[发明专利]一种环氧脂肪酸酯类生物润滑油基础油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧脂肪酸酯类生物润滑油及其制备方法，所述方法采用植物油脂肪酸酯为原料，金属离子负载型阳离子交换树脂作为催化剂，制备环氧脂肪酸酯类生物润滑油基础油。 

背景技术

离子交换树脂催化剂的开发应用已取得较大进展，许多特定用途的树脂催化剂已经商品化。不同型号的阳离子交换树脂根据其孔径大小和提供解离H⁺能力的不同，其催化活性也不相同。在交换量基本相同的情况下，孔径是影响催化剂活性的主要因素。凝胶型树脂没有真正意义上的内孔，因此活性低于大孔型。在孔径值相当的情况下，交换量越大树脂催化活性越大。综合下来，应选择大孔强酸性且交换量较高的阳离子交换树脂作催化剂。实验表明，阳离子交换树脂直接用于催化有机反应，催化活性较低。由此，对大孔强酸性阳离子交换树脂进行改性以提高其催化活性是十分必要。在树脂表面引入金属离子后，金属离子络合于树脂表面形成Lewis酸，进一步增加了树脂的活性中心，较大程度地提高了树脂催化剂的催化效果。 

吴如春等将强酸性阳离子交换树脂用金属离子负载修饰后，考察了树脂催化性能的改变及树脂结构对其催化性能的影响。实验表明，经修饰后的树脂的催化能力都高于原树脂，金属离子能与树脂的磺酸基团发生络合，提高树脂的催化性能，所形成的新酸中心不会被阳离子交换而失活（吴如春等，离子交换与吸附，2003，19（1）：83～87）。 

李运山等采用金属离子负载型阳离子交换树脂作催化剂，乙醇和丁二酸酐 为原料，对琥珀酸单乙酯的合成进行了研究。结果表明，改性阳离子交换树脂可用于制备琥珀酸单乙酯，与其他合成工艺相比，该法合成工艺简单，对设备腐蚀小，催化剂催化活性高，后处理方便，有利于生产连续化，对于降低生产成本有着重要的意义（李运山等，化工技术与开发，2012，41（8）：7～10）。 

廖安平等用两种强酸性阳离子交换树脂进行金属离子负载改性制备酯化催化剂，考察了金属盐种类，盐浓度，沉浸时间，沉浸温度等因素对催化剂性能的影响。结果表明：强酸性阳离子交换树脂（磺酸型）用金属离子负载改性，可改变其催化性能。对催化乙酸丁酯合成反应，铁盐是较好的改性剂，负载铝盐和镍盐的树脂其催化效果明显降低。改性后的树脂催化剂经10次重复使用后，其催化性能没有明显下降（廖安平等，离子交换与吸附，2008，24（4）：368～373）。 

环氧脂肪酸甲酯在常温下为浅黄色液体，是以脂肪酸甲酯为主要原料的新型环保增塑剂，是一种无毒、无味的聚氯乙烯增塑剂兼稳定剂。目前工业上脂肪酸甲酯环氧化主要采用传统液体酸作催化剂，采用阳离子交换树脂作催化剂，因其活性较低，往往最优反应时间较长。 

张强等以植物废弃油脂为原料，通过酯化反应合成了酸化油甲酯，并采用732阳离子交换树脂作催化剂，以乙酸和双氧水为氧源，对酸化油甲酯进行环氧化，从而制备了环氧酸化油甲酯。经测试优化条件为：反应温度为65℃，催化剂用量为4%，反应时间为8h，环氧值可达4.3%（张强等，润滑油与密封，2009，34（8）：25～32）。 

强酸性阳离子交换树脂直接用于油脂的环氧化反应已有文献报道，但由于阳离子交换树脂的酸性和催化活性较低，因此环氧化反应往往需要花费较长时间，而金属离子改性树脂目前主要用于酯化和酯交换反应，而用于环氧化反应 的报道较少，金属离子负载阳离子交换树脂可以加强树脂本身的酸性和催化活性，因此金属离子改性树脂在替代液体酸用于催化脂肪酸酯的环氧化反应具有明显的优势。 

发明内容

本发明目的之一在于克服上述现有技术的不足，提供一种反应效率高，反应时间短，环境友好、高活性、催化剂可循环利用的催化脂肪酸酯环氧化反应的方法，它具有不挥发、催化剂可循环使用等优点，克服了其它催化剂的强腐蚀性和污染环境的缺点。 

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案： 

一种环氧脂肪酸酯类生物润滑油基础油的制备方法，所述方法采用金属离子负载型阳离子交换树脂作为催化剂催化环氧化反应制备环氧脂肪酸酯作生物润滑油基础油。