磺酸盐、其制备方法及包含该磺酸盐的润滑脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种磺酸盐、其制备方法及包含该磺酸盐的润滑脂及其制备方法。本发明专利技术磺酸盐的结构为：其中M1、M2、M3分别为碱金属和碱土金属中的单一金属或混合金属，n1、n2、n3分别为M1、M2、M3的化合价，x、y、z分别为1～4之间的整数，R1、R2、R3分别为烷基，且R1烷基中的碳数与x之和为8～28、R2烷基中的碳数与y之和为7～27、R3烷基中的碳数与z之和为9～29，R4、R5分别为C5～C30的烷基，e、q、r、u、d分别为1～20000之间的整数，t为0～20000之间的整数，PMA是甲基丙烯酸酯共聚物分子的缩写。本发明专利技术所得到的磺酸盐碱值高，特别适用于制备润滑脂。在制备润滑脂时，无定形碳酸盐完全转化为结晶型碳酸盐，转化时间较短，转化后的磺酸盐润滑脂具有优异的高温、抗水性能、胶体稳定性、抗磨性能、低温性能。

【技术实现步骤摘要】
磺酸盐、其制备方法及包含该磺酸盐的润滑脂及其制备方法
本专利技术涉及一种磺酸盐，尤其涉及一种适用于润滑脂的高碱值磺酸盐。
技术介绍
复合磺酸钙基润滑脂是一类新型的润滑脂，具有优异的极压性能、抗磨性能、抗水性能、抗盐雾性能和防腐蚀性能，并且滴点高、热稳定性好，广泛用于汽车、钢铁、矿山、造纸等行业。复合磺酸钙基润滑脂均采用牛顿体磺酸钙为原料，在活泼氢存在时转化为非牛顿体磺酸钙。其中牛顿体磺酸钙中的碳酸钙是无定形的，而复合磺酸钙基润滑脂中的碳酸钙为方解石型，因此制备润滑脂的过程实际上就是将牛顿体磺酸钙中的无定型碳酸钙转化为方解石型碳酸钙，并最终形成非牛顿体磺酸钙的过程，因此，选择合适的牛顿体磺酸钙非常重要。关于制备牛顿体的高碱值磺酸钙和超高碱值磺酸钙的专利非常多，如US4,427,559、US4,604,219、US4,879,053、US4,929,373、US4,810,396、EP0,515,062、EP0,949,322、US6,015,778、US4,560,489等，其制备方法一般为：以烷基苯磺酸或者是烷基苯磺酸钙为原料，采用各类低分子醇为促进剂，通入二氧化碳进行碳酸化反应，反应结束后升温脱水，经后处理得到高碱值磺酸钙。上述专利中的高碱值磺酸钙（碱值大于300mgKOH/g）和超高碱值磺酸钙（碱值大于395mgKOH/g），主要用于内燃机油和工业用油中，起到增溶、分散、中和、防锈等作用。润滑脂磺酸钙要求磺酸钙中的碳酸钙为无定型，在一定条件下易于转化，得到的润滑脂具有较好的高、低温性能、极压抗磨性、胶体稳定性和抗水性。而润滑油中使用的磺酸钙要求具有优异的清净性、分散性和酸中和性能。两种产品对于磺酸钙的要求有所不同，因此，用现有的用于润滑油中的牛顿体磺酸钙制备润滑脂会存在一些问题，例如：磺酸钙转化速度慢或是转化效果不好，转化后的润滑脂的高温性能和其它性能不能满足要求，这样就限制了磺酸钙在润滑脂中的进一步应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种磺酸盐、其制备方法及包含该磺酸盐的润滑脂及其制备方法。本专利技术磺酸盐的结构为：其中M1、M2、M3分别为碱金属和碱土金属中的单一金属或混合金属，n1、n2、n3分别为M1、M2、M3的化合价，x、y、z分别为1～4之间的整数，R1、R2、R3分别为烷基，且R1烷基中的碳数与x之和为8～28、R2烷基中的碳数与y之和为7～27、R3烷基中的碳数与z之和为9～29，R4、R5分别为C5～C30的烷基，e、q、r、u、d分别为1～20000之间的整数，t为0～20000之间的整数，PMA是聚甲基丙烯酸酯共聚物分子的缩写。所述的M1、M2、M3可以相同，也可以不同，优选碱土金属，最优选镁、钙和钡中的一种或多种；n1、n2、n3分别为M1、M2、M3的化合价，取值为1～2，优选2；x、y、z分别为1～4之间的整数，优选2或3；R1、R2、R3分别为烷基，且R1烷基中的碳数与x之和为8～28、R2烷基中的碳数与y之和为7～27、R3烷基中的碳数与z之和为9～29，优选R1烷基中的碳数与x之和为10～18、R2烷基中的碳数与y之和为9～17、R3烷基中的碳数与z之和为11～19；R4、R5分别为C5～C30的烷基，优选C10～C30的烷基；e、q、r、u、d分别为1～20000之间的整数，优选1～10000之间的整数；t为0～20000之间的整数，优选1～10000之间的整数。