润滑油基础油及其制备方法
【专利说明】润滑油基础油及其制备方法 发明领域
[0001] 本发明涉及一种生物质衍生的润滑油基础油及其制备方法。具体而言，本发明涉 及一种包含芳香酯润滑油的润滑油基础油及其制备方法。
[0002] 发明背景
[0003] 通常，制备矿物油衍生的润滑油基础油需要开采埋于地下的原油。从全球环境的 角度来看，以这样的方式制备矿物油衍生的润滑油基础油是将埋在地下的碳加入到地球表 面循环系统。使用的矿物油衍生的润滑油基础油可以通过燃烧移除或作为液体丢弃。在燃 烧过程中，将不会被另外加入的C0 2加入到表面循环系统。因为矿物油衍生的润滑油基础油 具有10%-30%的非常低的生物降解能力(基于CEC分析法），所以当作为液体丢弃时会造成 更严重的问题。矿物油衍生的润滑油基础油的剩余部分(即不降解部分)可被吸收到表面循 环系统中的生态系统从而造成各种问题。此外，从宏观的角度来看，决不能忽视存在于开采 以生产矿物油衍生的润滑油基础油的原油中、包括在表面循环系统中并引起麻烦的诸如硫 (S)、氮(N)、重金属等严重环境污染物的问题。
[0004] 与此相反，因为生物质来自于已经存在于表面循环系统中的动物或植物，所以在 生物质衍生的润滑油基础油的情况下，不发生将⑶ 2形式的碳加入至表面循环系统的问题， 也就是说，在这种情况下利用的是已经在表面循环系统中循环的碳。由于生物质衍生的润 滑油基础油本来具有至少70%或更高的生物降解性且呈现出接近100%的生物降解性；因 此，将使用后丢弃的生物质脂肪衍生的润滑油基础油燃烧或将其排放至大自然中对生态系 统几乎没有负面影响。当然，在整个制备过程中都不存在诸如S、N、重金属，芳烃等有毒物 质。
[0005] 因此，为了克服矿物油衍生的润滑油基础油具有的上述问题，提出了一种用于生 物质衍生的润滑油基础油的制备技术，该技术作为生产具有高生物降解性且不含有毒物质 (S、N、芳烃、重金属）的环保型润滑油的方法。
[0006] 此外，润滑油是80%基础油与20%添加剂的物理混合物。作为最显著确定润滑油 的诸如粘度、粘度指数、低温流动性等润滑性能的物质，基础油具有烃链结构且通过其结构 规整性、分子量等能确定主要的润滑性能。然而，根据应用，润滑油可能需要小范围的润滑 性能的改变，而当润滑油不满足润滑性能的某些标准时，可使用添加剂来补充任何润滑性 能的不足。这种添加剂的实例包括洗涤剂、分散剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、粘度指数改进 剂、降凝剂等。然而，大多数这样的添加剂包含芳香物质等，因此，具有与各自构成80%润滑 油的基础油可溶混差的问题。
[0007] 为了改进低温流动性和促进润滑油基础油和添加剂的混合，烷基萘被引入到传统 润滑油基础油中。然而，烷基萘是烷基和芳香化合物之间键合所制备的物质，因此具有生物 降解性低的问题。
[0008] 因此，立即需要开发润滑油基础油-其是高度可生物降解的且还能够抑制额外C02 温室气体的产生，因此其是环保型的，同时也保留了作为分散剂的优点和改进的低温流动 性的优点，传统润滑油基础油具有所有这些优点。
[0009] 发明概述
[0010] 本发明的一方面是提供一种与添加剂高度可混合的、具有优异的流动性和因其生 物降解性高而是环保型的润滑油基础油；以及一种用于制备润滑油基础油的方法，该方法 由于不产生诸如S、N、芳香族化合物、重金属等有毒物质，因此是环保型的，其中该方法也能 通过选择要引入酯化反应的合适的醇化合物容易地控制期望的润滑油基础油的物理性质。
[0011] 本发明的一方面涉及一种润滑油基础油。上述润滑油基础油包含下述化学式1所 示的芳香酯润滑油：
[0012][化学式1]
[0013]
[0014] 在上述化学式1中，R表示C16-C18烷基或链烯基，且Ar表示苯基、被C1-C4烷基或 C6-C10芳基取代的苯基、萘基、被C1-C4烷基或C6-C10芳基取代的萘基、蒽基或被C1-C4烷基 或C6-C10芳基取代的蒽基。
[0015] 在具体实例中，上述芳香酯润滑油可由下述化学式2或化学式3表示：
