使蜡改性的方法及由该方法获得的改性蜡技术

一种使蜡改性的方法，该方法包括在处理步骤中，对蜡进行处理，在其上面形成伯和／或仲羟基基团，因此得到羟基蜡，然后在烷氧基化步骤中，至少对羟基蜡的部分羟基基团进行烷氧基化作用，从而得到改性蜡。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与蜡有关，具体涉及一种使蜡改性的方法。按照本专利技术，提供了一种使蜡改性的方法，该方法包括在处理步骤中，对蜡进行处理，在其上面形成伯和/或仲羟基基团，从而得到羟基蜡；在烷氧基化步骤中，至少对羟基蜡的部分羟基基团进行烷氧基化作用，从而形成改性蜡。蜡为碳原子数分布为C20至C100的链状饱和烃。至少从原则上讲，本专利技术可以用于各种蜡，如聚乙烯蜡，可以确信，本专利技术对费-托法得到的蜡具有特殊应用。‘费-托法得到的蜡’指的是通过使含有特定比例一氧化碳和氢的合成气在钴、铁或钴/铁费-托催化剂上，在200-240℃、通常为240℃左右，在固定或浆态床反应器中进行反应，生产主要为C21-C85链烷烃的产物所得到的蜡；分馏这些烃，得到软、中和硬蜡馏分，然后将这些馏分中的一种用作本专利技术方法的进料。通常该分馏操作可以通过短程精馏(short path distillation)完成，温度为150-400℃，压力为2.0-0.02毫巴；进一步优选的温度为200-350℃，压力为1.5-0.07毫巴。通常认为碳原子数分布为C20至C32、平均为C24的蜡为软蜡；通常认为碳原子数分布为C20至C42、平均为C30的蜡为中蜡；通常认为碳原子数分布为C29至C85的蜡为硬蜡；而硬蜡又可以被分馏成碳原子数分布通常为C29至C55、平均为C40的轻馏分和碳原子数通常为C48至C85、平均为C75的重馏分。由该方法得到的改性蜡适合用作蜡乳化剂和/或自乳化的蜡。在本专利技术的第一种实施方案中，对蜡进行处理形成羟基蜡，可以包括使蜡与烯丙醇(CH2CHCH2OH)进行接枝反应。具体地该蜡可以为费-托法得到的硬蜡的重馏分。羟基蜡为侧链上带有丙醇基团的蜡，即RCH2CH(CH2CH2CH2OH)CH2R，其中R＝C40至C80。烯丙醇和蜡的比率或比例可以是0.0330-0.0730g烯丙醇/克蜡，优选为0.0360-0.0640g/g蜡，以制备羟基值范围为30-75mg KOH/g的羟基蜡。蜡与烯丙醇的接枝可以在自由基引发剂如过氧化物存在的条件下得以实现。然后在烷氧基化步骤中，可以使这种羟基蜡与不同量的醇盐、通常为环氧乙烷反应，得到改性蜡，当使用环氧乙烷作为醇盐时，所得到的改性蜡为聚乙氧基改性蜡。通常这些改性蜡的HLB(亲水-亲脂平衡)值为2-18，可以用作可自乳化的蜡，或者用作改性的、即被氧化的、或未改性的费-托法得到的硬蜡的乳化剂。乳化液为可自乳化的蜡和水的混合物或乳化剂与蜡如费-托法得到的蜡的混合物。所有乳化剂均为含有亲水基团和亲脂基团的分子。因此，HLB表示乳化剂的亲水和亲脂基团的大小和强度的平衡。HLB还可以表示为改性蜡中所检测到的聚合反应的醇盐量。稳压下的乳化液通常为聚合物衍生物和蜡的混合物，通常为5％的聚乙氧基改性蜡作为乳化剂，与20％的费-托蜡混合，其余的为水。在本专利技术的第二种实施方案中，蜡可以是一种氧化蜡，如非催化自氧化的、即空气氧化的费-托法得到的硬蜡或其组分，如费托法得到的硬蜡的轻或重馏分。如果需要的话，该方法可以包括在适合的反应器中，如在间歇反应器中，使未氧化的蜡与空气反应形成氧化蜡的步骤。因此自氧化蜡将带有含氧的伯和仲官能团，如酮、酯和羧酸官能团。然后对氧化蜡的处理可以包括使氧化蜡加氢，形成羟基蜡。已经令人惊讶地发现，氧化蜡的加氢可以在催化剂如CuCr和/或Ru/C催化剂存在时，任选在作为酯化/酯基转移试剂的甲醇存在时，在升温升压条件下，利用氢进行。温度范围可以为100-300℃，压力范围为50-300巴。通常加氢反应可以在活塞流反应器中进行。另外，在氧化蜡加氢之前，可以在少量对甲基苯磺酸催化剂存在时，进行催化反应使氧化蜡被甲醇酯化。然后可以在100-200℃温度范围内，在0.5-3巴的压力范围内进行酯化反应。