[发明专利]一种多频复合超声辅助下绿色润滑油的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于润滑油改性工艺技术领域，特别涉及一种在多频复合超声波辅助条件下采用固体酸催化剂制备绿色硫醚型润滑油基础油的方法。

背景技术

润滑油在世界各国有着极其广泛的应用，其市场需求量处于持续上升阶段，而矿油基润滑油是当前消耗量最大的润滑剂品种。据统计，我国每年润滑油需求量约为950万吨，绝大多数为石油炼制生产的传统矿物质润滑油，而此类润滑油的生物降解性极差，在自然环境中长期积聚会对环境和人体健康都存在巨大的威胁。在国际原油价格持续波动、全球石油资源日趋匮乏、环境问题日益严重的今天，环境友好润滑油的研究与开发已成为亟待解决的问题。

植物油是一种可再生资源，生物降解性能极好，尤其是高油酸含量的植物油被认为是传统矿物油基础油的潜在替代品。但是，植物油中含有的大量不饱和双键和甘油三酯结构，导致其氧化稳定性和低温流动性较差。所以，越来越多的科研人员致力于植物油的化学改性研究。其中，环氧化-开环反应是最有前景的改性方法，它是将植物油中不饱和双键氧化为环氧基团，再将环氧基团转换为羟基基团后与有机醇或有机酸进行异构化反应。

国内外关于环氧化-开环反应的研究已初步取得成效，但大多仍存在反应时间过长、反应温度较高的缺点，同时在反应过程中固体催化剂与反应物呈非均相，需要高速搅拌，设备相对复杂，这使得固体催化剂的优点在实际生产中得不到充分应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种在多频复合超声波辅助下，以固体强酸为催化剂制备绿色硫醚型润滑油基础油的工艺，以提高环氧甲酯的氧化稳定性及低温流变学性能。

本发明所用的技术方案为：在多频复合超声装置中，将环氧甲酯和硫醇在固体酸催化剂的作用下进行异构化开环反应，最终得到硫醚型润滑油基础油。

具体步骤为：将硫醇和环氧脂肪酸甲酯放于带有冷凝管的四口烧瓶中，加热至一定温度，再加入固体酸催化剂进行开环反应，整个反应过程均在多频复合超声辅助装置中进行；

反应过程中定时取样，测定其环氧值，当环氧值不再降低时，停止反应，将上述反应体系冷却至室温，过滤回收固体催化剂，将剩余的混合物置于减压蒸馏装置中蒸出过量的硫醇，然后用质量分数为2％的热碱液碱洗4～5次，水洗至PH为中性，最后旋蒸脱水，得到浅黄色澄清透明的产物。

其中，多频复合超声辅助采用三频复合超声辅助，优选为：径向频率：28kHz、48kHz；轴向频率：35kHz，

三频复合超声辅助总功率为100～1000W；

固体酸催化剂为SO₄^2-/SnO₂、SO₄^2-/ZrO₂、SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃、SO₄^2-/ZrO₂-TiO₂-SiO₂、SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5、Zr(SO₄)₂/ZSM-38、SO₄^2-/SnO₂-Fe₂O₃-硅藻土、SO₄^2-/SnO₂/SBA-15、SO₄^2-/ZrO₂/Fe₃O₄/PAL、SO₄^2-/TiO₂/Fe₃O₄/PAL催化剂中的一种或两种，

优选SO₄^2-/ZrO₂；

硫醇是链长为2-11个碳原子的有机醇类，选自乙硫醇、异丙硫醇、正丁硫醇、异丁硫醇、正戊硫醇、异戊硫醇、异辛硫醇、正壬硫醇、正癸硫醇、十一硫醇中的一种；

反应中加入的固体酸催化剂与环氧脂肪酸甲酯的质量之比为(0.2-9)：100；

环氧脂肪酸甲酯与硫醇的质量比1：(0.1-5)；

开环反应温度为30-40℃，开环反应时间为1-2.5h。