聚α—烯烴在合成潤滑油的應用

崔凱　杜欣桐

摘要：我國關(guān)于低黏度的聚α-烯烴的合成技術(shù)并不成熟，國外關(guān)于聚α-烯烴的合成技術(shù)已經(jīng)被壟斷。本文從聚α-烯烴的性能說起，介紹了聚α-烯烴的合成現(xiàn)狀，概述了α-烯烴在合成潤滑油領(lǐng)域的應用，并分析了各種生產(chǎn)技術(shù)的特點，旨在與提高我國關(guān)于聚α-烯烴的認識與應用。

關(guān)鍵詞：聚α-烯烴；生產(chǎn)現(xiàn)狀；生產(chǎn)應用

潤滑油主要由基礎(chǔ)油加上添加劑構(gòu)成，顧名思義，基礎(chǔ)油是潤滑油的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)油的質(zhì)量直接決定了潤滑油的質(zhì)量優(yōu)劣?；A(chǔ)油的制備可以從礦物質(zhì)、動植物油中提取制備，但是由于從動植物油中提取制備的潤滑油性質(zhì)不穩(wěn)定極易氧化，因此，這種方式逐漸被淘汰。常見的合成潤滑油的方法是采用有機合成的方式制備。此種潤滑油種類繁多，有烴類、有機酸之類、硅油以及磷酸酯類等。其中，以聚α-烯烴合成油性能最為良好，這引起了研究者的興趣，使聚α-烯烴在合成潤滑油方面的應用更加廣泛。

一、聚α-烯烴概述

線性α-烯烴是一類直鏈烯烴，在分子末端僅含有一個不飽和雙鍵，最為一種重要的有機化工合成中間體，α-烯烴在合成潤滑油、洗滌劑、增塑劑等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。將線性α-烯烴應用于潤滑油領(lǐng)域是近些年來最受關(guān)注的話題。通過α烯烴合成的潤滑油與聚磷酸酯類以及酯類等相比具有良好的性能。傳統(tǒng)的礦物質(zhì)潤滑油中，分子大小不一，使得潤滑效果也不理想。利用α-烯烴合成潤滑油的核心技術(shù)一直掌握在英、美等發(fā)達國家中，我國對合成潤滑油的研究起步較晚，因此，當前國內(nèi)的合成潤滑油大多還依賴進口。近些年來，我國不斷開展針對合成潤滑油的研究，在生產(chǎn)方面取得了進步。

聚α-烯烴是最常見的合成潤滑油的原料之一，聚α-烯烴在穩(wěn)定性以及流動性方面均優(yōu)于礦物油以及動植物油，因此，在多種較為高檔的潤滑油中得到了廣泛的應用。通過化學手段，在α-烯烴的第一二位碳原子之間加入含有8-12個碳原子的雙鏈碳鏈即可制成聚α-烯烴，此反應的機理是在催化劑的作用下，通過共聚反應加入氫達到飽和。聚α-烯烴抗氧化能力高，黏度指數(shù)高，性能溫和，是制備潤滑油的理想基礎(chǔ)油。加之聚α-烯烴制備的潤滑油無毒，環(huán)保、以及對皮膚的傷害性小等特點，聚α-烯烴已經(jīng)成為眾多高檔潤滑油中首選的基礎(chǔ)油。

二、聚α-烯烴合成潤滑油的生產(chǎn)現(xiàn)狀

在早期，國外主要采用石蠟裂解法來生產(chǎn)α-烯烴，得到的混合α-烯烴大多在5-18個碳原子之間，這種方式制成的烯烴雜質(zhì)含量較多，包括了大量的烷烴、烯烴以及芳烴雜質(zhì)等。石蠟裂解法制備的聚α-烯烴通常是三聚體或者四聚體，制得的粗濾液需要經(jīng)過一系列的去除雜質(zhì)的過程，去除的雜質(zhì)包括膠質(zhì)、石蠟石灰以及殘留的催化劑等。將粗濾液置于常減壓塔中在320℃-340℃之間，蒸出前餾份，在減壓塔中分餾出不同黏度的的潤滑油餾份，將這些粗產(chǎn)品經(jīng)過加氫精制，再加入不同成分得添加劑，即可得到不同要求的潤滑油。這種工藝制備的潤滑油質(zhì)量參差不齊，受生產(chǎn)條件影響較大，且收率較低，黏度性能不穩(wěn)定，這種工藝并沒有得到認可。