这种羟基蜡的羟基值范围可以为30-150mg KOH/g，并且可以带有伯和仲羟基基团，其羟基值取决于原料的氧化值，同时也取决于加氢反应条件。在烷氧基化步骤中，根据羟基蜡的羟基值，可以使羟基蜡上所形成的仲和伯羟基基团烷氧基化，如乙氧基化，制备可自乳化的蜡产物或蜡乳化剂。通常当50-70(mol)％的羟基基团存在时，得到的是可自乳化的蜡，而通常羟基基团为90-140(mol)％时，得到的是乳化剂。蜡的氧化程度和加氢反应条件对所形成的羟基蜡的羟基值具有直接影响。而这一点又对与醇盐如环氧乙烷反应后的产物有影响。环氧乙烷得到的范围为可自乳化的蜡至乳化剂的产物的性质可以加入20-60％的未官能化的蜡，仍然能够形成稳定的乳化液。通常可以在间歇反应器中，在催化剂如乙醇钠存在时，在100-200℃的温度下，在3-6巴的压力下进行乙氧基化反应。在本专利技术的第三种实施方案中，对蜡处理形成羟基蜡，可以包括在氮/空气惰性气氛下，使蜡与过氧化物，通常为过氧化氢反应，形成羟基蜡。然后使羟基蜡烷氧基化，如乙氧基化，制备蜡乳化剂和/或可自乳化的蜡。在该实施方案中，蜡可以是费-托法得到的硬蜡，或其轻或重馏分。与过氧化氢的反应的进行条件可以为(i)温度为100-300℃，进一步优选为160-175℃，(ii)反应时间为15分钟-200分钟，进一步优选为45-130分钟，该反应时间取决于反应温度。该操作的结果是羟基蜡的羟基值为15-40mg KOH/g。可以直接使羟基费-托蜡乙氧基化，形成与前述范围相同的产物和乳化液。如果需要的话，在乙氧基化反应之前，羟基蜡可以首先用环氧丙烷处理。本专利技术提供一种利用本专利技术方法制备的改性蜡，以及一种由本专利技术方法的处理步骤得到的羟基蜡。这样得到的羟基蜡也可以用作最终产物，如用于制备氨基-酰胺蜡，作为一种织物修饰剂、作为涂料润滑剂或作为金属和热熔性粘结剂的润滑涂层。还令人惊讶地发现，乙氧基化的硬蜡及费-托法得到的硬蜡的重和轻馏分的长链，在纺织工业、水基油墨以及各种抛光剂和润滑剂的组成中，可以用作乳化剂或可自乳化的蜡。下面将参照附图以及后续的非限制性的实施例，更为详细地描述本专利技术。在附图中，附图说明图1为按照本专利技术的第一种实施方案，使蜡改性的方法的简化流程图；图2为按照本专利技术的第二种实施方案，使蜡改性的方法的简化流程图。参照图1，标号10总体表示按照本专利技术第一种实施方案的使蜡改性的方法。方法10包括由标号12表示的间歇氧化反应器。空气管线14以及蜡进料管线16通入反应器12。过量的或废空气引出管线18由反应器12引出，氧化蜡管线20亦由反应器12引出。管线20通入由标号22表示的加氢活塞流反应器。氢/甲醇进料管线24通入反应器22，甲醇供料管线26以及氢供料管线28通入管线24。产物引出管线30由反应器引出，管线30分成氢引出管线32和羟基蜡/甲醇/水管线34。管线34通入精馏塔36。甲醇/水管线38由精馏塔36的顶部引出，而底部管线40由塔36引出，通到乙氧基化间歇反应器42。催化剂进料管线44通入反应器42，氮供料管线46和环氧乙烷供料管线48也通入反应器42。氮引出管线50由反应器42引出，改性蜡引出管线52也由反应器42引出。在使用中，空气和费-托法得到的蜡，通常为前文所定义的费-托法得到的硬蜡，分别由管线14、16加入到反应器12中，进行反应制备氧化蜡，所制得的氧化蜡由管线20引出。过量空气由管线18引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使蜡改性的方法，该方法包括： 在处理步骤中，对蜡进行处理而在其上形成伯和／或仲羟基基团，从而得到羟基蜡；和 在烷氧基化步骤中，至少使羟基蜡的部分羟基基团进行烷氧基化作用，从而形成改性蜡。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：德斯蒙德奥斯汀扬，米歇尔格兰特，斯特凡诺斯约翰内斯斯特多姆，雅各布斯卢卡斯维萨奇，克里斯蒂安弗雷德里克赖内克，尼古拉斯鲁索劳，
申请(专利权)人：舒曼萨索尔南非控股有限公司，
类型：发明
国别省市：ZA[南非]