包含生物衍生酯的工业用油的制作方法
【专利摘要】工业用油组合物包含主要量的由至少一种具有邻位二酯取代基的二酯或三酯物种的酯基础油和至少一种添加剂。这些酯的使用能提供具有改进的粘度指数、添加剂溶解能力或两者的可生物降解的工业用油。
【专利说明】包含生物衍生酯的工业用油
【技术领域】
[0001]本申请通常涉及由具有邻位二酯取代基的酯组成的工业用油组合物。这些酯的使用能提供具有高粘度指数的可生物降解的工业用油。
[0002]背景
[0003]环烷属基础油，或浅黄色轻质润滑油，是从环烷烃含量高和蜡含量低的原料中生产的。由于它们的蜡含量低，环烷属基础油比链烷属基础油具有更低的倾点和更好的添加剂溶解能力特征，这使环烷属油在配制低温润滑油例如工业用油上特别有用。环烷属基础油具有低粘度指数(例如40-80)，这使它们不太适合用于在宽的温度出现时的应用中，除非添加昂贵的粘度指数改进剂。另外，环烷属基础油具有差的生物降解性且具有高的芳烃含量。根据美国石油学会(API)环烷属基础油被定义为V类基础油。
[0004]通常，酯基润滑剂由于组成它们的所述酯分子的极性而具有良好的润滑性能且对热过程和氧化过程相对稳定。它们具有与环烷属基础油相似的特性例如低倾点和良好的添加剂溶解能力。另外，酯基润滑剂比环烷属基础油具有更高的粘度指数且具有卓越的生物降解性。
[0005]目前，许多商业酯可作为润滑剂而得到。这些酯包括单酯、二酯、邻苯二甲酸酯、偏苯三酸酯和多元醇酯。这些商业酯是通常差的润滑剂(出于许多原因中的一种或多种)或是相对昂贵的。
[0006]最近，新的生物衍生的酯例如在美国专利号7544645、7867959和7871967中已被描述。在这些专利中描述的所述生物衍生的酯的合成能致使酯润滑剂的形成的经济性更优
惠O
[0007]综上所述，倘若更经济的工业用油包含具有改进的润滑性能的酯，特别地其中所述酯是至少部分的衍生自可再生资源，将是非常可取的。
[0008]发明概述
[0009]在一个方面，我们提供了工业用油，其包含主要量的由至少一种具有邻位二酯取代基的二酯或三酯物种组成的酯基础油和至少一种添加剂。所述工业用油选自由液压油、凿岩机油、锯导轨油和道路(way)油组成的组。
[0010]在另一方面，我们提供了改进工业用油的方法，其包括选择由至少一种具有邻位二酯取代基的二酯或三酯物种组成的酯基础油；且将原始工业用油中的原始基础油的至少一部分用所述酯基础油替代以生产改进的工业用油，其中所述改进工业用油的粘度指数、添加剂溶解能力或两者与没有所述酯基础油的所述原始工业用油的原始粘度指数、原始添加剂溶解能力或两者相比更高。在一些实施方案中，所述原始基础油是环烷属基础油。在一些实施方案中，所述改进的工业用油基本上不含任何粘度改进剂。在一些实施方案中，所述改进的工业用油的粘度指数比所述原始工业用油的所述原始粘度指数大至少50 (例如，60、70、80、90 或 100)。
[0011]发明详述
[0012]下列术语将在整个说明书中使用且除非另有说明将具有以下含义。[0013]前缀“生物”指的是与生物起源的可再生资源的关联，这些资源通常不包括化石燃料。这种关联典型地是衍生关联，即衍生自生物质前体材料的生物酯。
[0014]“邻位”指的是两个官能团(例如酯基)连接在烃基分子中的相邻的碳上。
[0015]“Cn”描述了烃分子或片段(例如烷基)，其中“η”表示在所述分子或片段中的碳原子的数量。
[0016]“碳数”是本文中以类似于“Cn”的方式使用。所述碳数指的是在分子(或片段)中的碳原子总数，无论其在本质上是否是纯粹的烃。例如月桂酸具有12的碳数。
[0017]“运动粘度”是在重力作用下流体的流动阻力的测量，以mm2/s计，由ASTMD445-lla确定(“透明液体和不透明液体的运动粘度标准测试方法(和动态粘度的计算)”)。
[0018]“粘度指数(VI)是经验性的无单位的数，表明温度改变对油的运动粘度的影响。油的VI越高，其随温度改变粘度的趋势越低。粘度指数是根据ASTM D2270-10 (“在40°C和100°C下由运动粘度计算粘度指数的标准做法”)测量。
[0019]“倾点”代表流体将倾出或流出的最低温度。见，例如，ASTM D97-11 (“石油产品倾点的标准测试方法”)，ASTM D5950-02 (2007重新审批)(“石油产品倾点的标准测试方法(自动倾斜法)”)JPASTM D6892-03 (2008重新审批)(“石油产品倾点的标准测试方法(自动倾斜法)”)。
[0020]“浊点”代表由于晶体形成流体开始相分离的温度。见，例如，ASTM D2500-11 (“石油产品浊点的标准测试方法”)，ASTM D5551-95 (2006重新审批)(“油浊点的测定的标准测试方法”)ASTM D5771-10 (“石油产品浊点的标准测试方法”)(光学检测逐级冷却法)”)和ASTM D5773-10 (“石油产品浊点的标准测试方法(恒定冷却速率法)”)。
