[发明专利]一种季戊四醇酯基础油及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及润滑油基础油领域，具体而言，涉及一种季戊四醇酯基础油及其合成方法。

背景技术

润滑油作为机器运行不可或缺的材料，对于维持机械正常运行，提高机械效率，延长机械使用寿命起着至关重要的作用。随着当代工业的发展，机器运行的环境更加严苛，对机器的使用寿命提出了更高的要求，以前的矿物基础油不可再生，对环境有污染，逐渐退出了使用。而动植物油作为润滑基础油存在热稳定性差、氧化安定性和水解稳定性差等缺点。因此，人们把目光转向了合成润滑油。化学合成的润滑油，其综合性能远高于矿物油和动植物油，能满足不同的性能要求，得到了快速发展。

美国材料与试验协会将合成润滑油基础油分为有机烃类、有机酯类和其他合成润滑油类等三大类。其中酯类油是合成润滑油中重要的一种，占有重要的地位和相当大的比重。酯类油是有机酸与醇通过酯化反应脱水得到。二战期间，由于矿物油的倾点较高、低温流动性差，使得德国的飞机无法启动，从而加速了酯类合成油的研究。1943年，Zorn建立了工业化的双酯生产线，大量生产各种酯类油，产品主要用于与聚烯烃或矿物油复合，配制出适合飞机、车辆、机车等所用的低凝点润滑油。1940-1942年，德国、英国、美国相继生产出了双酯型润滑油。1958年前后，双酯油被抗氧化性能更好的多元醇酯代替。新戊基多元醇酯(新戊基多元醇酯是有三羟甲基丙烷、季戊四醇、新戊基二醇等与脂肪酸反应得到的产物)由于醇部分的β位碳原子上没有氢原子，具有更优异的热稳定性。现在，以新戊基多元醇酯为基础油的合成航空润滑油广泛地应用于航空润滑油、压缩机油和抗燃性液压油、高温链条油等领域。

现已知的合成工艺中，合成季戊四醇酯基础油的过程中往往需要加入大量的异壬酸或者芳基羧酸来获取较好的低温性能和较高的粘度，但降低了粘度指数(如专利US4826633，US5503761，US20030153471等)。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种季戊四醇酯基础油的合成方法，所述的合成方法通过在混合物中引入季戊四醇酯的二聚体及其相应的酯，提高了基础油的粘度、粘温性能，降低了基础油的凝点，合成得到的基础油特别适合用于航空发动机润滑油，齿轮油等领域。

本发明的第二目的在于提供一种季戊四醇酯基础油，所述基础油不仅低温性能优异，而且粘度指数高，凝点低，特别适合用于航空发动机润滑油，齿轮油等领域，相比现有的基础油存在显著的性能优势。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种季戊四醇酯基础油的合成方法，包括下列步骤：

以季戊四醇为反应原料，加入催化剂，进行自聚合反应，生成富含二聚体的季戊四醇；

向所述富含二聚体的季戊四醇中加入脂肪酸或芳基羧酸，进行酯化反应，得到粗品；

对所述粗品脱酸脱色，得到产品。

上述合成方法先通过季戊四醇的自聚合反应反应引入季戊四醇二聚体，然后无需分离直接加入酸进行酯化反应，获得相应的酯，最后经脱酸脱色即得成品，该成品的性能具有以下特点：呈无色或浅黄色的油状物，40℃下的粘度可达到20-30mm²/s，100℃下的粘度可达到5mm²/s以上，粘度指数在132以上，凝点在-41℃以下，酸值均小于0.1mgKOH/g。

由此可见，上述合成方法与现有的合成方法相比，存在以下优势：一、基础油不但拥有较低的凝点和酸值，还拥有较高的粘度和粘度指数；二、虽然多引入了一步反应，但是前后两步反应完全可以无障碍衔接，无需分离，因而没有使整体工艺复杂化。

上述合成方法可以作以下改进：

优选地，所述富含二聚体的季戊四醇中，二聚季戊四醇与季戊四醇的重量比为：5-22:95-78。

两者在基础油中以此比例存在时，基础油的粘度、粘度指数和凝点更优，使用性能更优。

优选地，所述催化剂可以是酸(硫酸、磷酸、亚磷酸、对甲苯磺酸等)或碱(如氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钠等)或者分子筛、硫酸盐、蒙脱石等中的一种或几种复合，优选为磷酸、亚磷酸、硫酸中的一种或多种，这三种催化剂的催化效率高，可以大大缩短反应周期，其质量用量优选为季戊四醇的0.5％-5％(相对于反应物的重量比)，进一步优选1-3％。

优选地，所述自聚合反应是在负压、100-260℃下进行，负压便于水的除去，从反应平衡上进一步促进自聚合反应的正向进行，而且100-260℃下反应周期短，更优选150-250℃，更优选180-240℃。