[发明专利]用于生物润滑剂和生物聚合物的生物多元醇及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多元醇，特别是酯多元醇的制造方法。

背景技术

酯醇(ester alcohols)，特别是酯多元醇(ester polyols)在聚氨酯类涂料和泡沫体、聚醇应用、和润滑剂的生产中非常有用。本发明提供使用可再生能源如源于植物和动物的油和脂肪、脂肪酸和脂肪酸酯来生产聚氨酯泡沫体、涂料和润滑剂的工艺。源于植物和动物脂肪的化学品为油化学品(oleochemical)。油化学品类似于源于石油的化学品的石油化学制品。附着原油价格升高，对油化学品类物质的需求增加。

多元醇为一类具有至少两个以上的羟基的醇。酯为由羧酸与含羟基化合物如醇或酚反应而衍生的化合物。包含于本发明的酯由酸和醇缩聚而形成。

一类生物类润滑剂为通过多元醇的所有有效羟基与脂肪酸的完全酯化而形成的多元醇酯。例如，多元醇酯三羟甲基丙烷(TMP)三油酸酯(trimethylolpropane trioleate)通过多元醇TMP和各种等级的油酸的酯化来制备。与典型的长链饱和脂肪酸酯相比，TMP三油酸酯包含提供较低倾点的不饱和油酸。TMP三油酸酯为目前市场上可得到的常见的生物类润滑剂。

酯多元醇为一类由内酯基团和由伯多元醇(primary polyols)(含两个以上羟基的化合物)提供的垂悬羟基组成的化合物。WO2007027223和WO20102012078505中描述了酯多元醇和它们的制备方法。用于润滑剂的某些酯多元醇的缺点之一为它们的结晶温度相对高。由具有大量饱和脂肪酸(例如，棕榈酸、硬脂酸)的原料中制造的酯多元醇可经历相分离，导致难以加工成有用产品的两个以上的相。

因此，在该技术领域中，仍需要制备酯多元醇的改进方法。

发明内容

本发明的用于制备适于一系列应用的酯多元醇的改进方法可引起技术上的问题。

因此，本发明的一方面提供酯多元醇的制备方法，所述酯多元醇包括与伯多元醇进行酯交换第一酯多元醇以生产第二酯多元醇，第二酯多元醇具有比第一酯多元醇的羟基值(HV_i)大的羟基值(HV)。

本发明的一个特定方面中，第一酯多元醇可由下述次序步骤制备：

使脂肪酸馏出物与臭氧在反应物和催化剂的存在下反应以生产反应混合物，其中臭氧可包括基于脂肪酸馏出物的每个碳碳双键为至少两摩尔的臭氧；且

回流所述反应混合物以生产具有羟基值(HV_i)的第一酯多元醇。脂肪酸馏出物可为棕榈脂肪酸馏出物。反应物可为溶剂。特别地，溶剂可选自乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸丁酯、异丁酸异丁酯或其混合物。催化剂可为酸催化剂。第二酯多元醇的羟基值可大于约300。

本发明的一个特定方面中，第一酯多元醇可由下述次序步骤制备：

水解甘油三酯以生产脂肪酸混合物；

用至少一种一元醇酯化所述脂肪酸混合物以形成至少一种脂肪酸烷基酯；

通过所述至少一种脂肪烷基酸酯的蒸馏进行分级以部分地移除饱和化合物(saturates)；

使至少一种分级的脂肪烷基酸酯和臭氧反应以生产臭氧酯混合物，其中所述臭氧包括基于至少一种分级的脂肪烷基酸酯的每个碳碳双键为一摩尔的臭氧；且

使臭氧酯混合物和伯多元醇进行酯交换以生产具有羟基值(HV_i)的第一酯多元醇。所述至少一种一元醇可包括1-丁醇或其异构体，1-戊醇或其异构体，1-己醇或其异构体，1-庚醇或其异构体，1-辛醇或其异构体，1-壬醇或其异构体，1-癸醇或其异构体，1-十一烷醇或其异构体，1-十二烷醇或其异构体，1-十三烷醇或其异构体，1-十四烷醇或其异构体，十六烷醇或其异构体或十八烷醇或其异构体。所述饱和化合物可包括棕榈酸酯和/或硬脂酸酯。所述甘油三酯可选自棕榈油、油精、棕榈脂肪酸馏出物(palm fatty acid distillate，PFAD)或棕榈仁脂肪酸馏出物(palm kernel fatty acid distillate，PKFAD)。第二酯多元醇的羟基值可大于约316。臭氧酯的混合物和第一酯多元醇的酯交换可在锡催化剂的存在下进行。第二酯多元醇可具有少于约0.9的酸值(acid value，AV)。

本发明的一个特定方面中，第一酯多元醇可由下述次序步骤制备：