[发明专利]一种合成多环环醚生物质基润滑油的方法

说明书

本申请公开了一种高支链化多环环氧醚生物质基润滑油基础油的合成方法，所述合成方法包括以下步骤：步骤1，糠醛和呋喃制备三呋喃甲烷，然后加入脂肪醛经羟基烷基化反应制备润滑油中间体；步骤2，润滑油中间体环加氢为多环环醚生物质基润滑油。其优点表现在：采用绿色可再生的生物质糠醛、呋喃和脂肪醛为原料，通过巧妙地设计反应步骤和调控润滑油的结构，以制备高品质的支链化多环环醚生物质基润滑油基础油，避免了化石能源的使用，符合绿色可持续发展的理念。同时，选用廉价易得的糠醛、呋喃和脂肪醛化合物，极大地降低生物基全合成润滑油的成本，且本申请的生物质基全合成润滑油基础油的结构可调，使产品更具有市场竞争力。

技术领域

本申请涉及生物质基全合成润滑油基础油技术领域，尤其是涉及一种多环环氧醚生物质基润滑油基础油的制备方法。

背景技术

全球工业化进程的发展离不开润滑油品质的不断提高，目前全合成润滑油主要采用石油基或者煤基乙烯齐聚的C₁₀癸烯为原料选择性聚合-加氢为C₃₀梳形烃类润滑油基础油。中国专利(CN 108559012A)报道了采用茂金属催化聚合 C₈-C₁₂α-烯烃制备全合成润滑油基础油。石油衍生乙烯齐聚为C₁₀癸烯的选择性较差，而煤化工衍生的F-T合成中长链烯烃和烷烃沸点极为接近难以分离。且不可再生能源品的消耗对碳资源的循环使用造成严重阻碍。采用可再生生物质原料代替传统的石油基或煤基下游化学品是解决碳资源循环性能的有效途径，从而有利于实现“碳达峰”和“碳中和”。

为减轻碳排放压力，可再生生物质基润滑油基础油的开发持续推进，目前主要有酯类润滑油基础油和醚类润滑油基础油。中国专利(CN 107987938A)报道了一种采用混合油脂(黄豆油、蓖麻油、菜籽油、十二烯基丁二酸、桐油酸和妥尔油酸等)为原料制备润滑油的方法。该方法仅通过多种油脂加热混合而成，成分复杂因而其性能上远逊色于全合成润滑油。Raghunanan等 (RAGHUNANAN L C,NARINE S S.Engineering green lubricants I:Optimizing thermal and flow properties of linear diesters derived fromvegetable oils[J].ACS Sustainable ChemistryEngineering,2016,4(3):686-692.)采用长链羧酸 (C₁₇H₃₃COO)₂[CH₂]_n和C₂～C₁₀长链二醇在硫酸作用下进行酯化，成功制备了一种二酯类生物质基润滑油基础油，研究了脂肪二醇碳链长度对润滑油基础油性质的影响，发现此类润滑油低温粘性较好，但是粘度指数小于100。酯类润滑油基础油的制备方法不仅可以通过传统的酯化法制备，还可以通过开环酯化制得，Sharma等(SHARMA R V,DALAI AK.Synthesis of bio-lubricant from epoxy canola oil using sulfated Ti-SBA-15catalyst[J].Applied Catalysis B:Environmental, 2013,142/143:604-614.)先将菜籽油在乙酸和过氧化氢的条件下进行环氧化，然后再使用乙酸酐在硫化Ti-SBA-15的作用下进行开环酯化，最后得到酯类润滑油基础油。经测试，所得润滑油基础油的氧化诱导时间为56.1h，凝点-3℃，倾点-9℃，100℃的运动粘度为670mm²/s。由于油脂中含有双键，严重影响了所制备润滑油基础油的氧化安定性和酸值，使得其使用范围受限。Wu等 (WU X,ZHANGX,YANG S,et al.The study of epoxidized rapeseed oil used as a potentialbiodegradable lubricant[J].Journal of the American Oil Chemists Society,2000,77(5):561-563.)对菜籽油与浓过氧化氢反应，对油脂中的双键进行环氧化。研究发现环氧化菜籽油与菜籽油相比，具有更好的极压性和减摩性。传统的环氧化反应一般分为两步：(1)过氧酸的形成；(2)过氧酸与不饱和双键的形成。过氧化氢的添加可有效促进乙烯基向环氧化合物的转化，但是过高浓度的过氧化氢可使得其形成爆炸性混合物，存在潜在危险。虽然环状醚类润滑油具有诸多优点，但是此类环状醚类润滑油基础油的含氧量相对于酯类润滑油基础油更大，并没有从根本上解决高含氧量的问题，这就使得其低温流动性和氧化稳定性较差。且油脂中，碳链结构不规整，使得润滑油基础油结构不均一，造成性质不稳定。