[发明专利]一种窄组成分布的1-癸烯齐聚物基础油及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种窄组成分布的1‑癸烯齐聚物PAO基础油及其制备方法。该PAO的制备方法为二步法，第一步：常压下，温度范围为50~120℃，铝锆比为100:1~1000:1，以茂金属为催化剂，催化碳原子个数为8~12的1‑癸烯进行齐聚，反应时间1~12小时，并以盐酸乙醇终止反应，常压蒸馏除去溶剂，得到低粘度齐聚物，所得齐聚物的转化率大于60%，100℃运动粘度为2～3cSt；第二步：温度范围50~100℃下，以三氟化硼催化聚合第一步中的齐聚物，反应时间3~6小时，停止反应后，用氢氧化钠溶液洗涤至中性，蒸馏水洗涤，通过常压蒸馏除去溶剂，减压蒸馏除去未反应的单体，最终得到窄分布、低粘度和高粘度指数的PAO。

技术领域

本发明涉及一种以两步法合成以1-癸烯四聚体为主要组成的窄分布、低粘度和高粘度指数1-癸烯PAO，两步法步骤为：第一步以茂金属催化1-癸烯合成低粘度齐聚物，并分离得到高纯度1-癸烯二聚体，第二步用Lewis酸催化第一步分离的得到的1-癸烯二聚体，从而得到窄组成分布的1-癸烯齐聚物基础油。

背景技术

近年来石油工厂都在致力于用合成齐聚碳氢化合物改善天然矿物基础油的性能，高档基础油向低粘度和高粘度指数方向发展。工业上对合成润滑油的探索主要集中在提高液体在一个广泛的温度范围内可用的粘度，与矿物油相比，合成润滑油有更高的粘度指数，更好的润滑能力，热稳定性，氧化稳定性和低的倾点，且摩擦系数低，因此在一系列操作条件和负载下应用时比矿物油机械效率更高。

润滑油的粘温关系被认为是一个关键指数，矿物油被用作单相、多相润滑油时粘度随环境温度变化很大，粘度指数较低。高粘度指数的润滑油是比较理想的，高温下仍有较高的粘度，在机器上应用时可以更好的润滑和保护。VI是根据ASTM的方法D2270计算的。

PAOs是可以用作润滑基础油的合成碳氢化合物，由α烯烃单体，通常是1-辛烯到1-十二烯，1-癸烯最为理想，虽然也有乙烯和丙烯的共聚物，或US4,956,122中记载的乙烯和高分子烯烃合成的共聚物。PAOs在低温下有好的流动性能，相对较高的热稳定性和氧化稳定性，高温下蒸汽损失较小，高的粘度指数，好的摩擦性能，好的液压稳定性，好的耐磨性。PAOs无毒，与矿物油或脂易混合，因此适宜用作发动机油，压缩机油，液压油，齿轮油或油脂。PAOs含有易于氧化的三级氢，稳定性下降，因此要尽量减少三级氢的量来提高合成碳氢化合物的氧化稳定性。

茂金属催化剂是 90 年代初实现工业化的开创性新型催化剂，并正在引起一场聚烯烃工业技术的革命。茂金属催化剂有催化活性高、生成的聚合物相对分子量分布窄、聚合物结构可控、聚合物分子可剪裁等优点。Schaerf等在专利US5,284,988提出了一个制备满足市场不同粘度需求用途广泛的合成润滑油的过程。该制备过程分为两步：（a）一部分烯烃被催化发生异构化，生成含有三取代基的中间体；（b）再聚这些中间体，在齐聚催化剂存在下，合成多聚体。

雪弗龙公司在专利US8,536,391中提出一种用负载茂金属催化1-癸烯合成PAOs的生产方法，所用茂金属催化体系包括：茂金属和用吸电子阴离子化学处理的固体氧化物。生成的聚1-癸烯和PAOs有很高的粘度指数和低的倾点，100℃的KV为20-1200cSt，倾点小于20℃，PAOs主要是头-尾键接的，在润滑油和粘度修正中有很大的应用价值。产物主要为不含烯烃单体的1-癸烯均聚物，氢化1-癸烯均聚物及1-癸烯共聚物，氢化1-癸烯共聚物。实验发现在茂金属烯烃聚合催化剂中，长链1-癸烯（C3及以上）会受茂金属及相关催化剂组分即茂金属和用吸电子阴离子化学处理的固体氧化物的影响。

用α烯烃合成齐聚物油的一个难题是从聚合产物混合物中根据不同的粘度分离出不同的组分；另一个困难就是化学过程难以控制1-癸烯的异构化；第三个问题就是这个过程常产生大量的不适宜用作润滑油的二聚体。本发明是采用单活性中心的均相茂金属催化剂体系，用二步法生产出窄分布，低粘度高粘度指数的满足市场需求的齐聚物基础油。

发明内容

本发明是鉴于上述事实的发明，其目的是用二步法合成出一种窄分布、低粘度和高粘度指数的聚1-癸烯PAO。