[发明专利]一种改性植物油

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性植物油。

背景技术

传统的润滑油绝大多数以矿物油作为基础油，在某些特殊使用场合，如金属加工油、链锯油、舷外二冲程发动机油及开式齿轮油等开放系统或一次性循环系统，由于使用、泄漏、等原因，润滑油将不可避免地直接排放到环境中。而矿物基润滑油在自然环境中可生物降解能力很差，在环境中积聚并对生态环境造成污染。一些发达国家已经制定严格的法律来控制润滑油的排放，如在德国，所有的开放式链锯油都必须采用可生物降解型的润滑油。世界上各大石油公司都已经着手研制开发环境友好型绿色润滑油，以取代传统的矿物基润滑油。做为绿色润滑油的基础油有聚醚、合成酯和天然植物油。植物油具有优良的润滑性能，粘度指数高，无毒和易生物降解(CEC试验生物降解率在90％以上)，因此引起人们的广泛关注。植物油与合成酯相比，成本低廉、来源丰富、是可持续发展、可再生性资源。植物油的主要来源包括菜籽油、大豆油、蓖麻油、棕榈油、椰子油等等，其主要成分是脂肪酸甘油三酯。主要物化指标有碘值(或溴价)、粘度(40℃或100℃下)、凝固点、氧化安定性等项内容。植物油的来源不同，其指标亦不相同，这主要是因为脂肪酸成分不同所致，构成植物油分子的脂肪酸有油酸、亚油酸、亚麻油酸、棕榈酸、硬脂酸、蓖麻酸、芥酸等。不饱和酸含量越高，低温流动性越好，氧化安定性越差。一般在植物油分子中含有大量的双键，使植物油氧化机理主要表现为活泼的易氧化烯基的自由基反应机理，这正是其氧化安定性差的重要原因。含2～3个双键的亚油酸或亚麻酸组分，在氧化初期就被迅速氧化，同时对以后的氧化起到引发作用，它们的氧化安定性更差。

综上所述，如何改善植物油的抗氧化能力，已是世界性的课题。US5,475,160，采用植物油直接加氢的方法来提高其抗氧化能力，这种工艺成本高，能耗大。US6,696,583，采用植物油和醇类进行酯交换改性反应。在酯交换过程中，必须采用碱催化剂如KOH，或酸性催化剂如H₂SO₄，这样在后续处理工序中存在催化剂的回收问题，增加了工艺流程和生产成本。

发明内容

本发明提供的改性植物油显著提高了氧化安定性和极压抗磨性。

本发明提供的改性植物油是通过以下方法得到的：将醇、钛酸四丁酯和植物油混合，在20～80℃温度下反应，反应完毕分离剩余的醇，即得到改性植物油。

具体地说，反应温度为20～80℃，优选30～60℃。一般反应时间为1～20小时，优选3-8小时。反应完毕减压蒸出剩余的醇，即得到改性植物油。本发明的反应可以采用反应蒸馏装置进行，反应与蒸馏直接在一套装置中进行。

其中植物油是含有不饱和双键的脂肪酸甘油三酯的混合物，可以是菜籽油、大豆油、蓖麻油、棕榈油、椰子油、花生油、玉米油、橄榄油、葵花子油和红花油等中的一种或多种。

所说的醇可以是C₁～C₆脂肪醇或脂环醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇和叔丁醇等中的一种或多种，优选乙醇。

醇与植物油的质量比为1∶5～30，优选1∶10～20。

钛酸四丁酯与植物油的质量比为1∶10～100，优选1∶20～80。

本发明提供的改性植物油与改性之前相比大大提高了氧化安定性、极压抗磨性，开拓了植物油在诸多领域的应用前景。

具体实施方式

实施例1

称取无水乙醇20毫升，220克蓖麻油，8克钛酸四丁酯加入反应釜中，在常压、40℃的条件下，反应8小时，然后在减压蒸馏装置中将乙醇蒸馏出来，压力为-0.1MPa～-0.001MPa，温度在25～60℃，即可得到改性植物油。

实施例2

称取无水乙醇20毫升，220克花生油、5克钛酸四丁酯加入反应釜中，在常压、60℃条件下，反应6小时，然后在减压蒸馏装置中将乙醇蒸馏出来，即可得到改性植物油。

实施例3

采用反应蒸馏条件。

称取无水乙醇20毫升，220克蓖麻油、8克钛酸四丁酯加入到反应蒸馏装置的反应釜中，在常压、60℃条件下，反应回流6小时，然后停止回流、抽真空，在减压条件下将乙醇蒸馏出来，即可得到改性植物油。

对比例

称取无水乙醇20毫升，加入220克蓖麻油，1克98％硫酸，温度为40℃的条件下，在常压下反应8小时，然后将乙醇和硫酸分离出来。

表1植物油改性后的理化性能

  实施例1  实施例2  实施例3  对比例  未改性  花生油  未改性  蓖麻油氧化起始温度，℃  264.70  250.36  249.12  220.68  185.79  190.81P_B，kg/cm²  90  86  68  82  72  70P_D，kg/cm²  190  180  200  178  160  150d⁴⁰₆₀，mm  0.52  0.60  0.54  0.58  0.63  0.65摩擦系数(f)  0.054  0.058  --  0.062  0.064  0.062