多元醇脂肪酸復(fù)酯的酯化合成方法探究

婁安偉 時(shí)晨

摘? 要：多元醇脂肪酸復(fù)酯是一種性能優(yōu)良的合成潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品。因其合成過程引入二元酸，使得酯化過程的控制難于普通多元醇一元酸反應(yīng)。本文對(duì)多元醇脂肪酸復(fù)酯的酯化合成工藝方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，得到了較為適合的工藝條件。

關(guān)鍵詞：潤(rùn)滑油;復(fù)酯;酯化工藝;

一、概述

多元醇酯作為一種合成潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品具有較好的潤(rùn)滑性、低溫流動(dòng)性、高溫穩(wěn)定性以及耐水解性，廣泛應(yīng)用于工商業(yè)中。綜合考慮酯油的粘性及其與氟里昂的相溶性，其合成多使用季戊四醇、二季戊四醇以及三季戊四醇作為原料醇 [1]。國(guó)內(nèi)研究聚焦于新戊基多元醇酯類潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的合成工藝，一般考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及催化劑用量等對(duì)酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率及單、雙酯產(chǎn)率的影響 [2]。作為世界潤(rùn)滑油大國(guó)的日本對(duì)于油品的研究較多集中在成品配方及應(yīng)用方面[3，4]。本文所述多元醇脂肪酸復(fù)酯引入了多元酸進(jìn)行反應(yīng)，故需要考察多元醇先與特定羧酸反應(yīng)，再與過量的飽和一元酸反應(yīng)的酯化方式[5] 。

二、工藝探索

1.原料與試劑

新戊二醇，化學(xué)純;三羥甲基丙烷，化學(xué)純;季戊四醇，化學(xué)純;辛癸酸，化學(xué)純;己二酸，化學(xué)純;氫氧化鈉，化學(xué)純，南京化學(xué)試劑廠;純化水，自制;活性炭，767型，上海活性炭廠。

2.反應(yīng)物料的選取

多元醇復(fù)酯類所涉及到醇主要為新戊二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇或雙季戊四醇，二元酸一般為己二酸、壬二酸或癸二酸等。選取較為常見的己二酸和新癸酸分別為二元酸和一元酸原料，與不同多元醇反應(yīng)，考察產(chǎn)品的閃點(diǎn)和傾點(diǎn)。

綜合產(chǎn)品的閃點(diǎn)和傾點(diǎn)信息，選擇三羥甲基丙烷作為原料醇進(jìn)行樣品合成。

三、工藝優(yōu)化

1.己二酸添加量對(duì)產(chǎn)品粘度的影響

通過對(duì)復(fù)酯工藝的理解，在反應(yīng)體系中加入己二酸進(jìn)行分子鏈增長(zhǎng)，考察了己二酸的添加量對(duì)產(chǎn)品的粘度、粘度指數(shù)的影響，反應(yīng)工藝為首先進(jìn)行三羥甲基丙烷與己二酸進(jìn)行反應(yīng)，待酸值低于中控制，補(bǔ)加剩余的新癸酸，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

通過上表數(shù)據(jù)得出，隨著己二酸添加量的增加，酯化產(chǎn)品粘度增加。

2.反應(yīng)程度對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)影響

反應(yīng)工藝為首先進(jìn)行三羥甲基丙烷與己二酸進(jìn)行反應(yīng)，待酸值低于中控制，補(bǔ)加剩余的新癸酸，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

通過上述指標(biāo)可以得出酯化反應(yīng)越徹底，羥值越低，傾點(diǎn)越低，這與理論解釋一致。

3.后處理中和劑添加量對(duì)壓濾過程的影響

由于合成過程中添加己二酸，在后處理過程中均發(fā)現(xiàn)難過濾問題，因此針對(duì)此種現(xiàn)象進(jìn)行了相應(yīng)的后處理實(shí)驗(yàn)，查找出難過濾原因。試驗(yàn)條件為取規(guī)定質(zhì)量的酯化粗品，加入5%氫氧化鈉水溶液進(jìn)行中和，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

從上表中可以看出過量中和劑導(dǎo)致壓濾困難，主要原因?yàn)樵诤铣蛇^程中添加過量酸，同時(shí)在脫酸過程中也存在酸難脫除，導(dǎo)致添加堿液量較大。因此為了解決此問題， 一元酸添加量必須控制適當(dāng)，并且在脫酸過程中，必須控制酸值越小越好。

4.投料方式的選擇

根據(jù)生產(chǎn)復(fù)酯經(jīng)驗(yàn)，投料方式為分步加酸合成，主要原因?yàn)榧憾釣槎?，在反?yīng)后期酸值不易降低。因此現(xiàn)考察一步加酸和分步加酸對(duì)產(chǎn)品的色澤、反應(yīng)時(shí)間是否有較大影響。

從上表中可以得出，二次加酸方法反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，至酸值合格需要至少52h以上、并且產(chǎn)品色澤深，脫酸周期長(zhǎng)。

四、結(jié)論

通過對(duì)多元醇脂肪酸復(fù)酯合成方法的研究，主要考察二元酸的添加量、酯化程度、投料方式、后處理工藝對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的影響，得出如下結(jié)論：1） 多元醇脂肪酸復(fù)酯粘度隨著二元酸添加量的增加而變大;2）酯化反應(yīng)反應(yīng)越徹底，羥值越低，傾點(diǎn)越低，當(dāng)醇過量時(shí)，羥值明顯增加，同時(shí)傾點(diǎn)也隨之增加;3）中和劑添加量越大，后處理壓濾越困難，因此反應(yīng)時(shí)醇酸比必須控制適當(dāng)，保證二元羧酸反應(yīng)充分;4）投料方式選擇，一步加酸法優(yōu)于分步加酸法。

參考文獻(xiàn)

[1]杜大偉等.合成冷凍油的現(xiàn)狀及發(fā)展.[J]合成輪滑材料.2012， 39（1）：6-8

[2] 肖林久等. 新戊二醇二異辛酸酯的合成工藝研究. [J]. 精細(xì)石油化工.2015（6）：72-76