一种氯化季戊四醇有机酸酯的合成方法及其在特种油中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工领域，具体地说是一种氯化季戊四醇有机酸酯的合成方法及在特 种油中的应用。
【背景技术】
[0002] 氯化季戊四醇有机酸酯，它具有合成酯类的优良抗磨性能，具有优良的粘温特性、 良好的低温特性、高温稳定性、低挥发性，因而能满足较高的润滑极压要求，尤其适合在特 种油行业中的应用。
[0003] 氯化季戊四醇有机酸酯具有润滑性能优、PB值高、ro值高、粘度指数高、抗燃性好、 生物降解率高、毒性低等特性，是一种绿色润滑油，其作为油性剂在冷乳薄板乳制油、钢管 拉拔油、切削油及其它金属加工液中广泛使用，尤其适合一些加工难度大的场合。氯化季戊 四醇有机酸酯也可作为纺织皮革助剂的中间体和纺织油剂。
[0004] 现有氯化季戊四醇有机酸酯的合成方法主要有直接酯化法与酯交换法，这些方法 多使用质子酸、金属氧化物、无机盐催化剂等，合成方法不是反应温度高，就是反应时间长， 且转化率低、产品质量差、设备腐蚀严重、反应后处理困难、废酸污染严重等。
【发明内容】
[0005] 本发明为了避免现有合成方法所存在的不足之处，提供一种氯化季戊四醇有机酸 酯的合成方法及其在特种油中的应用。
[0006] 本发明解决技术问题采用如下技术方案：
[0007] 本发明氯化季戊四醇有机酸酯的合成方法，其特点在于包括如下步骤：
[0008] 第一步、酯化反应：
[0009] 以有机酸和季戊四醇为原料，并加入适量催化剂，在140°C_160°C条件下常压反应 3-5小时，得酯化反应产物；
[0010] 所述有机酸由第一有机酸和第二有机酸混合构成，所述第一有机酸选自油酸、月 桂酸、辛酸、硬脂酸和棕榈酸中的任意一种，所述第二有机酸选自丁二酸或己二酸；
[0011] 所述季戊四醇、第一有机酸及第二有机酸的摩尔比为1:3:1;
[0012] 所述催化剂为N-烷基吡咯烷酮基团甲基磷酸离子液体催化剂；
[0013] 第二步、加成反应：
[0014]当酯化反应产物降温到60°C时，往酯化反应产物中加入环氧氯丙烷，在80°C_100 °C条件下常压回流反应2-4小时，最后蒸留出多余的环氧氯丙烷，即得最终产品；所加入环 氧氯丙烷与季戊四醇的摩尔比为1.0-1.4:1。
[0015] 作为优选，所述催化剂的添加量为原料总质量的〇.25%-〇.75%。
[0016] 作为优选，所述第一有机酸为油酸或硬脂酸，所述催化剂的添加量为原料总质量 的0.5% ;第一步酯化反应的温度为160°C，反应时间为4小时;第二步加成反应的温度为90 °C，反应时间为3h，所加入环氧氯丙烷与第一步中的季戊四醇的摩尔比为1.4:1。
[0017] 本发明的另一目的是提供上述合成方法所合成的氯化季戊四醇有机酸酯在特种 油中的应用。
[0018] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0019] 1、本发明通过选择N-烷基吡咯烷酮基团甲基磷酸离子液体催化剂(来自合肥绿酯 金属保护材料有限公司，可市场购买)合成氯化季戊四醇有机酸酯，具有反应温度低、催化 剂添加量少、反应时间短、酯化率高等特点，所生产的产品酸值小。
[0020] 2、本发明所合成的氯化季戊四醇有机酸酯具有生物降解性，同时具有毒性低和润 滑极压功能。
[0021] 3、本发明在特种油中用氯化季戊四醇有机酸酯代替部分润滑极压剂，提高特种油 润滑极压剂性能，可以提高特种油的使用寿命。
【具体实施方式】
[0022] 本发明有机酸由第一有机酸和第二有机酸混合构成，第一有机酸选自油酸、月桂 酸、辛酸、硬脂酸和棕榈酸中的任意一种，第二有机酸选自丁二酸或己二酸;催化剂选择N-烷基吡咯烷酮基团甲基磷酸离子液体催化剂。
[0023] 本发明氯化季戊四醇有机酸酯的合成方法中第一步是酯化反应:首先通过正交化 试验研究在季戊四醇、第一有机酸及第二有机酸的摩尔比为1:3:1的条件下，催化剂添加 量、反应时间、反应温度对酯化程度的影响，如下表(酸值越低，酯化度越高）：
[0024]表1、季戊四醇与油酸和己二酸的正交化试验
[0027]由表1可知：在季戊四醇、油酸和己二酸的反应摩尔比为1:3:1、催化剂添加量为 0.50%，反应温度160°C、反应时间为4h的条件下，酯化反应的产物的酸值为54.2mgK0H/g， 酯化度最尚；
[0028] 在季戊四醇、油酸和己二酸的反应摩尔比为1:3:1、催化剂添加量为0.75%、反应 温度为160°C、反应时间为3h的条件下，酯化反应的产物的酸值为55.8mgK0H/g，酯化度次 之；
[0029]在季戊四醇、油酸和己二酸的的反应摩尔比为1:3:1、催化剂添加量为0.75%、反 应温度为140°C、反应时间为5h的条件下，酯化反应的产物的酸值为56.6mgK0H/g;
[0030] 通过综合经济效益考虑，当季戊四醇、油酸和己二酸的反应摩尔比为1:3:1时，最 终选择催化剂添加量为0.50%、反应温度为160°C、反应时间为4h的条件。
[0031] 根据上述正交试验结果，本发明又利用辛酸、硬脂酸、月桂酸和棕榈酸进行了反 应，结果如下表：
[0032] 表2、季戊四醇与辛酸和己二酸的反应
[0033]
[0034] 表3、季戊四醇与月桂酸和己二酸的的反应
[0035]
[0036] 表4、季戊四醇与硬脂酸和己二酸的的反应
[0037]
[0038] 表5、季戊四醇与棕榈酸和己二酸的的反应
[0039]
[0040] 通过表1-5,可以看出：在同等条件下，油酸、硬脂酸和季戊四醇酯化度最高，但五 种有机酸都可以和季戊四醇进行酯化反应。
[0041 ]本发明氯化季戊四醇有机酸酯的合成方法中第二步反应是加成反应：
[0042]在表1中⑤号条件下所得的酯化反应产物降温到60°C时，按照季戊四醇与环氧氯 丙烷的摩尔比为1:1.0-1.4,向其中加入环氧氯丙烷，在80°c-100°c的不同温度条件下常压 回流反应2-4小时，结果如表6。
[0043]表6、表1中⑤号产物与环氧氯丙烷常压回流反应
[0044]
[0045] 由表6可知，取表1中⑤号条件下所得的酯化反应产物与环氧氯丙烷常压回流反 应，在季戊四醇与环氧氯丙烷的摩尔比为1:1.4、反应温度为90°C、反应时间为3小时的条件 下，产物酸值最低〇. 9mg