，其中虚线代表环氧棉籽油，实线代表棉籽油碳酸酯。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明做进一步说明，但不仅限于所描述的实施例；实施例1将环氧棉籽油IOOg和催化剂四丁基溴化铵1.5g (即环氧棉籽油中环氧基与催化剂四丁基溴化铵的摩尔比为100:1)，加入带有磁性搅拌子的高压釜中，密闭高压釜后抽真空30分钟以除去环氧棉籽油中的溶解氧；将高压釜放入带有磁力搅拌的油浴锅中，搅拌并加热至温度100°C，达到反应温度后，冲入工业级CO2气体3MPa，压力降低后重新补充CO2气体，反应时间为6小时；待反应结束后，用冰浴充分冷却后，缓慢排出CO2气体，开釜，按体积比为1:1加入有机溶剂和温水，将有机溶剂乙酸乙酯溶解棉籽油碳酸酯，倒入分液漏斗，用温水洗涤3次，除去催化剂四丁基溴化铵，抽除溶剂后得到终产物棉籽油碳酸酯润滑基础油，再由滴定法测得环氧值，计算得到环氧棉籽油的转化率为25%。实施例2将环氧棉籽油IOOg和催化剂季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵4.6g (环氧棉籽油中环氧基与催化剂十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为28:1)加入带有磁性搅拌子的高压釜中，密闭高压釜后抽真空30分钟以除去环氧棉籽油中的溶解氧；将高压釜放入带有磁力搅拌的油浴锅中，搅拌并加热至120°C，达到反应温度后，冲入工业级CO2气体IMPa，压力降低后重新补充CO2气体，反应时间为10小时；待反应结束后，用冰浴充分冷却后，缓慢排出CO2气体，开釜，按体积比为1:1加入有机溶剂和温水，将有机溶剂石油醚溶解棉籽油碳酸酯，倒入分液漏斗，用温水洗涤4次，除去催化剂十六烷基三甲基溴化铵，抽除溶剂后得到终产物棉籽油碳酸酯润滑基础油，再由滴定法测得环氧值，计算得到环氧棉籽油的转化率为55%。实施例3将环氧棉籽油IOOg和催化剂季铵盐为四丁基溴化铵5.9g (环氧棉籽油中环氧基与催化剂四丁基溴化 铵的摩尔比为16:1)加入带有磁性搅拌子的高压釜中，密闭高压釜后抽真空30分钟以除去环氧棉籽油中的溶解氧；将高压釜放入带有磁力搅拌的油浴锅中，搅拌并加热至140°C，达到反应温度后，冲入工业级CO2气体6MPa，压力降低后重新补充CO2气体，反应时间为24小时；待反应结束后，用冰浴充分冷却后，缓慢排出CO2气体，开釜，按体积比为1:1加入有机溶剂和温水，将有机溶剂石油醚溶解棉籽油碳酸酯，倒入分液漏斗，用温水洗涤5次，除去催化剂四丁基溴化铵，抽除溶剂后得到终产物棉籽油碳酸酯润滑基础油，再由滴定法测得环氧值，计算得到环氧棉籽油的转化率为99.9%。实施例4将环氧棉籽油IOOg和催化剂季铵盐为四辛基溴化铵4.7g (环氧棉籽油中环氧基与催化剂四辛基溴化铵的摩尔比为20:1)加入带有磁性搅拌子的高压釜中，密闭高压釜后抽真空30分钟以除去环氧棉籽油中的溶解氧；将高压釜放入带有磁力搅拌的油浴锅中，搅拌并加热至160°C，达到反应温度后，冲入工业级CO2气体至lOMPa，压力降低后重新补充CO2气体，反应时间为18小时；待反应结束后，用冰浴充分冷却后，缓慢排出CO2气体，开釜，按体积比为1:1加入有机溶剂和温水，将有机溶剂乙酸乙酯溶解棉籽油碳酸酯，倒入分液漏斗，用温水洗涤6次，除去催化剂四辛基溴化铵，抽除溶剂后得到终产物棉籽油碳酸酯润滑基础油，再由滴定法测得环氧值，计算得到环氧棉籽油的转化率为75%。实施例5通过实施例1-4所述方法获得的棉籽油碳酸酯润滑基础油，经理化性质测试，主要包括:倾点、闪点、运动粘度、粘度指数以及氧化安定性、抗磨性能和极压性能的测试其结果见表1,2,3:
表I样品理化性质测试结果
权利要求
1.一种二氧化碳制备棉籽油碳酸酯润滑基础油的方法，其特征在于按下列步骤进行: a、将环氧棉籽油和催化剂季铵盐为四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或四辛基溴化铵加入带有磁性搅拌子的高压釜中，密闭高压釜后抽真空30分钟以除去环氧棉籽油中的溶解氧； b、将高压釜放入带有磁力搅拌的油浴锅中，搅拌并加热至温度100-160°C，达到反应温度后，冲入CO2气体Ι-lOMPa，压力降低后重新补充CO2气体，反应时间2_24小时； C、待反应结束后，用冰浴充分冷却后，缓慢排出CO2气体，开釜，加入有机溶剂为乙酸乙酯或石油醚溶解棉籽油碳酸酯，将加入溶剂后的釜料倒入分液漏斗，用温水洗涤3-6次以除去催化剂，抽除溶剂后得到终产物棉籽油碳酸酯润滑基础油。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a中的环氧棉籽油中的环氧基和催化剂季铵盐的摩尔比为10-100:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b中CO2气体的纯度为工业级。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中有机溶剂和温水的体积比为1:1。
全文摘要
本发明涉及一种二氧化碳制备棉籽油碳酸酯润滑基础油的方法，该方法是在无溶剂条件下以季铵盐为催化剂，用环氧棉籽油与CO2加成制备棉籽油碳酸酯润滑基础油，将环氧棉籽油和催化剂季铵盐加入带有磁性搅拌子的高压釜中，密闭高压釜后抽真空除去环氧棉籽油中的溶解氧，然后将高压釜放入带有磁力搅拌的油浴锅中，搅拌，加热，达到反应温度后，冲入CO2气体，继续反应，待反应结束后，用冰浴充分冷却后，缓慢排出CO2气体，开釜，加入有机溶剂溶解棉籽油碳酸酯，倒入分液漏斗，用温水洗涤以除去催化剂，抽除溶剂后得到终产物棉籽油碳酸酯润滑基础油，再用常规方法将最终产物进行润滑油性质测试。
文档编号C10M109/02GK103173291SQ20131011877
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者吾满江·艾力, 罗燕平, 侯震山, 何珍红, 张乐涛 申请人:中国科学院新疆理化技术研究所