本专利技术磺酸盐的制备方法是：（1）C10～C30的α烯烃与磺化剂发生磺化反应生成C10～C30的磺酸和磺内酯，再与碱金属和/或碱土金属的氢氧化物发生中和反应，收集生成的C10～C30磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯的混合物；（2）将中性油、甲基丙烯酸酯共聚物、烃类溶剂、C1～C4醇、氧化钙、水、步骤（1）中C10～C30磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯的混合物以及非必要的C5～C30烷基苯磺酸的碱金属和/或碱土金属盐混合，通入二氧化碳，在0.4MPa～2.0MPa压力下进行碳酸化反应，脱除醇、水、烃类溶剂和固体残渣，得到磺酸盐产品。在步骤（1）中，所述C10～C30的α烯烃优选C10～C30直链α烯烃，最优选C10～C20直链α烯烃；所述磺化剂为三氧化硫、浓硫酸和发烟硫酸中的一种或多种，优选三氧化硫；所述磺化剂与所述C10～C30的α烯烃的摩尔比为：1.0～1.5：1，优选1.05～1.1：1；所述磺化反应的温度为0～60℃，优选20～40℃；反应时间为1～10小时，优选1～4小时；所述磺化反应中可以加入溶剂，如石油醚、苯、甲苯，优选加入溶剂。所述C10～C30的α烯烃与磺化剂发生磺化反应生成C10～C30的磺酸和磺内酯的混合物，所述C10～C30的磺酸包括烯基一磺酸、烯基二磺酸，所述C10～C30的磺内酯包括一磺内酯、二磺内酯。以三氧化硫与C18α烯烃发生磺化反应为例，二者反应生成烯基一磺酸、一磺内酯和少量的烯基二磺酸、二磺内酯的混合物。所述磺化反应的示例方程式为：CH3(CH2)15CH=CH2+SO3→CH3(CH2)13CH2CH=CHCH2SO3H（生成烯基一磺酸）（生成一磺内酯）（烯基一磺酸进一步磺化生成烯基二磺酸）（一磺内酯进一步磺化生成二磺内酯）在步骤（1）中所述的中和反应中可以加入中性油，也可以不加入中性油，优选加入中性油。所述中性油优选100℃运动粘度为2～6mm2/s的润滑基础油，最优选100SN、150SN、100N和150N中的一种或多种。步骤（1）中所述中和反应是将C10～C30的磺酸和磺内酯与碱金属和/或碱土金属的氢氧化物发生中和反应，收集生成的C10～C30磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯以及优选加入的中性油的混合物。所述碱金属和/或碱土金属的氢氧化物的摩尔数是所述C10～C30α烯烃摩尔数的1.2～2倍，反应温度为50℃～70℃，反应时间为10～40分钟。所述碱金属和/或碱土金属的氢氧化物可以为单一氢氧化物，也可以为混合氢氧化物，优选碱土金属的氢氧化物，最优选氢氧化镁、氢氧化钙和氢氧化钡中的一种或多种。步骤（1）中所述中和反应也可以先将C10～C30的磺酸和磺内酯与碱金属的氢氧化物发生中和反应生成C10～C30磺酸的碱金属盐和磺内酯，再与可溶性碱土金属盐发生复分解反应，收集生成的C10～C30磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯以及优选加入的中性油的混合物。所述C10～C30的磺酸和磺内酯与碱金属的氢氧化物发生中和反应的条件为：所述碱金属的氢氧化物的摩尔数是所述C10～C30α烯烃摩尔数的1.2～2倍，反应温度为50℃～70℃，反应时间为10～40分钟。所述复分解反应的条件为：所述可溶性碱土金属盐的摩尔数是所述C10-C30α烯烃摩尔数的0.3～2.0倍，反应温度为60-90℃，反应时间为1～4小时。所述可溶性碱土金属盐优选氯化钙、氯化镁、氯化钡、硝酸钙、硝酸镁和硝酸钡中的一种或多种。步骤（1）中所述中和反应完成之后优选对反应产物进行水洗、过滤，以得到更为纯净的C10～C30磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯以及优选加入的中性油的混合物。所述中和反应的示例方程式为：CH3(CH2)13CH2CH=CHCH2SO3H+NaOH→CH3(CH2)13CH2CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磺酸盐，其结构为：其中M1、M2、M3分别为碱金属和碱土金属中的单一金属或混合金属，n1、n2、n3分别为M1、M2、M3的化合价，x、y、z分别为1～4之间的整数，R1、R2、R3分别为烷基，且R1烷基中的碳数与x之和为8～28、R2烷基中的碳数与y之和为7～27、R3烷基中的碳数与z之和为9～29，R4、R5分别为C5～C30的烷基，e、q、r、u、d分别为1～20000之间的整数，t为0～20000之间的整数，PMA是甲基丙烯酸酯共聚物分子的缩写。

