[发明专利]碳酸钙基磺酸钙油脂组合物及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月31日提交的申请号为61/553,674的美国临时专利申请的权益。

发明背景

1.技术领域

本发明涉及高碱磺酸钙油脂及其制备方法，该油脂通过加入碳酸钙作为碱源，该制备方法用于改进稠化剂产量以及预期的通过滴点来表现的高温效用。

2.背景技术

高碱磺酸钙油脂多年前就被列入油脂类。用于制造这种油脂的一种已知方法为包括“促进”和“转化”步骤的两步法。通常，第一步(“促进”)是使用过化学计量过量的氧化钙(CaO)或氢氧化钙(Ca(OH)₂)作为碱源与烷基苯磺酸，二氧化碳(CO₂)，及其他组分反应以产生一种具有无定形碳酸钙分散于其中的油溶性高碱磺酸钙。这些高碱油溶性磺酸钙通常为透明且明亮的，并具有牛顿流变学性质。在某些情况下，它们可能会稍有混浊，但这种变化并不会阻碍它们用于制备高碱磺酸钙油脂的用途。在本申请中，术语“高碱油溶性磺酸钙”和“油溶性高碱磺酸钙”和“高碱磺酸钙”指任何适用于制备磺酸钙油脂的高碱磺酸钙。通常情况下，第二步(“转化”)是向促进步骤的产物中加入转化剂或试剂，例如丙二醇，异丙醇，水，甲酸或乙酸，以及合适的基础油(如矿物油)，以将无定形碳酸钙转化为非常细分散的结晶碳酸钙分散体。因为使用了过量的氢氧化钙或氧化钙来实现高碱性，因此也可存在少量残余氧化钙或氢氧化钙并且将其分散。碳酸钙的晶型优选为方解石。这种非常细分的碳酸钙，也被称为胶态分散体，它与磺酸钙相互作用形成油脂状粘稠体(consistency)，这种两步法产生的高碱磺酸钙油脂已被称为“简单磺酸钙油脂“，并已被例如，申请号为3,242,079；3,372,115；3,376,222,3,377,283；和3,492,231美国专利申请所公开。

还已知在现有技术中通过小心控制反应使这两个步骤合并成一个步骤。在该一步法中，通过将适量的磺酸与氢氧化钙或氧化钙在二氧化碳和试剂系统存在下进行发生制成该简单磺酸钙油脂，其中该试剂系统同时作为促进剂(通过将二氧化碳与过量的氧化钙或氢氧化钙反应使得无定形碳酸钙高碱化)和和转化剂(将无定形碳酸钙转化为非常精细分散的结晶碳酸钙)。因此，在一步法中形成油脂状粘稠体，其中高碱、油溶性磺酸钙(在两步法中的第一步的产物)实际上从未形成并分离为单独的产物。该一步法公开于，例如，专利号为3,661,622；3,671,012；3,746,643；和3,816,310的美国专利中。

除了简单磺酸钙油脂，磺酸钙复合油脂化合物在现有技术中也是已知的。这些复合油脂通常通过向简单磺酸钙油脂中加入含钙的强碱，如氢氧化钙或氧化钙，并与化学计量等量的络合酸(complexing acid)来制备，该简单磺酸钙油脂通过两步法或一步法制得，该络合酸例如12-羟基硬脂酸，硼酸，乙酸或磷酸。该磺酸钙复合油脂相对于简单油脂所表现的优点包括降低粘性，改善可泵性，并提高了高温效用。磺酸钙复合油脂已公开于，例如，专利号为4,560,489；5,126,062；5,308,514；和5,338,467的美国专利中。

所有这些已知的现有技术教导了使用氧化钙或氢氧化钙作为生产磺酸钙油脂的碱性钙源或作为与络合酸反应生成磺酸钙复合油脂所需的组分的启示。已知的现有技术通常教导了应避免存在碳酸钙作为单独的成分或作为氢氧化钙或氧化钙中的“杂质”，而不是在碳酸化之后分散在磺酸钙中的无定形碳酸钙)的启示，并给出了至少两个原因。第一个原因是碳酸钙通常被认为是一种弱碱，不适合用于与络合酸反应。第二个原因是未反应的固体钙化合物(包括碳酸钙，氢氧化钙或氧化钙)的存在干扰了转化过程，从而导致如果未反应的固体在转化之前或在转化完成之前未被去除，则产生低劣油脂化合物。