[发明专利]一种生物柴油制备含氮磷酸酯极压抗磨润滑添加剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于润滑油添加剂生产工艺技术领域。尤其涉及一种含氮磷酸酯极压抗磨润滑添加剂的制备方法，其以农林废弃油脂制备的生物柴油（脂肪酸甲酯）为原料，再采用两步合成的方法制备脂肪酸二乙醇酰胺磷酸酯化合物，是一种环境友好型润滑油添加剂。

背景技术

使用润滑油的目的就是用来减少机械的摩擦和磨损，提高机械效率，降低能耗，延长机械的使用寿命。很多的零件的损坏是由于磨损报废的。所以，提高润滑行性能以减少摩擦、磨损、防止烧结是很有必要的，而极压抗磨添加剂正是随之而产生的，传统的极压抗磨添加剂有含硫极压抗磨剂、含氯极压抗磨剂、金属盐极压抗磨剂、其他极压极压抗磨剂等。传统的添加剂的分子设计主要从矿物润滑油的使用性能角度出发的，很少考虑到环保和健康问题。同时对设备也具有腐蚀性。尤其是含硫、氯和金属盐极压抗磨添加剂会降低润滑剂的可生物降解性。而含磷和氮元素的添加剂因为不但能提供有利于微生物成长的养分，而且可提高润滑油的可生物降解性。因此，含氮和磷的添加剂是目前研究可生物降解性润滑油添加剂的重要方向之一。

对含氮和磷的可生物降解性润滑油添加剂研究，目前主要是植物油通过的化学改性的方法合成含氮磷的化合物。这类添加剂作为一类新型绿色润滑油添加剂是目前研究的热点。方建华等“磷氮化改性菜籽油润滑添加剂在菜籽油基础油和矿物油中的摩擦学性能[J].石油炼制与化工.2002.33(4):29-33”的研究发现：含有氮和磷的润滑添加剂能够起到极压抗磨和减摩的效果，又有助于可生物降解性。但植物油改性主要是用菜籽油、大豆油、蓖麻油等植物油与有机醇胺反应后，再与磷酸化试剂合成含氮磷的化合物。王培义“乙醇胺衍生表面活性剂的制备、性能及应用[J].日用化学工业.1996(2):33-38”认为植物油与有机醇胺反应所产生的副产物的分离会是很重要的难题。而在反应中所使用的催化剂KOH在反应后无法回收，遗留下来的KOH可能与产物反应生成钾盐，给反应产物的胺值检测带来影响，若采用水洗的方法除去KOH及其钾盐，会产生大量含油污水，同时又降低了产品的得率。直接采用植物油改性生产含氮磷极压抗磨润滑添加剂的原料植物油成本比较高，反应过程还会产生副产物甘油，产品需要甘油净化工艺，增加成本。因此，对植物油通过改性作为可生物降解的含氮磷极压抗磨润滑添加剂仍有许多问题需要解决。

发明内容

为了解决上述问题，本发明是从原料和催化剂方面进行改变，提供一种工艺简单，副产物少，成本低，对环境友好，可生物降解的含氮磷酸酯的极压抗磨润滑添加剂的制备方法。其特征在于该合成实施例原料采用廉价的农林废弃油脂生产的生物柴油（脂肪酸甲酯）、催化剂使用固体碱。

其中所述的一种生物柴油制备含氮磷酸酯极压抗磨润滑添加剂的方法，按如下步骤进行：

（1）脂肪酸二乙醇酰胺的合成：

将生物柴油和二乙醇胺置于烧瓶中，在100℃～140℃的条件下反应3～5小时，以固体碱为催化剂，减压蒸馏出反应物甲醇，反应后即得脂肪酸二乙醇酰胺；

（2）含氮磷酸酯极压抗磨润滑添加剂的合成：

将步骤（1）制备的脂肪酸二乙醇酰胺与磷酸化试剂混合，在60℃～100℃的条件下反应1～6小时，反应后静置分层；取其油相即得产品。

其中在上述制备含氮磷酸酯极压抗磨润滑添加剂的方法中，步骤（1）中使用的原料为以农林废弃油脂生产的生物柴油，其主要成分为脂肪酸甲酯；脂肪酸甲酯的组分为RCOOCH₃，其中R选自C₁₂-C₂₄直链或支链的烷基、环烷基、苄基。

在上述制备含氮磷酸酯极压抗磨润滑添加剂的方法中，其中步骤（1）中生物柴油：二乙醇胺（质量比）=50：5～20；

反应生产的副产物甲醇可以通过减压蒸馏回收，这不但可以减少成本，还可以加大反应向正反应方向进行。增大脂肪酸二乙醇酰胺的产率。

在上述制备含氮磷酸酯极压抗磨润滑添加剂的方法中，步骤（1）中使用的催化剂为固体碱为量以质量计为脂肪酸甲酯的0.5%～4%，其中所述的固体碱为KF/Al₂O、Rb₂O、BaO、NaOH-Na/γ-Al₂O₃、KOH-K/γ-Al₂O₃、Mg-Al复合氧化物、CaO或SrO等。

在上述制备含氮磷酸酯极压抗磨润滑添加剂的方法中，步骤（2）中脂肪酸二乙醇酰胺：磷酸化试剂（质量比）=50：5～15；其中所述的磷酸化试剂为五氧化二磷。