[发明专利]一种无催化剂残留的低羟基三季戊四醇脂肪酸酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无催化剂残留的低羟基三季戊四醇脂肪酸酯的制备方法，属于有机化学领域。

技术背景

三季戊四醇脂肪酸合成酯基础油具有十分优秀的粘度和耐高温性能，润滑性能十分出色，是优良的耐高温润滑材料。其典型产品三季戊四醇异壬酸癸酸酯40℃粘度720mm²/S，闪点330℃，非常适合用于高温润滑油和高温润滑脂。以多元醇与二元酸和一元酸反应形成的复酯虽然粘度也高，但其耐高温性能远不如三季戊四醇酯类。

常规多元醇脂肪酸酯产品对羟基要求十分苛刻，一般要求在5mgKOH/g以内。羟基含量过高对高温润滑油的使用十分不利，在使用过程中羟基容易转化为羧基，进而腐蚀设备。多元醇脂肪酸酯产品对催化剂残留要求也十分苛刻，一般要求不能检出。催化剂通常是强酸性物质，催化剂含量高则会在合成酯使用过程中催化其高温分解，使合成酯耐高温性能急剧下降。据《酯化反应中催化剂的研究进展》（《研发前沿》2008年4月6日第十六卷第七期）报道，酯化催化剂涉及无机强酸催化剂、相转移催化剂、室温离子液体催化剂、离子型有机化合物催化剂、固相催化剂、无机盐催化剂、分子筛催化剂、杂多酸催化剂、离子交换树酯催化剂等等。这些催化剂通常会造成产品颜色深、腐蚀设备、催化剂残留在合成酯中降低产品耐高温性能等缺点。

目前，合成酯基础油产品羟基高、催化剂残留严重，对产品的耐高温性能负面影响十分大，严重影响三季戊四醇脂肪酸合成酯基础油的应用性能。

技术内容

本发明提供了一种无催化剂残留的低羟基三季戊四醇脂肪酸酯的制备方法，克服了现有技术三季戊四醇脂肪酸酯羟基高、催化剂残留严重的问题，且所得酯有更好的耐高温性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种无催化剂残留的低羟基三季戊四醇脂肪酸酯的制备方法，包括如下步骤：

A、将三季戊四醇、脂肪酸和活性炭在160-260℃下和惰性气体的保护下反应至羟基的含量不大于2.0mgKOH/g,反应中过程中在反应物底部通入氮气，其中，三季戊四醇中的羟基和脂肪酸中的羧基的摩尔比为1：（1.1-1.5），活性炭的质量用量为三季戊四醇和脂肪酸质量和的0.1-1%；

B、将步骤A所得物料在1-20Pa绝压、120-260℃、惰性气体保下，蒸馏去除未反应的脂肪酸；

C、将步骤B所得物料惰性气体保护下冷却到95-105℃后，滤去物料中的活性炭；

D、将步骤C所得物料洗涤至pH为中性；

E、将步骤D所得物料干燥至水含量不大于500ppm，得无催化剂残留的低羟基三季戊四醇脂肪酸酯。

上述制备方法，各步骤中当物料温度高于120℃时，都优选通惰性气体保护，所述惰性气体优选为氮气；上述步骤A中在反应物底部通入氮气，目的是用氮气作为一种携水剂充分带出反应物料中的水分，使酯化反应进行得更彻底，通入速度以能产生连续均匀的直接为5-20mm的气泡为准。

上述步骤A中，反应过程通过分水器移除反应生成的水。步骤D中，中性的Ph值具体可为6.8-7.3。

上述制备方法，用活性炭作催化剂，反应结束后可方便地将活性炭彻底滤去，克服现有技术因催化剂的残留而造成的设备腐蚀及高温下酯的分解。且上述方法所得产品耐高温性能好，色泽浅，小于加纳色（Gardner）1号。

为了提高所得酯的耐高温性能，所述三季戊四醇为三季戊四醇含量大于30％的三季戊四醇产品。

为了提高所得酯的耐高温性能和润滑性，所述三季戊四醇为三季戊四醇含量大于80％、双季戊四醇含量为15-10％、四季戊四醇含量小于5％的三季戊四醇产品。

为了保证所得酯的耐高温性能和润滑性，所述脂肪酸为C5-C18的一元支链脂肪酸或一元直链脂肪酸中一种或两种以上任意配比的混合物。直链脂肪酸和支链脂肪酸的配比可以根据合成酯基础油的粘度和倾点要求任意组合。

为了保证催化效率，所述活性炭为木质活性炭。

上述步骤A的反应时间为6-24小时。在活性炭的催化作用下，6-24小时即可将羟基的含量降至不大于2.0mgKOH/g。

为了防止洗涤过程中乳化，步骤D中洗涤在60-85℃、轴流式搅拌下进行，搅拌速度为5-30转/分钟。

为了保证洗涤效果，上述步骤D中洗涤，先碱洗后水洗，碱洗时，羧基与氢氧根的摩尔比为1：（1.1-2）。