[发明专利]水杨酸盐清净剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种水杨酸盐清净剂、其制备方法与应用。该制备方法包括：a)将酸与固体吸附剂在一反应器内混合制备固体酸催化剂，而后直接在同一反应器内加入水杨酸酯和α‑烯烃，反应生成烷基水杨酸酯混合物；b)将所述烷基水杨酸酯混合物通过碱性水解、酸化生成烷基水杨酸；c)将所述烷基水杨酸与碱性化合物进行中和反应生成烷基水杨酸盐，之后通入二氧化碳进行过碱化而获得所述水杨酸盐清净剂。本发明的方法具有操作简单，低废物排放及高效率的特点，且所获的烷基水杨酸盐产品质量高、碱值可达300mgKOH/g以上，还具有良好的高温清净性及抗氧化性能，适于用在润滑剂组合物中，并能有效提升这些组合物的综合使用性能。

技术领域

本发明具体涉及一种烷基水杨酸盐清净剂、其制备方法及应用，属于润滑油清净剂领域。

背景技术

润滑油清净剂作为润滑油添加剂的主要剂种之一，其用量仅次于用量最大的分散剂。它不仅具有增溶、分散油泥和清洗等作用，特别是高碱值的清净剂同时还具有中和润滑油在使用过程中产生的酸性物质的作用，可以显著降低该类酸性物质对器件的腐蚀与损害,因而广泛用于调制船用汽缸油、汽车用汽油机油及柴油机油、内燃机油和气冷式发动机油等。目前润滑油清净剂主要有磺酸盐、烷基酚盐、水杨酸盐、环烷酸盐、油酸盐等多个品种。其中，磺酸盐、烷基酚盐和水杨酸盐这三种清净剂的烃基均为烷基苯基，占润滑油清净剂总量的90％以上。

与磺酸盐、酚盐清净剂相比，水杨酸盐清净剂具有良好的高温清净性、较强的酸中和能力及优异的水解安定性，同时也具有一定的极压抗磨和抗氧化抗腐蚀性能，加之它与其它添加剂具有良好的相容性和配伍性，所以愈来愈受到人们的关注。特别是降低排放、减少对环境污染的要求使得要尽量减少油品添加剂中磷、硫、灰的用量，因而水杨酸盐受到高度的重视。

目前制备烷基水杨酸盐清净剂通常使用下述方法：

(1)苯酚在催化剂的作用下与烯烃(通常为直链α-烯烃)或烷基醇反应生成烷基酚。烷基酚再与碱金属或碱土金属的氧化物或氢氧化物反应生成酚盐，所生成的酚盐在一定的温度、压力下与二氧化碳反应，酚盐被转化为水杨酸盐(Koble-Schmitt工艺)。由于酚盐一般不能完全羧基化，所以经与碱土金属的氧化物或氢氧化物中和及通二氧化碳碳酸化，最终则得到酚盐和水杨酸盐的混合物。

(2)直接用水杨酸在催化剂的作用下与烯烃(通常为直链α-烯烃)或烷基醇反应生成烷基水杨酸(参阅US2004127743A，CN103508881A、CN104098466A、CN1708471A和CN101219944A)，所得到的烷基水杨酸经与碱金属或碱土金属的氧化物或氢氧化物中和、通二氧化碳进行碳酸化生成水杨酸盐清净剂。该方法的主要问题为水杨酸的烷基化反应活性较低，反应时间长，反应的选择性欠佳；另外由于水杨酸在较高的反应温度下极易升华，反应器内有残留的水杨酸，需在后续纯化过程除去。

(3)首先将水杨酸酯(通常为甲酯)烷基化制备烷基水杨酸酯，所得到的烷基水杨酸酯在碱性条件下水解、酸化制得烷基水杨酸。经类似的中和、碳酸化过程获得高碱值烷基水杨酸盐清净剂(参阅US5434293A、US5415792A、US5652203A)。该过程虽然增加了碱性水解步骤，但水杨酸酯的烷基化反应选择性高，反应时间短，整个过程效率高，且产品质量高。

例如，CN102321498A公开了高碱值烷基水杨酸盐清净剂的制备方法，该方法包括以经甲基磺酸或/和对甲苯磺酸处理的酸性白土为催化剂，水杨酸甲酯与α-烯烃反应获得烷基水杨酸甲酯，然后经氢氧化钙水解、中和，再与二氧化碳进行过碱化反应获得高碱值烷基水杨酸盐清净剂，其碱值可达260-270mgKOH/g。

但是前述技术中在烷基水杨酸或烷基水杨酸酯的烷基化反应过程中所用的催化剂均需经过酸化预处理，导致过程繁冗，成本增加，而且前述技术中的烷基化反应的转化率均较低，从而增加了反应的提纯过程，并且影响后续反应(碳酸化反应后的产品碱值较低)。

发明内容