[0021]“氧化稳定性” 一般指的是组合物的抗氧化性。氧化器BN是测量基础油的所述氧化稳定性的传统的方式。所述氧化器BN测试在美国专利号3852207中有描述。所述氧化器BN测试通过Dornte-型吸氧装置的方式测量了油的抗氧化性。见R.ff.Dornte, Ind.Eng.Chem.1936，28，26-30。通常地，条件是在340° F(171°C )下的I大气压的纯氧。在几小时内报告通过100g油吸收1000mL O2的结果。
[0022]酯基础油
[0023]所述工业用油包含主要量的包含具有邻位二酯取代基的至少一种二酯或三酯物种的酯基础油。本文所用的术语“主要量”指的是在所述工业用油中的所述酯基础油的浓度为至少50wt.%。在工业用油中的所述酯基础油的量基于所述工业用油的总重量从50-99wt.%,例如,60-98wt.%, 70-97wt.% 或 80-96wt.% 变化。
[0024]二酯物种
[0025]在一些实施方案中，所述酯基础油包含具有以下化学结构(I)的二酯物种: [0026]
【权利要求】
1.工业用油，包含: a)主要量的由至少一种具有邻位二酯取代基的二酯或三酯物种组成的酯基础油；和 b)至少一种添加剂， 其中所述工业用油选自由液压油、凿岩机油、锯导轨油和道路油组成的组。
2.权利要求1的工业用油，具有至少140的粘度指数。
3.权利要求1的工业用油，其基本上无任何粘度指数改进剂。
4.权利要求1的工业用油，其具有-10°C或更低的倾点。
5.权利要求1的工业用油，其中所述酯基础油的至少一部分是生物衍生的。
6.权利要求1的工业用油，其中所述二酯物种具有如下结构:
7.权利要求1的工业用油，其中所述二酯物种衍生自包括以下步骤的方法: a)环氧化具有8-16个碳原子的烯烃以形成环氧化物； b)水解所述环氧化物以形成二醇；和 c)用具有2-18个碳原子的酯化剂酯化所述二醇以形成所述二酯物种，其中所述酯化剂选自由羧酸、酰卤、酸酐和它们的组合组成的组。
8.权利要求1的工业用油，其中所述二酯物种衍生自包括以下步骤的方法: a)环氧化具有8-16个碳原子的烯烃以形成环氧化物；和 b)使所述环氧化物与具有2-18个碳原子的酯化剂反应以形成所述二酯物种，其中所述酯化剂选自由羧酸、酰卤、酸酐和它们的组合组成的组。
9.权利要求1的工业用油，其中所述三酯物种具有如下结构:
10.权利要求1的工业用油，其中所述三酯物种衍生自包括以下步骤的方法: a)用醇酯化具有10-22个碳原子的单不饱和脂肪酸以形成不饱和酯； b)环氧化所述不饱和酯以形成包含环氧环的环氧酯物种； c)水解所述环氧酯物种的所述环氧环以形成二羟基酯物种；和 d)用具有2-18个碳原子的酯化剂酯化所述二羟基酯物种以形成所述三酯物种，其中所述酯化剂选自由羧酸、酰卤、酸酐和它们的组合组成的组。
11.权利要求1的工业用油，其中所述酯基础油包含具有如下结构的三酯物种:
12.权利要求1的工业用油，其中所述三酯物种衍生自包括以下步骤的方法: a)还原单不饱和脂肪酸以形成不饱和醇； b)环氧化所述不饱和醇以形成包含环氧环的环氧醇物种； c)水解所述环氧醇物种的所述环氧环以形成三元醇；和 d)用具有2-18个碳原子的酯化剂酯化所述三元醇以形成所述三酯物种，其中所述酯化剂选自由羧酸、酰卤、酸酐和它们的组合组成的组。
13.权利要求1的工业用油，其中所述三酯物种衍生自包括以下步骤的方法: a)还原单不饱和脂肪酸以形成不饱和醇； b)环氧化所述不饱和醇以形成包含环氧环的环氧醇物种；和 c)用具有2-18个碳原子的酯化剂酯化所述环氧醇物种以形成所述三酯物种，其中所述酯化剂选自由羧酸、酰卤、酸酐和它们的组合组成的组。
14.权利要求1的工业用油，其中所述至少一种添加剂选自由倾点下降剂、抗磨剂、极压剂、清净剂、分散剂、抗氧化剂、粘度指数改进剂、摩擦改性剂、破乳剂、消泡剂、缓蚀剂、防锈剂、密封膨胀剂、乳化剂、润湿剂、润滑性改良剂、金属减活剂、胶凝剂、黏合剂、杀细菌剂、杀真菌剂、增稠剂、降滤失剂和着色剂组成的组。
15.改进工业用油的方法，包括: a)选择由至少一种具有邻位二酯取代基的二酯或三酯物种组成的酯基础油；和 b)将原始工业用油中的原始基础油的至少一部分用所述酯基础油替代以生产改进的工业用油，其中所述改进的工业用油的粘度指数、添加剂溶解能力或两者与没有所述酯基础油的所述原始工业用油的原始粘度指数、原始添加剂溶解能力或两者相比更高。
【文档编号】C07C51/42GK103827275SQ201280047456
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年9月29日
【发明者】N·A·科特雷尔, M·E·奥卡扎齐, S·A·埃勒玛丽 申请人:雪佛龙美国公司