[发明专利]用于冷冻体系的多醇酯润滑剂的制备

说明书

领域

本发明涉及多醇酯润滑剂的制备并且涉及所得的多醇酯在用于冷冻和空气调节系统的工作流体中的应用。

背景

多醇酯(POE)在本领域中公知为用于移置型冷冻系统的润滑剂。普遍使用的商业POE得自于多醇(包含2个或多个OH基的醇)与一种或多种单官能羧酸的反应。这类多醇酯尤其适用于使用氢氟碳冷冻剂(HFC)例如R-134a和相关分子的系统，因为与其他润滑剂例如矿物油、聚α-烯烃或烷基化芳族相比，它们的极性性质提供与冷冻剂改进的混溶性。这类多醇酯润滑剂的一个例子公开于US专利No.6,221,272。

二季戊四醇(DiPE)是用作冷冻润滑剂的高质多醇酯制备中的关键多醇组分。然而，DiPE的供应高度取决于单季戊四醇(PE)的需要，因为DiPE是PE制备的分馏副产物。在某些时期，PE的需要降低，DiPE的供应非常限制或者不存在。因此需要确定复制得自于DiPE的多醇酯的组成和性能而不需要使用该昂贵并且可能难以获得的组分的方式。

根据本发明，现已开发由PE作为多醇起始材料制备但具有与得自于DiPE的多醇酯类似的组成和性能的多醇酯组合物。此外，通过控制用于与PE反应的羧酸混合物的组成，可以制备一定范围的运动粘度值但全部具有高粘度指数的酯组合物。

美国专利No.3,670,013公开了一种制备部分酯化的聚(新戊多醇)产品的方法，其包括将新戊多醇材料、脂族单羧酸材料和催化量的酸催化剂材料引入反应区，由此形成反应混合物，所述新戊多醇材料基本由至少一种由以下结构式表示的新戊多醇组成：

其中每一R独立地选自CH₃、C₂H₅和CH₂OH，所述脂族单羧酸材料基本由至少一种脂族烃单羧酸组成，并且所述酸催化剂材料基本由至少一种酸酯化催化剂组成，其中所述反应混合物中所述脂族单羧酸材料的初始浓度为使得提供在反应混合物中约0.25∶1-约0.5∶1的羧基/羟基初始摩尔比，并且同时将所述反应混合物建立和保持在170-200℃，将脂族单羧酸蒸汽和水蒸气从所述反应区中排出。所得的偏酯据说可用作相应的聚(新戊多醇)例如二季戊四醇合成和相应的全酯化聚(新戊多醇)合成中的中间体。

另外，美国专利No.5,895,778公开了一种包含以下组分的酯混合物的合成冷却剂/润滑剂组合物：约50-80重量％的通过以下方式形成的聚季戊四醇酯：(i)使季戊四醇与至少一种具有7-12个碳原子的线型单羧酸在过量羟基存在下以反应混合物中约0.25∶1-约0.50∶1的羧基/羟基摩尔比和在酸催化剂存在下反应，形成偏聚季戊四醇酯，和(ii)使偏聚季戊四醇酯与过量的至少一种具有7-12个碳原子的线型单羧酸反应，和约20-50重量％的通过使具有5-8个碳原子和至少两个羟基的多醇与至少一种具有7-12个碳原子的线型单羧酸反应形成的多醇酯，所述线型酸包括少于约5重量％的支化酸，共混物中酯的重量百分比基于组合物的总重量。

概述

在一个方面中，本发明在于通过以下方式制备的聚(新戊多醇)酯组合物：

(i)使具有下式的新戊多醇：

其中每一R独立地选自CH₃、C₂H₅和CH₂OH，和n为1-4的数，与至少一种具有2-15个碳原子的单羧酸在酸催化剂存在下和在大于0.5∶1至0.95∶1的羧基/羟基初始摩尔比下反应，形成部分酯化的聚(新戊多醇)组合物；和

(ii)使(i)中制备的部分酯化的聚(新戊多醇)组合物与另外的具有2-15个碳原子的单羧酸反应，形成最终的聚(新戊多醇)酯组合物。

便利地，羧基/羟基初始摩尔比为0.7∶1-0.85∶1。

便利地，所述新戊多醇具有下式：

其中每一R独立地选自CH₃、C₂H₅和CH₂OH。在一个实施方案中，所述新戊多醇包括季戊四醇。

便利地，所述至少一种单羧酸具有5-11个碳原子，例如5-10个碳原子。一般而言，所述至少一种单羧酸包括以下的一种或多种：正戊酸、异戊酸、正己酸、正庚酸、正辛酸、正壬酸和异壬酸(3，5，5-三甲基己酸)。优选地，所述至少一种单羧酸包括正戊酸和/或异壬酸与异壬酸和可有可无的正庚酸的混合物。