本发明涉及化工技术领域，更具体地说，是涉及一种季戊四醇四元酸酯的制备方法。
背景技术：
季戊四醇四元酸酯是一种重要的新戊基多元醇酯，由于其酯基数量多且季碳原子的β位上没有氢原子，可与羟基氧形成六元环共振结构，而具有良好的氧化安定性、热稳定性、低温流动性和黏温性能，广泛用于航空润滑油、汽车润滑剂、空气压缩机油和抗燃液压油等领域。
季戊四醇四元酸酯的合成方法主要有酯化法、酰氯法和酯交换法，其中，酯化法具有工艺简单、成本低等优点，成为本领域最常用的合成方法。目前，现有技术公开的酯化法为了使酯化反应完全，均采用过量的脂肪酸，同时酯化反应产物中还残留有催化剂和少量半酯，为保证产品性能要求，需要通过以过滤、减水洗和蒸馏为主要方式精制处理工艺去除体系中的杂质。
但是，上述酯化法不仅工艺复杂，而且经过减水洗过程后，可能因少量碱的残留会引起季戊四醇四元酸酯在高温下分解，影响产品的高温性能，给产品的综合性能带来新的负面影响。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种季戊四醇四元酸酯的制备方法，能够提高季戊四醇四元酸酯的高温性能。
本发明提供了一种季戊四醇四元酸酯的制备方法，包括以下步骤：
a)将季戊四醇、脂肪酸与催化剂混合，进行酯化反应，得到季戊四醇四元酸酯粗品；
b)将季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂混合，进行精制处理，得到季戊四醇四元酸酯。
优选的，步骤a)中所述脂肪酸选自碳原子数为1～10的饱和脂肪酸中的一种或多种。
优选的，步骤a)中所述催化剂包括草酸亚锡、氧化亚锡和固体酸SO42-/Al2O3中的一种或多种。
优选的，步骤a)中所述季戊四醇、脂肪酸与催化剂的用量比为1mol：(4～5)mol：(2～6)g。
优选的，步骤a)中所述酯化反应的温度为120℃～220℃，真空度为-0.095MPa～-0.03MPa，反应时间为3h～8h。
优选的，步骤b)中所述季戊四醇四元酸酯粗品的酸值为0.1mgKOH/g～0.5mgKOH/g。
优选的，步骤b)中所述固体吸附剂包括活性白土、氧化铝、水滑石、4A分子筛、5A分子筛、无机硅胶和活性炭负载型固体碱中的一种或多种。
优选的，步骤b)中所述季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂的质量比为1：(0.5％～5％)。
优选的，步骤b)中所述精制处理的过程具体为：
将季戊四醇四元酸酯粗品和固体吸附剂的混合物搅拌后过滤，得到季戊四醇四元酸酯。
优选的，所述搅拌的温度为70℃～140℃，时间为0.5h～3h。
本发明提供了本发明提供了一种季戊四醇四元酸酯的制备方法，包括以下步骤：a)将季戊四醇、脂肪酸与催化剂混合，进行酯化反应，得到季戊四醇四元酸酯粗品；b)将季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂混合，进行精制处理，得到季戊四醇四元酸酯。与现有技术相比，本发明提供的制备方法能够有效去除反应体系中的杂质，从而使制备得到的季戊四醇四元酸酯具有良好的高温性能。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的季戊四醇四元酸酯杂质元素含量小于1ppm，且氧化性能更好，同样基础油，起始氧化温度提高了10℃以上。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单，无废液和废固产生，并且产品外观得到明显改善。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种季戊四醇四元酸酯的制备方法，包括以下步骤：
a)将季戊四醇、脂肪酸与催化剂混合，进行酯化反应，得到季戊四醇四元酸酯粗品；
b)将季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂混合，进行精制处理，得到季戊四醇四元酸酯。
本发明首先将季戊四醇、脂肪酸与催化剂混合。在本发明中，所述脂肪酸优选选自碳原子数为1～10的饱和脂肪酸中的一种或多种，更优选为碳原子数为4～10的饱和脂肪酸中的一种或多种，更更优选为丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸和癸酸中的一种或多种。本发明对所述脂肪酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述催化剂优选包括草酸亚锡、氧化亚锡和固体酸SO42-/Al2O3中的一种或多种，更优选为草酸亚锡和/或氧化亚锡。本发明对所述催化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明将季戊四醇、脂肪酸与催化剂混合，所述季戊四醇、脂肪酸与催化剂的用量比优选为1mol：(4～5)mol：(2～6)g，更优选为1mol：(4.2～4.8)mol：(3～5.5)g。
完成所述混合过程后，本发明将混合后的季戊四醇、脂肪酸与催化剂进行酯化反应，得到季戊四醇四元酸酯粗品。本发明对所述酯化反应的装置没有特殊限制，优选采用本领域技术人员熟知的回流装置即可。在本发明中，所述酯化反应的温度优选为120℃～220℃，更优选为180℃～210℃；所述酯化反应的真空度优选为-0.095MPa～-0.03MPa，更优选为-0.07MPa～-0.05MPa；所述酯化反应的反应时间优选为3h～8h，更优选为5h～6h。
本发明在上述反应条件下进行酯化反应，反应深度较高，能够促使酯化反应的完全，得到的季戊四醇四元酸酯粗品具有较低酸值。在本发明中，所述季戊四醇四元酸酯粗品的酸值优选为0.1mgKOH/g～0.5mgKOH/g。
