[发明专利]有机硅改性脂肪酸酯制备硅基生物润滑油基础油的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物润滑油制备领域，尤其涉及有机硅改性脂肪酸酯制备硅基生物润滑油基础油的工艺方法。

技术背景

目前大多数润滑油都含有石油成分，这对环境是有害的而且使用后很难降解，随着人们环保意识的增强和化石燃料的枯竭，我国对环境友好型润滑油的需求日益迫切。植物油具有生物可降解性、无毒和低波动性，逐渐成为一种有效而又可再生的润滑油基础油来源,然而,植物油的使用受到较差的热氧稳定性和低温流动性的限制。目前对植物油的研究大都集中在如何消除或减少分子中的不饱和双键从而改善植物油稳定性和低温流动性上。

目前对植物油最有效的方法是环氧-开环系列或氢硅加成反应，这两种方法可以有效提高植物油的氧化稳定性和闪点。

现有技术中CN104962341A以蓖麻油为原料，经酯化、环氧、开环改性得到的润滑油基础油闪点高、氧化安定性好、耐磨性好。CN105001939A中也报道了以小桐梓油为原料同样经过环氧-开环系列得到的产品化学稳定性强、粘度高。虽然环氧-开环反应能改善氧化安定性和低温流动性，然而其摩擦润滑性能并没有明显提高，润滑性能还有待提高。

CN104877731A和CN103789062A公开的内容中，分别以硼烷、金属箔为催化剂经过氢硅加成反应得到的硅基润滑油基础油闪点高、氧化安定性好、黏 温性能好。具有反应流程少，催化剂活性高等优点，但所用催化剂价格昂贵、制作繁琐，生产成本高，不适合大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备硅基润滑油基础油的方法，该方法利用缚酸剂促进硅烷化反应，在该反应步骤中并不使用其它的催化剂，

本发明的另一个目的是对脂肪酸酯进行化学改性，以提高其摩擦性能、氧化安定性、闪点和粘度指数。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:

提供一种有机硅改性脂肪酸酯制备硅基生物润滑油基础油的方法，包括以下步骤：

a：将脂肪酸酯与有机酸、酸性催化剂混合加入到环氧反应釜中，缓慢滴加氧化剂H₂O₂，反应温度为30～75℃，反应时间为1～7h，反应结束后静置分层，取上层液体蒸馏得到环氧脂肪酸酯，其中氧化剂与脂肪酸酯的质量比为0.65～0.95、有机酸与脂肪酸酯的质量比为0.13～0.25、酸性催化剂与脂肪酸酯的质量比为0.03～0.14，有机酸为甲酸或乙酸。

b:将环氧脂肪酸酯与有机酸，混合加入开环反应装置中反应，反应温度为30～75℃，反应时间为1～7h，反应结束后水洗至中性减压蒸馏得到开环产物，其中有机酸与环氧脂肪酸酯的摩尔比为0.5～7，

c：将开环产物搅拌并加热至反应温度，有机硅与缚酸剂按要求逐滴加入进行硅烷化反应，反应结束后直接减压蒸馏，分离出固体得到硅基生物润滑油基础油。

作为本发明的进一步方案，步骤a中所述脂肪酸酯为大豆油、棉籽油、脂 肪酸甘油酯、脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯中的一种或多种的混合物。

作为本发明的进一步方案，步骤a中所述酸性催化剂为NKC-9阳离子交换树脂、固体酸Nb₂O₅、二氧化钛、硫酸氢钠、浓硫酸、浓硝酸或磷酸。

作为本发明的进一步方案，步骤c中所述有机硅具有如下分子式：R₃SiX，R选自甲基、乙基、苯基中的任意一种或其组合，X为CL、I中的一种。

作为本发明的进一步方案，步骤c中所述缚酸剂为吡啶、三乙胺、二乙胺、N,N-二异丙基乙基胺、二甲基甲酰胺、4-二甲基氨基吡啶或其他有机叔胺类中的一种或它们的组合。

作为本发明的进一步方案：步骤c中所述有机硅与开环产物中的羟基的摩尔比为0.1～2，优选为0.25～1.5。

作为本发明的进一步方案：步骤c中所述缚酸剂与开环产物中的羟基的摩尔比为0.1～2，优选为0.25～1.5。

作为本发明的进一步方案：步骤c中所述反应温度为30～70℃，优选为35～55℃。

作为本发明的进一步方案：步骤c中所述反应时间为1～6h，优选1.5～2.5h。

本发明采用的缚酸剂促进硅烷化反应，反应完成后缚酸剂易于分离，对设备的腐蚀性小；工艺设备要求不高，操作简便，解决了氢硅加成反应中催化剂价格昂贵、制作繁琐、生产成本高的问题。