[发明专利]一种固载化离子液体催化环氧甲酯制备绿色润滑油的方法

说明书

技术领域

本发明属于润滑油改性工艺技术领域，特别涉及一种以固载化离子液体为催化剂制备绿色醇醚型润滑油基础油的方法。

背景技术

植物油脂的环氧化反应是利用过氧羧酸将植物油分子中的碳碳双键氧化，使其双键断裂与一个氧原子结合转化为环氧键，从而降低植物油分子的饱和度，提高植物油的氧化安定性。环氧化反应条件温和，操作简单，是极具开发前景的技术路线之一，但环氧化后的油脂中由于存在环氧基团，而环氧基团比较活泼，容易发生化学反应，导致环氧化后的油脂还是不稳定。因此我们将环氧基团与有机酸或有机醇进行异构化改性反应，经过这种环氧-异构化方法改性后的植物油大部分都表现出了较好的低温性能和氧化稳定性。

植物油的环氧化-开环反应所使用的催化剂种类较多，但多为浓H₂SO₄，HF等均相催化剂，此类催化剂虽然效率高，但是污染环境、腐蚀设备，且副反应多、抗乳化性能差。据统计，每年约有15Mt以上的浓H₂SO₄被丢弃，对环境造成了极大的危害。随着人们环保意识的增强，相关部门对化工生产中污染物排放的限制越来越严格，液体酸催化法已逐渐失去了优势。为了弥补液体催化剂的缺陷，目前许多科研人员都致力于固体酸催化剂的开发研究。

离子液体作为绿色化学的重要研究内容而备受关注，因其具有液态温区宽、溶解能力强、蒸气压低、化学和热稳定性好、离子电导率高、结构可调变等诸多物理、化学特性，在分离科学、有机催化、电化学、材料科学等许多领域中显示出巨大的应用潜力。但是离子液体同时也存在价格高、用量大、不易分离提纯等缺点，对于难挥发或不易挥发的反应物及产物，分离离子液体与反应混合物非常繁琐。

发明内容

本发明目的在于提供一种以固载化离子液体为催化剂制备绿色醇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性能。

本发明所用的技术方案为：在固载化离子液体的催化作用下，环氧甲酯和脂肪醇进行异构化开环反应，其产物再与无水乙醇进行酯化反应，最终得到醇醚型润滑油基础油。

具体步骤为：称取一定量不同链长的脂肪醇和环氧脂肪酸甲酯放于带有冷凝管和搅拌器的四口烧瓶中，搅拌加热至一定温度，再加入固体酸催化剂进行开环反应，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；将上述反应体系置于减压蒸馏装置中脱除多余的脂肪醇后，再重新置于四口烧瓶中，向其中加入一定量的无水乙醇于一定温度下搅拌2h，反应结束后将混合物冷却至室温(25℃)，过滤回收固体酸催化剂，于旋转蒸发仪中旋蒸脱乙醇，即可得到醇醚型润滑油基础油，

其中，固体酸催化剂为新型固载化离子液体催化剂，如微球硅胶固定化磺基咪唑离子液体、[Bmim]AlCl₄负载SiO₂、[Bmim]AlCl₄负载Al₂O₃、SBA-15固载3-甲氧基硅烷丙基-吡啶氯化物离子液体、SBA-15分子筛固载1-(3-胺丙基)氯化吡啶离子液体、硅胶固载离子液体[HMIM]CF₃SO₃、硅胶固载咪唑对甲苯磺酸盐离子液体([HMIM]TsO/silicagel)、MCM-41分子筛固载酸功能化离子液体[(CH₂)₃SO₃HVIm]H₂SO₄催化剂中的一种；优选[Bmim]AlCl₄负载SiO₂催化剂；

脂肪醇是链长2-11个碳原子的有机醇类，选自乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、异辛醇、正壬醇、正癸醇、十一醇中的一种；

反应中加入的固载化离子液体催化剂与环氧脂肪酸甲酯质量之比为(1-15)：100，例如1:100、2:100、3:100、4:100、5:100；优选(2-10)：100；

环氧脂肪酸甲酯与脂肪醇的质量比1：(0.1-10)，例如1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.4；优选环氧脂肪酸甲酯与脂肪醇的质量比为1：(0.1-2)；

开环反应温度为30-100℃，例如30℃、35℃、40℃、45℃；优选40-90℃；

环氧脂肪酸甲酯开环反应时间为1-18h，例如1h，2h，3h，4h；优选3-16h；