[发明专利]蓖麻油脂肪酸基长链酯酯和它们作为潜在润滑油基础油料的衍生物

说明书

发明领域

本发明涉及蓖麻油脂肪酸-基长链酯(estolides)的直链和异烷基酯的制备以及它们作为潜在润滑油基础油料的衍生物。

发明背景

植物油被认为是用于制备生物润滑油基础油料的潜在候选者以代替常规的矿物油-基润滑油和合成酯。植物油基润滑剂由于它们增强的生物降解性、更低的毒性和一些其它性质而是矿物油-基润滑油的有吸引力的备选物。

长链酯是一类基于植物油的酯，其在一种脂肪酸的羧酸官能团在另一种脂肪酸的不饱和双键位置反应以形成酯键时形成，并且该产物公知为长链酯。长链酯的次级键(secondary linkage)比甘油三酯更耐水解，并且长链酯的独特结构得到对于一些应用，物理性质远优于植物油和矿物油的物理性质的材料[Inform，15，第515页(2004)]。

特征在于具有用作润滑油基础油料的优异性质的衍生自油酸和C6至C14饱和脂肪酸的长链酯的酯已经被描述于Industrial Crops and Products(2001)，13(1)，11-20中。在另一研究中，饱和物封端的油酸长链酯被2-乙基己醇酯化，得到相应的酯[Industrial Crops and Products，18，第183页(2003)；美国专利US 6,018,063(2002)和US 6,316,649(2001)]。这些椰油-油酸长链酯酯显示出优良的低温性能(-36℃)并且与目前的植物油-基商业材料相比，更适宜作为生物可降解润滑油和官能流体的基础油料。

在所述另一种类型的长链酯中，蓖麻油的羟基脂肪酸可以容易地通过均聚转化成长链酯[J.Am.Oil Chem.Soc.42；第428页(1965)。不同于当一种脂肪酸的羧酸官能团连接到另一种脂肪酸的不饱和位以形成低聚酯而形成的正常长链酯，蓖麻的脂肪酸具有提供酯化发生位以制备长链酯的羟基官能团。

蓖麻油是用于制备包括润滑油在内的几种功能化合物的有吸引力的工业原料[J.Am.Oil Chem.Soc.51，第65页(1974)，J.Am.Oil Chem.Soc.48，第758页(1971)]。高达85-90％的蓖麻油酸(羟基脂肪酸(12-羟基9顺式-十八碳烯酸))的存在使蓖麻油作为有吸引力的润滑油基础油料凸现。

羟基酸的仲醇酯，如仲醇的蓖麻油酸酯是通过使羟基酸的酯与仲醇在有机金属酯交换催化剂存在下制备的，报道于美国专利US 6,407,272(2002)中，它们可以用作润滑剂。

雷斯克懒勒(Lesquerella)和蓖麻甘油三酯与油酸的长链酯已经报道于Journal of the American Oil Chemists′Society，79，第1227页(2002)中。雷斯克懒勒和蓖麻羟基甘油三酯的合成和物理性质报道于Industrial Crops and Products，23，第256页(2006)中。雷斯克懒勒和蓖麻油通过在2-乙基己酸锡催化剂(0.1重量％)存在下与饱和脂肪酸(C₂-C₁₈)反应并且利用羟基与相应酸酐的缩合或在真空下于200℃加热，而转化成它们相应的长链酯。

雷斯克懒勒和蓖麻脂肪酸与几种不同类型的饱和、不饱和和支链脂肪酸的长链酯已经报道于Industrial Corps and Products，23，第54页(2006)中。蓖麻和雷斯克懒勒长链酯酯在用油酸或支链脂肪酸封端时具有最佳的冷温(cold temperature)性质。随着长链酯中的饱和增加，倾点和浊点也增加。

发明目的

本发明的主要目的在于制备蓖麻油脂肪酸-基长链酯和它们的乙酸酯。

本发明的另一个目的在于制备上述长链酯的直链酯和异烷基酯。

本发明的再一个目的在于将长链酯的烷基酯和异烷基酯转化成它们的乙酸酯，以在基本上没有影响倾点和闪点的情况下降低粘度。

本发明的又一个目的在于由¹H NMR研究确定酯部分和乙酸酯部分这两者在粗制长链酯中的形成。

提供这些酯的物理化学性质也是本发明的一个目的。

本发明的再一个目的在于提供一族长链酯，所述长链酯是生物可降解的并且具有需要的氧化稳定性、低温和粘度性质。

本发明的其它目的和优点从下面的描述中将变得显而易见。

发明概述

在本发明中，报道了衍生自具有约95酸值的蓖麻油脂肪酸长链酯的一族新型长链酯化合物。本发明中使用的蓖麻油脂肪酸含有不低于84％的蓖麻油酸。

发明详述