【技术特征摘要】
1.一种磺酸盐，其结构为：其中M1、M2、M3分别为碱金属和碱土金属中的单一金属或混合金属，n1、n2、n3分别为M1、M2、M3的化合价，x、y、z分别为1～4之间的整数，R1、R2、R3分别为烷基，且R1烷基中的碳数与x之和为8～28、R2烷基中的碳数与y之和为7～27、R3烷基中的碳数与z之和为9～29，R4、R5分别为C5～C30的烷基，e、q、r、u、d分别为1～20000之间的整数，t为0～20000之间的整数，PMA是甲基丙烯酸酯共聚物分子的缩写。2.按照权利要求1所述的磺酸盐，其特征在于：所述的M1、M2、M3为碱土金属；n1、n2、n3取值为2；x、y、z分别为2或3；R1烷基中的碳数与x之和为10～18、R2烷基中的碳数与y之和为9～17、R3烷基中的碳数与z之和为11～19；R4、R5分别为C10～C30的烷基；e、q、r、u、d、t分别为1～10000之间的整数。3.一种磺酸盐的制备方法，包括：(1)C10～C30的α烯烃与磺化剂发生磺化反应生成C10～C30的磺酸和磺内酯，再与碱金属和/或碱土金属的氢氧化物发生中和反应，收集生成的C10～C30磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯的混合物；所述磺化剂与所述C10～C30的α烯烃的摩尔比为1.0～1.5：1；所述碱金属和/或碱土金属的氢氧化物的摩尔数是所述C10～C30的α烯烃摩尔数的1.2～2倍；(2)将中性油、甲基丙烯酸酯共聚物、烃类溶剂、C1～C4醇、氧化钙、水、步骤(1)中C10～C30磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯的混合物以及非必要的C5-C30烷基苯磺酸的碱金属和/或碱土金属盐混合，通入二氧化碳，在0.4MPa～2.0MPa压力下进行碳酸化反应，脱除醇、水、烃类溶剂和固体残渣，得到磺酸盐产品；以所述步骤(1)中C10～C30磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯的混合物以及非必要的C5～C30烷基苯磺酸的碱金属和/或碱土金属盐的用量为100质量份计算，中性油的总量为50～400份；所述甲基丙烯酸酯共聚物的用量为0.5～50份；C1～C4醇的用量为20～200份；烃类溶剂的用量为50～1000份；所述氧化钙的用量为50～400份；水的用量为10～150份；所述通入二氧化碳的摩尔数为氧化钙摩尔数的50％～120％；所述碳酸化反应的温度为50℃～200℃，反应压力为0.4MPa～2.0MPa。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述C10～C30的α烯烃为C10～C30直链α烯烃。5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的磺化反应和/或中和反应中加入中性油。6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述磺化剂与所述C10～C30的α烯烃的摩尔比为：1.0～1.5：1，所述磺化反应的温度为0～60℃；反应时间为1～10小时。7.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述中和反应中，所述碱金属和/或碱土金属的氢氧化物的摩尔数是所述C10～C30的α烯烃摩尔数的1.2～2倍，反应温度为50℃～70℃，反应时间为10～40分钟。8.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碱金属和/或碱土金属的氢氧化物为单一氢氧化物或混合氢氧化物。9.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述中和反应是先将C10～C30的磺酸和磺内酯与碱金属的氢氧化物发生中和反应生成C10～C30磺酸的碱金属盐和磺内...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘依农，段庆华，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11