得到所述季戊四醇四元酸酯粗品后，本发明将季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂混合。在本发明中，所述固体吸附剂优选包括活性白土、氧化铝、水滑石、4A分子筛、5A分子筛、无机硅胶和活性炭负载型固体碱中的一种或多种，更优选为活性白土、氧化铝、水滑石、4A分子筛和5A分子筛中的一种或多种。在本发明中，所述固体吸附剂能够有效去除季戊四醇四元酸酯粗品中的少量杂质，同时能够进一步减小酸值。本发明对所述固体吸附剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂的质量比优选为为1：(0.5％～5％)，更优选为1：(2％～3％)。
完成所述季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂的混合后，本发明将混合后的季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂进行精制处理，得到季戊四醇四元酸酯。在本发明中，所述精制处理的过程优选具体为：
将季戊四醇四元酸酯粗品和固体吸附剂的混合物搅拌后过滤，得到季戊四醇四元酸酯。在本发明中，将季戊四醇四元酸酯粗品和固体吸附剂的混合物进行搅拌。本发明对所述搅拌的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的机械搅拌或人工搅拌的方式均可，目的是是混合物充分接触，实现固体吸附剂对季戊四醇四元酸酯粗品中的杂质最大程度的吸附。在本发明中，所述搅拌的温度优选为70℃～140℃，更优选为100℃～120℃；所述搅拌的时间优选为0.5h～3h，更优选为1h～2h。
完成所述搅拌过程后，本发明将上述混合物进行过滤，得到季戊四醇四元酸酯。在本发明中，所述过滤的目的是将季戊四醇四元酸酯与固体吸附剂进行分离。本发明优选将分离后的固体吸附剂进行高温焙烧。在本发明中，所述高温焙烧的温度优选为300℃～550℃，更优选为400℃～500℃。通过对所述固体吸附剂进行高温焙烧，能够实现固体吸附剂的循环使用，从而避免制备过程中废固产生。
本发明提供了本发明提供了一种季戊四醇四元酸酯的制备方法，包括以下步骤：a)将季戊四醇、脂肪酸与催化剂混合，进行酯化反应，得到季戊四醇四元酸酯粗品；b)将季戊四醇四元酸酯粗品与固体吸附剂混合，进行精制处理，得到季戊四醇四元酸酯。与现有技术相比，本发明提供的制备方法能够有效去除反应体系中的杂质，从而使制备得到的季戊四醇四元酸酯具有良好的高温性能。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的季戊四醇四元酸酯杂质元素含量小于1ppm，且氧化性能更好，同样基础油，起始氧化温度提高了10℃以上。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单，无废液和废固产生，并且产品外观得到明显改善。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
(1)将季戊四醇136g、正戊酸48.96g、正庚酸17.28g、3,3,5-三甲基己酸663.6g和氧化亚锡5.1g混合，在200℃、-0.05MPa真空度下，回流反应5h，再经过真空脱酸，得到660g季戊四醇四元酸酯粗品，采用GB/T7304测试季戊四醇四元酸酯粗品的酸值为0.5mgKOH/g。
(2)将上述季戊四醇四元酸酯粗品与16.5g活性白土混合，在100℃下搅拌1h，过滤活性白土，得到季戊四醇四元酸酯，测试季戊四醇四元酸酯的酸值小于0.1mgKOH/g。
将得到的季戊四醇四元酸酯进行油品的加速氧化试验，实验结果表明，实施例1得到的季戊四醇四元酸酯的杂质元素含量小于1ppm，且氧化性能更好，同样基础油，起始氧化温度提高了10℃以上；80℃，7天酸值增加不大于0.5mgKOH/g。
同时，采用GJB563腐蚀和氧化安定性实验和GB/T 264的油品粘度试验对实施例1得到的季戊四醇四元酸酯进行测试，结果表明，本发明实施例1提供的季戊四醇四元酸酯的相关性能均指标要求；采用GB/T6540测试实施例1提供的季戊四醇四元酸酯的色度不大于2，产品外观得到明显改善。
实施例2
(1)将季戊四醇136g、正戊酸48.96g、正辛酸19.5g、3,3,5-三甲基己酸663.6g和氧化亚锡5.1g混合，在210℃、-0.06MPa真空度下，回流反应6h，再进行真空脱酸，得到662g季戊四醇四元酸酯粗品，测试季戊四醇四元酸酯粗品的酸值为0.5mgKOH/g。
(2)将上述季戊四醇四元酸酯粗品与6.62g的5A分子筛、6.62g的氧化铝混合，在110℃的真空条件下搅拌2h，过滤固体吸附剂，得到季戊四醇四元酸酯，测试季戊四醇四元酸酯的酸值小于0.1mgKOH/g。
将得到的季戊四醇四元酸酯进行油品的加速氧化试验，实验结果表明，实施例2得到的季戊四醇四元酸酯的杂质元素含量小于1ppm，且氧化性能更好，起始氧化温度为227℃；80℃，7天酸值增加不大于0.5mgKOH/g。
实施例3
(1)将季戊四醇136g、正戊酸61.2g、3,3,5-三甲基己酸663.6g和氧化亚锡5.1g混合，在180℃、-0.07MPa真空度下，回流反应6.5h，真空条件下脱酸，得到652g季戊四醇四元酸酯粗品，测试季戊四醇四元酸酯粗品的酸值为0.5mgKOH/g。
(2)将上述季戊四醇四元酸酯粗品与19.56g水滑石混合，在120℃下搅拌1.5h，过滤水滑石，得到季戊四醇四元酸酯，测试季戊四醇四元酸酯的酸值小于0.1mgKOH/g。
将得到的季戊四醇四元酸酯进行油品的加速氧化试验，实验结果表明，实施例3得到的季戊四醇四元酸酯的杂质元素含量小于1ppm，且氧化性能更好，起始氧化温度为232℃；80℃，7天酸值增加不大于0.5mgKOH/g。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。