目前，比較推崇的潤滑油生產(chǎn)工藝是乙烯齊聚工藝，以乙烯齊聚物為原料通過加氫使其飽和，達到制備聚α-烯烴的目的。此種工藝需要選擇相應的催化劑。乙烯齊聚物的純度較高，加之嚴格的工藝條件，使得制備的聚α-烯烴產(chǎn)物的純度較高，性能也更加溫和，經(jīng)測定，通過乙烯齊聚工藝制備的聚α-烯烴與石蠟裂解法制備的聚α-烯烴相比，在熱氧化方面、低溫性能以及黏度性質(zhì)方面都具有優(yōu)勢，對各種添加劑感受性良好，可直接作為各種潤滑油的基礎(chǔ)油。由乙烯齊聚法制備的聚α-烯烴潤滑油已經(jīng)在世界各國的制造業(yè)、航空業(yè)、汽車業(yè)等得到了廣泛的應用。但是目前，我國缺乏制備乙烯聚合物原料的設(shè)備，生產(chǎn)聚α-烯烴依舊以石蠟裂解法為主，但是這中工藝制得的潤滑油純度低，性能差。因此，研發(fā)乙烯齊聚技術(shù)，以其齊聚產(chǎn)物作為潤滑油制備的原材料，是合成聚α-烯烴潤滑油領(lǐng)域需要努力的方向。

三、聚α-烯烴合成油所需的催化劑體系

（一） Friedel Crafts催化劑

Friedel Crafts催化劑主要包括了三氟化硼催化劑、三氯化鋁催化劑以及固載氯化鋁催化劑等。三氟化硼催化劑在常溫下是氣體，在使用時需要與醇類、羧酸等制成絡合物變?yōu)橐簯B(tài)形式方可使用。直接使用三氟化硼氣體作為催化劑對工業(yè)生產(chǎn)的壓力要求比較大。在三氟化硼的催化下，通過調(diào)節(jié)反應條件，可以獲得以乙烯為原料的齊聚物。氯化鋁催化劑的原理是利用了陽離子聚合法，這種催化劑對原料的適應性強，操作起來比較簡單，消耗的成本也較低。使用該催化劑制得的聚合油黏度指數(shù)較高，在各方面的性能也優(yōu)于礦物質(zhì)油制得的聚合油。使用氯化鋁作為催化劑中最為不足的一點就是氯化鋁具有腐蝕性，這導致在催化劑與目標產(chǎn)物進行分離時會產(chǎn)生大量的污水，限制了氯化鋁催化劑的使用。研究發(fā)現(xiàn)，以三氯化鉻以及硫酸鎳作為助催化劑，氯化鋁最為主催化劑，可以避免污水問題，且能夠保持氯化鋁催化劑的良好性能，這使其得到了廣泛的應用。

（二）齊格勒一納塔催化劑

齊格勒一納塔催化劑是采用了烷基鋁化合物以及金屬鈦的鹵化物作為催化劑，用以進行α-烯烴的聚合反應。經(jīng)過大量的實驗證明，當金屬鈦與鋁的比重小于1時，聚合物大多為高分子量的聚合物，當金屬鈦與鋁的物質(zhì)的量比逐漸升高時，產(chǎn)物的收率也逐漸提高。因此，在金屬鈦與鋁的物質(zhì)的量比在2-20之間時，可以得到大量的液態(tài)產(chǎn)物，通常工業(yè)制備中將這一比值控制在2-7之間。除此以外，研究表明，以六個碳原子的烯烴作為原料進行聚合是時，產(chǎn)物大多為固體聚合物。

四、總結(jié)

由聚α-烯烴作為原料合成的潤滑油盡管成本偏高，但其各方面性能均優(yōu)于石油裂解法制備的潤滑油，目前，這一產(chǎn)品已經(jīng)廣泛的應用于各個領(lǐng)域中。我國目前還主要采用較為落后的石油裂解法制備α-烯烴，與國外相比有一定的差距。因此，需要加快研究腳步，提高國內(nèi)的潤滑油質(zhì)量。

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（作者單位：沈陽奧吉娜化工有限公司）