一种季戊四醇油酸酯的制备方法，属于生物可降解润滑油基础油合成技术领域。本发明专利技术是一种改进了的制备季戊四醇油酸酯的工艺，采用活性炭负载的对甲基苯磺酸为催化剂，以油酸和季戊四醇为原料进行酯化反应，得到季戊四醇油酸酯初品，再进行分子蒸馏处理，得到季戊四醇油酸酯产品。本发明专利技术选择经济、来源广泛的活性炭作为负载对甲苯磺酸的载体，以浸渍法为负载方法，本发明专利技术首次采用活性炭负载的对甲基苯磺酸固体催化剂催化反应，具有催化性能突出，催化剂易于从产物中分离，不会造成酸性废水污染，对环境污染小，为环保型催化剂之一。季戊四醇油酸酯具有良好的环保性，可以延长机器的使用寿命，具有较好的安全性，具有可再生性能。
【技术实现步骤摘要】
，采用活性炭负载的对甲基苯磺酸催化制 备季戊四醇油酸酯的工艺，属于生物可降解润滑油基础油合成
技术背景为了降低两个相对运动的接触表面的摩擦和磨损，人们使用了润滑油。良 好的润滑油可以提高机械的效率，保持机械长期可靠地工作。润滑油由基础油和添加剂组成，其中基础油占80%-90%以上。润滑油的主要性质(如生物降解 性、高温稳定性、低温流动性等)都由基础油的性质决定。目前，润滑剂的基础 油可以采用矿物油、动植物油和合成润滑油。目前绝大部分润滑油产品都是以 矿物油为基础油。矿物油由于其不可再生，对环境存在巨大的污染，因而将逐 渐退出舞台。而直接用动植物油作为润滑油基础油则存在热稳定性、氧化稳定 性和水解稳定性差等缺点。于是，人们将目光集中在了合成润滑油(完全采用 有机合成方法制备的基础油)上。ASTM将合成润滑油基础油分成合成烃类、 有机酯和其它合成润滑油等三类。其中酯类润滑油占有重要的地位和相当大的 比重(80%)。酯类合成油是由有机酸与醇在催化剂作用下，酯化脱水而获得的。 根据反应产物的酯基含量，酯类油被分为双酯、多元醇酯和复酯等季戊四醇油酸酯属于新戊基多元醇酯(新戊基多元醇酯是由三羟甲基丙烷、 季戊四醇、新戊基二醇与直链或是带支链的脂肪酸反应的产物)类的基础油。 其具有好的低温性能和粘温性能、良好的热安定性、较好的氧化稳定性和良好 的环保性，因此被广泛的应用在航空润滑油、汽车润滑剂、空气压縮机机油和 抗燃性液压油等领域。我国对于酯类合成润滑油的研究起始于60年代初期，目前，已研究出多元 醇酯类润滑油有4050, 4051、 4106等。在合成工艺上，我国多元醇酯的研究多 集中于直接用直链脂肪酸与多元醇的直接酯化反应的研究，其中大多数人研究 的是短碳链的脂肪酸(C2-Cu)与多元醇的酯化过程。而对于季戊四醇油酸酯的 合成研究报道则很少。傅挺进、官仕龙、胡文云等人利用包括油酸在内的混合 脂肪酸与季戊四醇酯化，催化剂包括硫酸、固体酸催化剂和金属催化剂等，合成研究停留在单因素实验、产品无分析。周存等人利用油酸与季戊四醇发应， 进行了单因素实验和催化剂的选择，实验发现用氧化亚锡作催化剂，催化剂质 量分数为0.8%，反应温度在20(TC，产品较好。陈小刚等人发现用金属粉末作 催化剂，催化剂用量为油酸的0.5%，反应温度210-22(TC，反应4h，酯化率95%以上。同样，刘范嘉等人也得出了类似的结论。 一项中国专利报道了一种季 戊四醇油酸酯的合成方法，报道称，在有机酸催化剂的作用下，油酸与季戊四醇进行酯化，然后在真空度为20-100pa的高真空条件脱去残酸得到产品。1963年，美国海军提出使用温度为-40 20(TC的MIL-L-23699规格。之后， 以多元醇酯为基础油的II型中粘度合成航空润滑油就广泛地应用到海军飞机和 民航飞机上，合成酯类油生产规模得到迅速发展。进入70年代，酯类合成润滑 油迅速在内燃机油、压縮机油、高速齿轮油等方面得到了广泛应用。使其产量 在合成润滑油领域中仅次于聚醚和聚-a烯烃，列居第三位。1987年，美国消耗 于合成润滑油的新戊基多元醇酯1.64万吨。西欧1986消耗的新戊基多元醇酯 润滑油1.48万吨。目前，生产的有Mobil Jet Oil II ， Esso Turbo Oil 2380， Mobil Jet Oil 254等。Gerard hellion等人将亚油酸含量在65%以上的葵花籽油进行甲酯化 后，依次通过异构化、共聚作用、氢化和酯交换(二丁氧基锡0.05%，甲酯/三 羟甲基丙垸二3.1 : 1 ， 200-220°C， 5h)得到多元醇支链脂肪酸酯。产品倾点低 于-53'C，分解温度高达340°C，粘度指数155，非常适合于高性能的润滑油。 Hdena.wagner等人利用多种方法将油脂甲酯支链化，然后与多元醇进行酯交换 也得到不错的效果。