[0016] [化学式2]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] 在具体实例中，在上述润滑油基础油中，芳香酯润滑油(下述化学式1所示）的含量 可以是lwt%_40wt%。
[0021 ]在具体实例中，上述润滑油基础油的倾点可以为-40 °C至-5 °C、粘度(在100°C下） 可以为3.5〇5卜6.5〇5扒浊点可以为-40°(：至-5°(：。
[0022]本发明的另一方面涉及一种用于制备芳香酯润滑油的方法。上述方法包括将生物 质脂肪转化为脂肪酸、从脂肪酸中分离C16-C18饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸、以及使用芳香 醇基化合物酯化所分离的C16-C18饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，其中，所制备的芳香酯润滑 油由下述化学式1表示：
[0023][化学式1]
[0024]
[0025] 在上述化学式1中，R表示C16-C18烷基或链烯基，且Ar表示苯基、被C1-C4烷基或 C6-C10芳基取代的苯基、萘基、被C1-C4烷基或C6-C10芳基取代的萘基、蒽基或被C1-C4烷基 或C6-C10芳基取代的蒽基。
[0026] 在具体实例中，上述酯化可指上述脂肪酸的羧基和上述芳香醇基化合物的羟基之 间的酯化反应。
[0027] 在具体实例中，上述芳香醇基化合物可以是苯酚、被C1-C4烷基或C6-C10芳基取代 的苯酚、萘酚、被C1-C4烷基或C6-C10芳基取代的萘酚、蒽或被C1-C4烷基或C6-C10芳基取代 的蒽。
[0028]在具体实例中，上述酯化反应在酸性催化剂或碱性催化剂的存在下，在30°C_120 °C的反应温度下进行，其中上述酸性催化剂可以是纯度为95%或更高的硫酸(H2S04)、高氯 酸(HC10 4)、硝酸(HN03)或盐酸(HC1)，以及上述碱性催化剂可以是纯度为95%或更高的氢氧 化钾(Κ0Η)、氢氧化钠(NaOH)或甲醇钠(CH 30Na)。
[0029]在具体实例中，上述脂肪酸和上述酸性催化剂可以1:0.01-1: 20的重量比混合以 用于酯化反应。
[0030] 附图的简要说明
[0031] 图1示意性说明根据本发明的具体实例的用于制备润滑油基础油的方法中的酯化 反应机理。
[0032] 发明详述
[0033]以下，将更详细地描述本发明的实施方案。
[0034] 包含芳香酯润滑油的润滑油基础油
[0035] 根据本发明的具体实例的润滑油基础油可包含下述化学式1所示的芳香酯润滑 油。在本发明中，润滑油基础油被定义为芳香酯润滑油本身或包含芳香酯润滑油的润滑油 组分。
[0036] [化学式1]
[0037]
[0038] 在上述化学式1中，R表示C16-C18烷基或链烯基，且Ar表示苯基、被C1-C4烷基或 C6-C10芳基取代的苯基、萘基、被C1-C4烷基或C6-C10芳基取代的萘基、蒽基或被C1-C4烷基 或C6-C10芳基取代的蒽基。
[0039] 由上述化学式1表示的芳香酯润滑油衍生自生物质，并且其在润滑油基础油中既 可作为分散剂(其可使基础油更能与添加剂混合)也可作为降凝剂(其通过降低倾点可改进 流动性）。
[0040] 如上所述，本发明的润滑油基础油的组成可包含上述化学式1所示的芳香酯润滑 油或其可通过使上述化学式1所示的芳香酯润滑油与传统润滑油基础油以一定比例混合而 制备。
[0041] 具体而言，上述化学式1所示的芳香酯润滑油的含量可以是润滑油组合物的总重 量的lwt%-40wt %。当芳香酯润滑油的含量落入上述范围中时，可以预期润滑油基础油具 有满足润滑油性能标准的性能。当含量高于40wt %时，粘度和粘度指数变得不够低，从而使 润滑油基础油难以用作润滑油，而当含量小于lwt%时，不能预期只有芳香酯润滑油才有的 润滑性能和混合性能。
[0042] 具体而言，上述化学式1所示的芳香酯润滑油可以是下述化学式2所示的芳香酯化 合物或下述化学式3所示的芳香酯化合物。当化学式1中的R是这样的烷基时，可确保更好的 氧化稳定性。
[0043] [化学式2]
[0044]
[0045]
[0046]
[0047] 根据本发明的具体实例的润滑油基础油的倾点可以为-40°C至_5°C，粘度(在100 °C下）可以为3.5cSt-6.5