用于合成配套用润滑油的催化剂研究胡岚(西安近代化学研究所,陕西西安710065)作为酯化反应催化剂,反应结果显示基油RO22产率大于83 ,基油RO32产率大于86 ,酸值小于0. 05水分小于50×10 6,并且使高温酯化反应工艺得到大的改进。
引言由于氟氯烃( CFC)对大气臭氧层的破坏,国际社会决定限期禁止使用CFC S.现已经证明HFC)的最佳替代物。但采用HFC134a替代HFC12,因前者分子极性大,使得其与HFC12所用的传统矿物冷冻机油(如环烷基矿物油、聚烯烃、烷基苯等)不混溶而带来一系列问题。为此,我们开发了HFC134a配套用润滑油。这是一类由多元醇、多元酸、脂肪酸反应所得的复合酯。在采用高温酯化合成基油RO22( C)过程中,催化剂的选择至关重要,既要有高的活性,还必须对反应有选择性。酸类催化剂带来的副反应及生成的杂质,给基油合成的后处理带来工艺上的难度。而其他如铝、钾、钠的固体催化剂都存在有影响基油颜色等不尽人意的地方。选择改性SnCl作为催化剂,用于合成RO22与RO32基油,取得了令人满意的结果。
1实验部分在装有搅拌器、回流冷凝器及温度计的250ml三口瓶中。加入新戊二醇( 10. 4g, 0. 1mol)、研细的二水氯化亚锡( 22. 6g, 0. 1mol)和50ml石油醚(沸程: 60~90℃)。在搅拌下滴加三乙胺( 20. 2g,mol) ,控制滴加速度,保持温度在30℃以下。待滴加完毕,缓慢升温,回流反应4h,降至室温,加入搅30min,过滤,滤饼用冷95乙醇洗涤,烘干得白色固体21. 2g,收率96.
2结果讨论1)催化剂的合成反应。催化剂的选择经历了有机酸→无机酸→固体超强酸→杂多酸→含铝钾的固体催化剂→锡类化合物→改性的锡类化合物的过程,最后合成出了保证酯化反应周期短、效率高以及产品纯度高、收率好的酯化催化剂,反应方程如下:三乙胺用来中和反应中生成的HCl:2)催化剂用量与活性关系。催化剂用量直接影响到反应活性。在其他条件固定的情况下,单位质量单位时间的催化剂活性一定。为了取得用量与活性最佳比例,设定反应时间为20h ,改变催化剂加入量,考察其与反应转化率关系,得到如下曲线,见图1所示(催化剂加入量:催化剂用量为加入酸总量的百分含量)。
3)催化剂转化率与反应时间关系。由催化剂用量试验结果得知,当催化剂用量为加入酸总量的0. 5时,反应转化率达到最高。在其它反应条件固定的情况下,设定催化剂加入量为总酸量的0. 5 ,火炸药学报考察反应时间与转化率之间的关系,得到如下曲线,见图2所示。
4)催化剂用量与基油粘度的关系。催化剂用量对醇酸酯化反应程度有着影响。在一定的量下,可以达到预期的复合酯结构,而过量的催化剂则会使产物中长链结构增多,基油粘度增大。而没有适中的粘度,顺利通过强化寿命试验是非常困难的。为此,进行了如下实验:在其它反应条件固定的情况下,改变催化剂用量,考察其与基油粘度变化关系(以40℃时所测粘度为例) ,得到如下曲线,见图3所示。
参照英国ICI公司、CAS TRO L公司、以及日本SUN公司同类产品粘度指标,基油RO22, 40℃/s时,催化剂加入量为总酸量的0. 52 基油RO32, 40℃粘度为30. 0mm /s时,催化剂加入量为总酸量的0. 48.
综上所述,当催化剂加入量为总酸量的约0. 5 ,反应时间为13h ( RO22)、16h( RO32)时反应转化率高,大于80.
5)产品纯化。润滑油产品的纯度主要指基油中酸与水的含量,一般控制在酸值小于0. 05水分小于50×10 6.若超标,则会严重影响热稳定性、水解稳定性、与结构材料的兼容性,在寿命试验中增加零件磨损,出现积炭,导致制冷系统故障。在实验初期所选定的硫酸、对甲苯磺酸等酸性催化剂,都必须经过水洗工序才能除去催化剂自身酸性,而且终产品酸值偏高。
作者:佚名 来源:中国润滑油网