S.gryglewicz等人利用猪油和植物油进行实验，他们首先将 油脂甲酯化，对于猪油来说通过分提作用富集不饱和脂肪酸甲酯后与多元醇进 行酯交换，催化剂为Ca(CH30) 2，反应时间2011后产率达到85% 90%，同 时发现不饱和度越高的产品低温性能越好。直接生产季戊四醇油酸酯的未见报 道。利用报道的酯交换法合成多元醇酯的反应存在转化率低、反应时间长等缺 点，同时利用酯交换法合成的多元醇酯多是三羟甲基丙烷脂肪酸酯，利用酯交 换法合成季戊四醇油酸酯并不多见。陈小刚等的方法反应温度高、时间较长、 催化剂成本较高，不利于工业化生产；周存等人的方法存在金属氧化物与油酸 形成油酸盐类，在反应瓶中产生一定量的泡沫，给产品分离带来困难，同时醇 酸比1:3.6，使得季戊四醇未完全反应，产品羟值上升，不利于作为润滑油的使 用等缺点；传统的硫酸催化法则存在反应转化率低、对设备腐蚀大等缺点。季戊四醇油酸酯传统的合成方法是采用浓硫酸，在高温下进行酯化制得。 由于硫酸严重地腐蚀设备，产生的废液影响环境，而且增大反应后处理中碱炼 的消耗量，因而有必要寻找新的催化剂来取代硫酸。对甲苯磺酸本身具有浓硫 酸的一切优点，而且它是一种有机酸，无氧化性，碳化作用也较浓硫酸弱，工艺 较简单，作为此反应的催化剂时，具有活性高、不腐蚀设备、污染小等显著优点， 受到研究者的广泛重视。然而，对甲苯磺酸催化合成季戊四醇油酸酯仍然是均 相反应，故依然存在催化剂回收困难、无法重复利用、水污染比较严重等问题， 因此，有必要将其固载在合适的载体上，使产品与催化剂分离方便并可以重复利用，降低水污染，降低生产的成本。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种活性炭负载的对甲基苯磺酸催化制备季戊四醇油酸 酯的方法，采用活性炭负载的对甲基苯磺酸催化技术催化油酸和季戊四醇的酯 化反应，并对催化剂的加量、脂肪酸与季戊四醇的配比、温度、时间等制约反 应产率的因素进行系统的研究，以确定最佳的合成工艺路线。本专利技术的技术方案 ，采用活性炭负载的 对甲基苯磺酸为催化剂，以油酸和季戊四醇为原料进行酯化反应，得到季戊四 醇油酸酯初品，再进行分子蒸馏处理，得到季戊四醇油酸酯产品；(1) 活性炭负载的对甲基苯磺酸催化剂的制备将活性炭在12(TC条件下 活化2h，冷却后称取10g，浸泡在608浓度为45%-65%的对甲苯磺酸的溶液中 浸泡42h，抽滤，在11(TC条件下烘干5h，冷却后得到45%-65%载酸量的对甲 基苯磺酸-活性炭催化剂，放入干燥釜中备用；(2) 酯化反应以油酸和季戊四醇为原料，酸醇摩尔比为4:1一4.8:1，催 化剂的加量为原料总质量的0-4%,反应温度为120-160°C，反应时间为0.5-3 h， 得季戊四醇油酸酯初品；(3) 分子蒸馏处理季戊四醇油酸酯初品再进行分子蒸馏处理，分子蒸馏 条件为真空度小于0.1Pa，温度为18(TC得到季戊四醇油酸酯产品。所述的季戊四醇油酸酯的制备方法，经济、来源广泛的活性炭是负载对甲 苯磺酸的合适载体，以浸渍法为负载方法，活性炭选用45%浓度的对甲苯磺酸 溶液进行浸渍，负载前后催化剂的催化活性相当；酸醇摩尔比为4.16:1，催化剂 加量为原料总质量的2.51% ，酯化反应温度为160°C，反应时间为2.71h。本专利技术的有益效果本专利技术首次采用活性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种季戊四醇油酸酯的制备方法，其特征是采用活性炭负载的对甲基苯磺酸为催化剂，以油酸和季戊四醇为原料进行酯化反应，得到季戊四醇油酸酯初品，再进行分子蒸馏处理，得到季戊四醇油酸酯产品； （１）活性炭负载的对甲基苯磺酸催化剂的制备：将活性炭在１２０℃条件下活化２ｈ，冷却后称取１０ｇ，浸泡在６０ｇ浓度为４５％－６５％的对甲苯磺酸的溶液中浸泡４２ｈ，抽滤，在１１０℃条件下烘干５ｈ，冷却后得到４５％－６５％载酸量的对甲基苯磺酸－活性炭催化剂，放入干燥釜中备用； （２）酯化反应：以油酸和季戊四醇为原料，酸醇摩尔比为４∶１－４．８∶１，催化剂的加量为原料总质量的０－４％，反应温度为１２０－１６０℃，反应时间为０．５－３ｈ，得季戊四醇油酸酯初品； （３）分子蒸馏处理：季戊四醇油酸酯初品再进行分子蒸馏处理，分子蒸馏条件为真空度小于０．１Ｐａ，温度为１８０℃得到季戊四醇油酸酯产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘元法，王兴国，李凯，单良，金青哲，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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