[发明专利]一种用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及润滑技术领域，具体地说是一种用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的制备和使用方法。

背景技术

传统金属加工润滑和冷却用的切削油、冷却剂、乳化液等润滑剂使用量大，且传统的切削油都是采用矿物油为基础油，在自然环境中不易分解，所用的添加剂大都对人体和环境有害，不仅浪费资源，还会造成加工场所和环境的巨大污染。

近年对微量切削技术的研究取得很大的进展，减少了大量切削油液的排放对环境造成的危害。同时出于对环境和工人的保护，一些研究利用合成油酯加添加剂来解决有关微量润滑的润滑冷却问题，但是添加剂往往不能做到环保可降解。

近年来，在油品研究的领域中，虽然对其生物降解性能也有涉足，但是，此类油品随着生物降解性能的提高往往是建立在牺牲其部分性能来实现的，例如，市场上现有的此类油品，其极压抗磨性能较差，无法完全适用于现代生产和实践的需要。这就造成其在实际使用中，为改善此类油品的极压抗磨性等工作性能，往往采用加入添加剂的手段来实现，而此类添加剂的加入，经常会使油品的生物降解性能变弱。

由此可见，现有产品仍无法真正的解决油品中存在的品质优良、高效和绿色环保并存的问题。

发明内容

鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯及其制备和使用方法。

为实现上述目的，本发明提供的用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：依次将油脂、低碳醇和催化剂一加入反应釜内，于70-90℃，反应60-90分钟；

步骤二：将硼酸和催化剂二加入反应釜中；

步骤三：充入氮气置换出釜内空气，升温至110-130℃，继续搅拌反应3-4小时；

步骤四：分水、冷却、除去或中和催化剂后得到硼酸酯；

其中，油脂、低碳醇和硼酸的摩尔比为1：1-2：1-2。

实验发现，当油脂中的水和杂质含量较高时，会使得催化剂的活性降低，同时，水的存在还会促使脂肪酸三油甘油脂在碱性条件下水解生成游离的脂肪酸，从而产生反应速率降低，转化率减少等不利于反应正向进行的结果。

因此，在油脂使用前，最好对其进行除去杂质和水分的预处理的工序。

另外，本发明提供的用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的方法，还具有这样的技术特征：低碳醇为碳原子数为1至5个的一元醇，如：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、2-戊醇、3-戊醇等。

另外，本发明提供的用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的方法，还具有这样的技术特征：催化剂一为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠、甲醇钾、乙醇钾中的一种或几种的混合物。

另外，本发明提供的用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的方法，还具有这样的技术特征：催化剂一的使用重量为油脂重量的0.2-0.5%。

另外，本发明提供的用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的方法，还具有这样的技术特征：催化剂二优选为阳离子交换树脂。

当催化剂二为阳离子交换树脂时，步骤三中仅需通过过滤的方法即可除去该催化剂二。

另外，本发明提供的用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的方法，还具有这样的技术特征：催化剂二为硫酸或盐酸。

当催化剂二为硫酸或盐酸等强酸时，步骤三中往往采用中和的手段来除去该催化剂二。

另外，本发明提供的用于制备可降解微量润滑油的硼酸酯的方法，还具有这样的技术特征：催化剂二的使用重量为油脂重量的1-2%。

上述制备过程中步骤一所涉及的反应方程式为：

其中，R为碳原子数为1至5个的烷基；

R₁为碳原子数为11至19个的烯烃基或烷烃基；

R₂为碳原子数为11至19个的烯烃基或烷烃基；

R₃为碳原子数为11至19个的烯烃基或烷烃基；

R_i、R_j、R_k、R_x、R_y、R_z为R₁或R₂或R₃。

由于原料的配比、反应温度、反应时间的控制，本发明步骤一所涉及的反应产物为酯交换产物（I）和酯交换产物（II）的混合物。

上述制备过程中步骤二所涉及的反应方程式为：