[发明专利]脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐及其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及合成化学技术领域，具体地说是脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐及其制备方法及应用。

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。

加工完的工件在进行下道工序加工前还要使用大量的清洗溶剂进行清洗，造成大量的污染物排放，同时清洗剂往往含有氯化物（如二氯甲烷、四氯乙烯）、磷化物（如三聚磷酸盐、磷酸酯盐）等对环境不利的添加成分或不易生物降解的成分。

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，但是加工完的工件也还存在清洗的问题。

如公开号为CN101376863的中国专利，公开了一种微量润滑系统铝合金切削液及其制备方法和用途，采用重量百分比原料制备而成：基础油40份、硫代磷酸酯5－15份、氯化石蜡5－15份、硫化异丁烯5－15份、硼酸钾5－15份、乙醇或乙二醇5－10份、防锈剂5份，所述的基础油采用矿物油或植物油。本发明同现有技术相比，硫代磷酸酯、氯化石蜡、硫化异丁烯硼酸钾这些极压抗磨剂的总量超过了基础油的含量，使产品具有良好的润滑性。虽然该润滑剂具有较好的润滑冷却和极压性能，但是加工好的工件在进入下道工序时，往往要经过清洗剂清洗才能进入下道工序。

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，提供一种表面活性强的脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐并将其应用于润滑剂的生产中，得到一种润滑和冷却性能优异可用于水溶性微量润滑剂。同时加工完的工件在进入下道工序前仅使用清水就可以清洗干净。

为实现上述目的，本发明提供了一类脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐结构的化合物，其主要组分的分子结构的特征在于：

其中，R为碳原子数为7-19个的烃基;

M为Na或K。

另外，本发明还提供了上述脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐的制备方法，其特征在于：由脂肪酸与单乙醇胺发生酰胺化反应生成脂肪酸单乙醇胺后，与丁烯二酸或丁烯二酸酐反应生成脂肪酸单乙醇胺丁烯二酸酯，再与亚硫酸氢盐成盐反应生成脂肪酸单乙醇胺琥珀酸酯磺酸盐。

上述具体的反应方程式为：

其中，R为碳原子数为7-19的烃基；

M为Na或K。

另外，本发明还提供了上述脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐的具体工艺步骤：

步骤一、将脂肪酸和单乙醇胺分别投入反应釜内，同时搅拌升温至70～90℃，反应1～2小时以后得到脂肪酸单乙醇酰胺。

其中，脂肪酸和单乙醇胺的摩尔比为0.8～1.2：1，优选为1：1。

脂肪酸优选自碳原子数为7～19个的烷烃酸或烯烃酸。

步骤二、将丁烯二酸或丁烯二酸酐加入到步骤一的反应釜内，加入催化剂。

其中，脂肪酸和丁烯二酸或丁烯二酸酐的摩尔比为1.8～2：1，优选为2：1。

催化剂为稀硫酸或阳离子交换树脂。

当催化剂为稀硫酸时，其质量浓度为5%以内，其有效成分（即、98%的浓硫酸）的质量为脂肪酸聚氧乙烯醚和琥珀酸总重量的0.3～0.5%；当催化剂为阳离子交换树脂时，阳离子交换树脂的质量为脂肪酸聚氧乙烯醚和琥珀酸总重量的1～2%。

丁烯二酸选自顺丁烯二酸或反式丁烯二酸。

步骤三、在惰性气体保护的情况下，于180～220℃的反应温度反应3～5小时。

其中，惰性气体一般选择氮气、氩气等可用作为保护气的惰性气体。

具体的反应时间视原料的选择而定。

步骤四、反应结束后，经减压除水和除去催化剂的工序得到脂肪酸单乙醇酰胺丁烯二酸酯。

其中，当选用的催化剂为稀硫酸时，加氢氧化钠或氢氧化钾溶液中和多余的酸；当选用的催化剂为阳离子交换树脂时直接过滤去除。

本发明的脂肪酸单乙醇酰胺丁烯二酸酯可以为二取代酯，也可以为单酯和双酯的混合物。一般为以双酯产物为主的单酯和双酯的混合产物。

步骤五、将步骤四中得到的脂肪酸单乙醇酰胺丁烯二酸酯和亚硫酸氢盐溶液充分搅拌，去除水分，反应生成脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐。

其中，亚硫酸氢盐和丁烯二酸或丁烯二酸酐的摩尔比为1～1.2：1，优选为1：1。亚硫酸氢盐溶液的浓度为20～30%。