[发明专利]一种乙烯和α-烯烃共聚制备高粘度指数合成润滑油的方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种乙烯和α-烯烃共聚制备高粘度指数合成润滑油的方法，以及本发明在工业和军事领域的用途。

背景技术

聚α-烯烃油是目前被认为最具有发展潜力的合成润滑油。PAO合成油因其独特的化学组成结构和优异的使用性能特点而独占一类基础油进入润滑油市场。PAO在各类合成油中是一类综合性能比较优良的品种，是近几年来需求量增长最快的品种之一。PAO合成润滑油与同粘度的矿物油相比，具有操作温度范围宽、倾点低、粘度指数高、蒸发损失小、具有优良的高温热氧化安定性等特点，同时PAO合成油还有结焦少、无毒和对皮肤有浸润作用等特点。除上述这些综合性能优良外，其原料来源丰富，生产工艺简单，价格又相对便宜，因此得到广泛应用，市场需求量逐年增长。

目前我国市场上PAO合成油的生产与应用已有了初步的发展，但与其他国家相比依然处于严重的滞后状态。无论在质量上还是在销量上，与国外相比，都存在着差距，产品质量和产量都满足不了国内需求，仍需要大量进口。因此必须加大对PAO合成工艺的研究，加强技术开发和人才引进，提高国内PAO合成油的生产技术，满足国内需求，扩大本国的营销区域，从而带动国民经济的长足发展，这是摆在石油化工公司面前急需解决的问题。

近几年，绿色化学逐渐成为社会关注的话题，绿色化学研究的首要目标是在源头上防止和控制环境污染的发生，从根本上减少或消除污染，实现零排放。

离子液体(Ionic liquids)就是完全由离子组成的液体，是低温(＜100℃)下呈液态的盐，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。它与传统的离子化合物(如NaCl等)在性质上有很大差异，最大的区别在于一般的离子化合物只有在高温下才能呈液态，如氯化钠的熔点为804℃，而离子液体在100℃以下均为液态，最低凝固点可达-96℃。

上世纪初期人类已经发现了离子液体-硝基乙胺，但由于当时科技水平不高致使其发展缓慢。80年代初，有学者研究不同过渡金属配合物在氯铝酸盐离子液体中的电化学行为和光谱学性质。1992年，Wilkes领导的课题小组合成了低熔点、抗水解、稳定性好的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([Emim]BF₄)，这种离子液体在过渡金属催化方面应用前景广泛，为催化剂的重复与分离提供了条件。1996年，Bonhote等发表了含[N(CF₃SO₂)₂]^-的咪唑离子液体，此后[N(CN)₂]^-以及大量的烷基咪唑阳离子和[BF₄]^-、[PF₆]^-构成的新一代离子液体也被报道。

21世纪以来，离子液体的研究迈入了一个新阶段，新型的离子液体不断涌现，应用领域从最初的电化学领域，扩展到高分子材料、功能材料、产品工程、资源环境和生物科学等诸多领域，并向环境友好型催化剂和绿色溶剂方向发展。

本发明采用离子液体催化乙烯与α-烯烃进行共聚反应，制备出新型的高粘度指数合成润滑油。本发明提供的制备方法步骤简单，催化剂、溶剂可回收，未反应的单体及低聚物均可进行再次反应，真正做到了绿色化学。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种乙烯和α-烯烃共聚制备高粘度指数合成润滑油的方法，所制备的高品质聚α-烯烃合成油不仅能够满足工业及军事领域的需要，而且所述的活性离子催化剂易于制备和回收，且制备过程环境无害。

本发明所提供的乙烯和α-烯烃共聚制备高粘度指数合成润滑油的制备工艺如下：

在高压釜式反应器中，使乙烯和α-烯烃原料与活性的离子催化剂接触，催化剂与α-烯烃的重量比为0.5-10wt％，并在乙烯压力0.1-5.0MPa、40-220℃的条件下反应4-48h；分离催化剂、反应产物和未反应的乙烯和α-烯烃单体；所述反应产物经加氢，得到乙烯和α-烯烃共聚高粘度指数合成润滑油。

下面分别从原料、催化剂、聚合工艺条件等方面进一步详细说明本发明所提供的方法。

乙烯和α-烯烃原料：

乙烯纯度不低于99.95％，通入反应釜前需经过脱水，脱氧处理以除去气体中的水氧杂质。

α-烯烃单体包括C₃-C₁₈烃，进行共聚反应前需经分子筛除水，原料中的线性α-烯烃的质量百分比不低于95.5％，水分含量低于100mg/kg，过氧化物含量低于3.0mg/kg。