[发明专利]由支链羰基合成酸制备的可生物降解的合成酯基料

说明书

本发明一般涉及为改进可生物降解润滑剂的基料的冷流性能和分散剂溶解性能而不损失生物降解作用或润滑作用的支链合成酯的应用。通过用支链羰基合成酸酯化多羟基化合物(例如三羟甲基丙烷(TMP)或新戊二醇(NPG))可实现至少60％的生物降解性(用改进的Sturm试验测量)，前提是2-乙基己酸不包括在所述羰基合成酸中。这些支链的合成酯特别适用于形成双冲程发动机油，弹射器油，液压流体，钻孔流体，水轮机油，齿轮油，润滑脂，压缩机油和其它工业和发动机在需要或希望有生物降解性能场合应用的润滑剂。

在研制可生物降解的润滑剂当中，人们关心为使用这种润滑剂于实际应用中并将其分散排入例如江河，海洋和湖泊的水域中所产生的后果已引起与环境相关机构和润滑剂制造商的密切关注。人们热切期望合成润滑剂既保持它的冷流性能和添加剂的溶解性能又不会丧失它的生物降解作用和润滑作用。

可生物降解的润滑剂应用(例如双冲程发动机油，弹射器油，液压流体，钻孔流体，水轮机油，齿轮油，润滑脂和压缩机油)的基料一般应满足五个准则：(1)所用的分散剂和其它添加剂例如聚酰胺的可溶性；(2)良好的冷流性能(例如，倾点低于-40℃，在-25℃黏度小于7500厘泊)；(3)充分的生物降解性能以弥补加入到制成的润滑剂中的任何分散剂和其它添加剂的低生物降解性能；(4)不用加入抗磨耗添加剂就具有良好的润滑性能；(5)高闪点(高于175℃，由COC(克利弗兰得开杯)通过ASTM试验编号D-92测定的闪点和着火点)。

1979年12月，经济合作和发展组织(OECD)公开了用于降解和堆积试验的试验指南草案。专家组推荐使用下列试验确定有机化合物的“易生物降解性能”：改进的OECD筛选试验，改进的MITI试验(I)，闭瓶试验(Closed Bottle Test)，改进的Sturm试验和改进的AFNOR试验。专家组还推荐以下为具有“易生物降解性能”的证据：上述试验的结果分别为(溶解有机碳(DOC))70％；(生物需氧量(BOD))60％；(总有机碳(TOD))60％；(CO₂)60％；以及(DOC)70％。用改进的Sturm试验，在28天获得生物降解的合格水平为至少(CO₂)60％。

用于在改进的Sturm试验下，试验化学物的“易生物降解性能”的OECD指南(1981年5月12日正式批准，在此并入本文作为参考)包括测量试验化合物产生的CO₂总量，并且以基于从试验化合物的碳含量计算得到的理论上的C₂O(TCO)的百分数表示。因此，生物降解性能以TCO₂的％表示。通过将试验物质加到化学上确定的液体介质(基本没有其它有机碳源)中，并用污物微生物培养，来进行改进的Sturm试验。以BaCO₃形式捕集释放的CO₂，在参照了适宜的空白对比后，在试验期内测定试验化合物产生的CO₂总量，并计算基于由试验物质的碳组成理论计算应释放的CO₂总量的百分数。参见G.van der Waal和D.Kenbeek的“对环境无害的酯类流体的试验，应用和前瞻(Test，Application and FutureDevelopment of Environmentally Friendly Ester Based Fluid”合成润滑剂杂志卷10，1993年4月出版第1期67-83页，结合入本文作为参考。

目前，一种通用的基料是菜籽油(即脂肪酸的甘油三酯，例如7％的饱和C₁₂-C₁₈酸，50％油酸，36％亚油酸和7％亚麻酸)，具有下列性能：在40℃黏度47.8厘沲，倾点0℃，闪点162℃和用改进的Sturm测定生物降解性能85％。虽然它具有优良的生物降解性能，但是由于它的低温性能和稳定性都比较差，所以限制了它在可生物降解的润滑剂中的应用。