[发明专利]制备过碱性碱土金属酚盐的方法

说明书

本发明是关于工业上制备高碱度和易于控制在低粘度的碱土金属酚盐的优异方法，该碱土金属酚盐可作为润滑油或燃料油上的洗涤剂。

一般，将硫引入酚盐中有二种方法：一种方法，首先使用氯化硫或类似物将烷基酚转化成硫化物，然后制成金属盐；另一种方法是在金属加成反应时或金属盐形成后使用元素硫进行硫化。本发明是属于后者的硫化方法。很长时间来，对于使用后者的硫化方法和制备高碱性酚盐的方法已有许多报告，例如，使用单一金属加成反应可以得到含有二倍或更高于理论量的碱土金属的过碱性酚盐的方法。例如，Hori和Hayashida公开US4,123,371中发现了在上述反应中，在过量酚的存在下，意外地可以得到高碱性的碱土金属酚盐。

此外，Hori和Ueda等人在公开的US4,518,807中发现了每次反应时，通过加入适量的水到反应系统中，而不需要加入过量二元醇，就可使得碱土金属反应试剂转化成最终产品的转化率显著地增加。在上述反应系统中，酚、二元醇和碱土金属反应剂或其混合物与硫彼此互相反应。

在常用方法中，碱土金属试剂对于烷基酚使用大过量，以便得到高碱性产物。与通常使用的方法相反，以上描述的二种方法恰好都是通过使用大过量的烷基酚(相对于碱土金属试剂)成功地生产了高碱性酚盐。因此，这二种方法的优点是对于反应物的种类上可限定在最少量。

然而，这些方法具有一些缺点，即在制造具有高碱度的高碱性硫化酚盐时比现有技术困难，且即使高碱性酚盐生产出来，由于它本身粘度很大，也不容易处理。改进碱度高于现有产品和同时降低粘度将具有显着大的经济效益。其理由是高碱性酚盐不仅容易处理，而且它还可以添加到润滑油中，因此，可以减少使用昂贵的烷基酚的量。

鉴于上述现有技术存在的一些问题，本发明的目的在于提出了高碱性酚盐和其制备方法，本发明的酚盐，它具有高碱度和低粘度。

为了达到这些目的，本发明者经过了细致的研究，发现了在(硫化和)金属加成反应后，当过量二元醇从得到的中间产物用蒸馏除去，然后将得到的中间产物，在有适量水的存在下，与二氧化碳反应，可以得到具有很高碱性的酚盐，公开的美国专利4,518,807被认为水是不需要的，因为在(硫化和)金属加成反应后，用二氧化碳处理中间产物时，当有水存在于反应系统中，由于水的性质降低了最终产物的稳定性和阻止了羰基化反应的正常进行。本发明者们也发现，除了上述条件之外，减少硫含量时，高碱性硫化碱土金属酚盐的粘度可显著地减少并且碱性得到提高。本发明在这些基础上得以完成并提出了能够生产以往技术不能做到的具有高碱度的高碱性的碱土金属酚盐，并且同时具有低粘度。

因此，本发明的要点在于生产高碱性碱土金属酚盐(硫化的、非硫化的或它们的混合物，对以下同样适用)的方法，该方法包括：酚、二元醇和碱土金属氧化物或氢氧化物或它们的混合物(被认为“碱土金属反应试剂”以下同)或者混入硫和/或水的上述化合物中的反应；通过蒸馏除去过量的二元醇和至少过量的水；接着用二氧化碳处理得到的蒸馏剩余物。其中改进剩余物的二氧化碳处理是在1摩尔的碱土金属反应试剂，存在约为0.01～1.0摩尔，优选的是0.1～0.7摩尔量水的存在下进行。

作为进一步的本发明优选的实施方案，提出了包括用上述步骤生产高碱性碱土金属酚盐的方法，其中二氧化碳处理是在每1摩尔碱土金属反应试剂，约为0.1～1.0摩尔，优选约为0.1～0.7摩尔，更优选的是约为0.2～0.5摩尔硫存在下和在每1摩尔碱土金属反应试剂，约0.1～0.7摩尔，优选的是0.2～0.5摩尔的水存在条件下进行的。

本发明的其他目的和优点，通过以下说明可以明显地看出来。

本发明中所使用的酚包括了具有4～36个碳原子，优选的是有8～32碳原子的烃基侧链如烷基、烯基、炔基或类似基。这些酚的说明例中包括具有烃基、如丁基、戊基、辛基、壬基、十二烷基、十六烷基、乙基己基、三十烷基等，或从石油烃，如液态烷烃、石腊烃或烯烃共聚物(如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯)衍生出来的基的那些酚。这些酚可以单独或者以它们二种或更多种的混合物形式使用。最好使用的这些酚在约130℃，优选120℃下是液体。

对于碱土金属反应试剂，可以使用碱土金属如钙、钡、锶、镁等的氧化物或氢氧化物。碱土金属反应试剂的用量为每当量酚约为0.001～0.99当量。当碱土金属反应试剂的量大于酚时，由于中间产物凝结以及连续反应的中止，将不能得到高质量的产品。如果其量过小，不仅使产品对反应物的收率减小，而且为了回收酚必将增加公用设备和耗费时间，因此，从经济观点看是不合算的。