[发明专利]脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯及其制备方法及用该酯制备微量切削液

说明书

技术领域

本发明涉及合成化学技术领域，具体地说是脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯及其制备方法及用该酯制备微量切削液。

背景技术

传统金属加工润滑和冷却用的切削油、冷却剂、乳化液等润滑剂使用量大，且传统的切削油都是采用矿物油为基础油，在自然环境中不易分解，所用的添加剂大都对人体和环境有害，不仅浪费资源，还会造成加工场所和环境的巨大污染。近年对微量切削技术的研究取得很大的进展，减少了大量切削油液的排放对环境造成的危害，但是加工好的工件往往还要进行清洗才能进入下道工序，需要使用大量的清洗剂。

如公开号为CN101376863的中国专利，公开了一种微量润滑系统铝合金切削液及其制备方法和用途，采用重量百分比原料制备而成：基础油30％、硫化异丁烯5～20％、氯化石蜡5～20％、硫代磷酸酯5～20％、硼酸钾5～20％、表面活性剂10％、防锈剂5％。虽然该切削液具有较好的润滑冷却性能，但是但是加工好的工件往往还要进行清洗才能进入下道工序，需要使用大量的清洗剂，会给环境带来较大的压力。

发明内容

鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种表面活性性能佳、加工好的工件用清水就可容易清洗的脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯并将其应用于润滑剂的生产中，得到一种润滑和冷却性能优异的水溶性微量切削液。同时加工完的工件在进入下道工序前仅使用清水就可以清洗干净，操作简便、环保、低碳。

为实现上述目的，本发明提供一种脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯，其特征在于，具有以下结构：

其中，n为2～15的整数；

R为烃基，优选为碳原子数为7～19个的烷烃或烯烃。

此外，本发明还提供了上述脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯的制备方法，其特征在于：由脂肪酸与环氧乙烷发生聚合反应生成脂肪酸聚氧乙烯醚后，再与琥珀酸反应生成脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯。

上述具体的反应方程式为：

其中，n为2～15的整数；

R为烃基，优选为碳原子数为7～19个的烷烃或烯烃。

另外，本发明还提供了上述脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯制备方法的具体工艺步骤：

步骤一、将脂肪酸投入聚合釜内，加入引发剂后，进行搅拌。

在该步骤中，脂肪酸和环氧乙烷的摩尔比为1：2～15，脂肪酸优选自碳原子数为7～19个的烷烃酸或烯烃酸。

在该步骤中，引发剂为碱液，一般选自氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，优选为质量浓度为20-30%的相对饱和的碱液，引发剂（按100%的氢氧化钠或氢氧化钾计）的净含量一般为羧酸和环氧乙烷总重量的0.3～0.5%。

步骤二、在惰性气体保护的情况下，加入环氧乙烷，同时搅拌升温至90～110℃，压力调节至0.25～0.35MPa，聚合反应2～5小时得到脂肪酸聚氧乙烯醚。

其中，惰性气体一般选择氮气、氩气等可用作为保护气的惰性气体。

一般步骤为向聚合釜中通入氮气转换釜内空气，当聚合釜中氮气保持正压时，用氮气进料罐将环氧乙烷推进聚合釜。

反应时间根据脂肪酸的链长及聚合程度来进行调整。

反应结束后，如产物的黏度过大，可以通过采用氮气来将聚合釜内的聚合物挤出。此时的产物可以为纯产物，也可以为混合物。

步骤三、将琥珀酸加入上述反应釜后，加入催化剂。

其中，脂肪酸和琥珀酸的摩尔比为2～2.1：1，优选为2：1。

催化剂为稀硫酸或阳离子交换树脂。

当催化剂为稀硫酸时，其质量浓度为5%以内，其有效成分（即98%的浓硫酸）的质量为脂肪酸聚氧乙烯醚和琥珀酸总重量的0.3～0.5%；当催化剂为阳离子交换树脂时，阳离子交换树脂的质量为脂肪酸聚氧乙烯醚和琥珀酸总重量的1～2%。

步骤四、在惰性气体保护的情况下，搅拌升温至180～220℃，反应3～5小时。

具体的反应时间视原料的选择而定。

步骤五、经减压除水及除去催化剂后得到脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯。

其中，当选用的催化剂为稀硫酸时，用氢氧化钠或氢氧化钾溶液中和多余的酸；当选用的催化剂为阳离子交换树脂时直接过滤去除。

本发明的脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯可以为二取代酯，也可以为单酯和双酯的混合物。一般为以双酯产物为主的单酯和双酯的混合产物。

另外，本发明提供的脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯可用作为水溶性润滑剂，表面活性剂：作为乳化剂、洗涤剂、发泡剂、润湿剂等使用。