[发明专利]一种绿色改性植物基衍生油制备低倾点生物润滑油的方法

说明书

本发明公开了一种绿色改性植物基衍生油制备低倾点生物润滑油的方法，在无溶剂体系中，在脂肪酶催化下不饱和脂肪酸与异辛醇生成酯，接着连续注入过氧化氢对酶促环氧脂肪酸酯进行催化，这抑制了副反应，降低了脂肪酶活性的损失。在此基础上发展离子液体作为催化醇开环环氧乙烷和开环羟基与不同链长脂肪酸进一步酯化的催化剂。反应后催化剂易与反应料液分离，重复使用，产品色泽好。以文中具体实施案例为例，改性后的生物润滑剂具有优良的粘度指数(116)，极佳的低温性能(倾点‑48℃，最低倾点‑70℃)，热稳定性高(T_onset在250‑285℃间)。另外高频往复摩擦实验结果所有产品摩擦系数(COF)都小于0.12，磨斑直径都小于230μm，它们的润滑性能尤为优异。

技术领域

本发明属于生物润滑油绿色制备领域，尤其涉及不饱和脂肪酸经酶促酯化及环氧后，绿色催化剂离子液体催化环氧不饱和脂肪酸酯开环与后续开环羟基进一步酯化合成低倾点生物润滑油的绿色合成工艺。

背景技术

随着经济的快速发展，工业生产越来越倾向于全机械化操作。润滑油可以延长机器的使用寿命，降低能耗成本，从而导致对高品质润滑油的需求迅速增加。2015年，全球润滑油贸易额超过1400亿美元，需求继续以每年2％的速度增长。大多数矿物油是汽油和重油在石油中的残渣，它们是劣质的混合物，虽然价格便宜，但它们的换油周期比合成油短得多。此外，由于在高温运行过程中，挥发性和变质的润滑剂被任意丢弃，40-60％的润滑剂直接排入废水和土壤中。由于矿物油难降解性和高毒性加剧了对可生物降解、可再生生物润滑油的需求一直在稳步增长。

以植物油或植物油衍生油为基础的生物润滑剂的原料来源广泛存在于小球藻等微生物油、大豆油、菜籽油等食用油、棉籽油和地沟油等非食用油中。更重要的是，植物油或植物油衍生油具有以下优点：(1)由于极性官能团(羧基、羟基、醚基)存在，具有更好的润滑性能，降低了工作部件之间的摩擦损失和功耗；(2)分子结构以甘油三酯或类似的结构使分子相对质量高，从而导致低挥发性、高闪点和高粘度指数，使其具有更广泛的温度使用范围，蒸发损失和润滑性能受温度波动的影响小于矿物基润滑油；(3)高度的生态相容性，由于它们的分子由碳、氢、氧基本元素组成，基本组成成分脂肪酸易被生物降解为水和二氧化碳，毒性低，生物降解性高(90-100％)。另一方面，由于几个致命的原因使植物油或植物油衍生物只能在非常有限的环境中直接用作润滑剂使用。首先由于甘油三酯中含有饱和的长链脂肪酸(包括棕榈酸、硬脂酸等)，低温性能差，大部分植物油在0℃以下会混浊或凝固，导致泵油管道堵塞，影响使用。此外由于β-H和多不饱和位点(多不饱和脂肪酸双键，含有亚油酸、亚麻酸等)的高反应性，整个润滑油分子的热氧化稳定性和水解稳定性都很差，容易水解、氧化破裂，后续引起泡沫反应加重金属零件的腐蚀。