[发明专利]仲羟基脂肪酸及其衍生物的聚醚衍生物

说明书

本发明涉及氢化蓖麻油的衍生物及其在聚氨酯、润滑剂和其他官能流体中的应用。更具体来说，本发明涉及氢化蓖麻油的聚醚及其衍生物。

蓖麻油基润滑剂的优点是基于可再生资源，但由于存在甘油三酯键并且是不饱和化合物，所以具有有限的热氧化稳定性的缺点。此外，天然油类例如蓖麻油具有高水平的直链饱和材料，当其存在于润滑剂或其他官能流体中时显示出对倾点性能的不利影响(例如将其从-5摄氏度(℃)增加至+5℃)。

分离的羟基取代的脂肪酸或其组合可以从天然油类直接获得，例如来自于蓖麻油的蓖麻油酸(12-羟基十八烯酸(12-HODA))，或通过衍生获得，例如从羟基十八烷酸生产12-羟基硬脂酸(12-HSA)。这些酸的酯，特别是12-HODA的酯，在润滑剂中具有已知用途，但是这些酯通常是直链聚酯或甚至是酸的盐。这样的酯一般是直链的，而不是具有小于(＜)12个碳原子(C₁₂)支链的短支链的。例如，每个羟基脂肪酸与直链中的前一个脂肪酸的羟基反应。这种性质的直链聚酯在粘度、倾点和热氧化稳定性方面有限。常常存在游离羟基，其倾向于进一步反应，引起粘度增加。

获得可有效用作润滑剂或官能流体并主要基于可再生资源，但克服了基于直链聚酯和蓖麻油甘油三酯的润滑剂的缺点的脂肪酸、优选为12-HSA的支链衍生物，将是合乎需要的。所述支链衍生物优选具有至少一种如下性质：(a)良好的摩擦性质，当使用在PCS MTM微牵引力测定仪上建立的Stribeck曲线测定时，其表现为＜0.07、优选至多(≤)0.06、更优选≤0.05的“低”摩擦系数；(b)低倾点，即按照American Society for Testing and Materials(ASTM)D97测量时＜0℃的倾点；(c)有用的粘度特性，即按照ASTM D445-94测量时，在40℃下粘度≤200厘沱(cSt)(2x10^-4平方米每秒(m²/s))、优选≤100cSt(1x10^-4m²/s)；以及(d)良好的热氧化稳定性，按照DIN 51587测量时，其表现为酸度增加≤5毫克氢氧化钾每克(mgKOH/g)、优选≤2mg KOH/g。

在一些情况下，本发明包括的化合物是饱和的一元仲羟基脂肪酸、优选为12-HSA的聚醚。聚醚任选地从脂肪酸的衍生物、例如脂肪酸的酯、最优选为12-羟基硬脂酸甲基酯(M-12-HS)形成，以提供一元仲羟基脂肪酸部分。一元仲羟基脂肪酸部分任选来自于能够引入这种部分的任何化合物，例如一元仲羟基脂肪酸、其酸酐、酰氯或酯，并且独立地，最优选为12-HSA部分。

在各种情况下，本发明包括含有这种饱和脂肪酸聚醚的衍生物的组合物，其中羟基被封端，其中将得到的聚醚与多元醇反应以形成聚醚的聚酯，或其组合。

当饱和的一元仲羟基脂肪酸是12-HSA时，烯化氧具有不超过1个烷基并用C₂H₃R¹O表示，其中R¹是氢(H)或烷基(例如对于氧化乙烯来说是H，或者对于氧化丙烯来说是CH₃-)，多元醇是二醇，所述聚醚的结构可以由式1表示：

其中x是1至30范围内的整数；p是2至8范围内的整数；R是任何烷基、烯基、脂环或杂环部分，其优选≥5个碳原子、更优选≥6个碳原子并且独立地优选≤12个碳原子、更优选≤10个碳原子、最优选≤8个碳原子；R¹是氢(H)或甲基(-CH₃)(例如对于氧化乙烯来说是H，或者对于氧化丙烯来说是CH₃-)；并且R²是H或甲基、-C(＝O)R³(其中R³是1个碳原子至18个碳原子的烃基)、-CR⁴R⁵-CR⁶R⁷-OH，其中R⁴、R⁵、R⁶和R⁷各自独立地是H或至少1个碳原子至最多10个碳原子的烃基，其中R⁴、R⁵、R⁶和R⁷中碳原子的总和为至少2个碳原子和最多10个碳原子。即使从这个简化的结构表示式也能明显看出聚醚脂肪酸聚酯产物的支链结构。