包含刚性脂环族骨架的多元醇酯及其制备方法与流程

本发明属于石油化工领域，涉及一种包含刚性脂环族骨架的多元醇酯及其制备方法。

背景技术：

1、新戊基多元醇酯是分子结构中酯基邻位为季碳原子的一类合成酯，比双酯具有更优异的热和水稳定性，主要包括新戊二醇酯、三羟甲基丙烷酯、季戊四醇酯和双季戊四醇酯。多元醇酯具有良好的氧化稳定性、热稳定性以及闪点高，倾点低，可广泛应用于航空发动机油、高温链条油、合成空气压缩机油以及于环保制冷剂相容的冷冻机油基础油。也可和聚α–烯烃油调配，以改善聚α-烯烃油使橡胶收缩和对添加剂相容性不好的缺陷，用作内燃机油、齿轮油等油品的基础油。

2、大多数类型新戊基多元醇酯多采用几种不同类型的脂肪酸与新戊基多元醇，在一定温度、催化剂和真空的条件下，混合酯化反应得到。其他结构类型的多元醇酯如己二酸、壬二酸混合脂肪酸与季戊四醇制备的多元醇酯也有报道，例如国内专利申请cn106986765a报道了引入芳香酸(苯甲酸、邻苯二甲酸和偏苯三酸酐中的一种或多种)与脂肪酸和季戊四醇制备多元醇酯，得到产品具有优异的高温抗结焦性能。而随着各个行业的发展需求，对润滑油的性能要求和规格标准也在不断提升，多元醇酯由于结构上的多变性，为其结构与性能的调整提供了巨大的优化空间。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种包含刚性脂环族骨架的多元醇酯及其制备方法，所述多元醇酯引入了含刚性结构的脂环族基团，对其结构和性能产生了较大改变，在高端润滑油和冷冻机油领域有较好的潜在应用价值。

2、为了解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案得以实现的。

3、本发明第一方面提供了一种包含刚性脂环族骨架的多元醇酯的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将脂环族二元酸与多元醇进行混合，加入催化剂进行第一次酯化反应，得到脂环族桥联的多元醇中间体；所述多元醇选自季戊四醇、三羟甲基丙烷中的一种或多种；

5、(2)待第一次酯化反应完成后进行降温，随后加入脂肪酸进行第二次酯化反应；

6、(3)将步骤(2)第二次酯化反应后的产物进行精制，即得。

7、作为优选地，步骤(1)中所述脂环族二元酸选自三环癸烷二甲酸、降冰片烷二甲酸中的一种或多种；三环癸烷二甲酸、降冰片烷二甲酸均为刚性结构，且包含多种异构体，二者结构分别如下所示：

8、

9、作为优选地，步骤(1)中所述脂环族二元酸与多元醇的物质的量比为1-1.1：1。

10、作为优选地，步骤(1)中所述催化剂选自硫系催化剂、金属催化剂中的一种或多种。

11、作为优选地，所述硫系催化剂选自硫酸氢钠。

12、作为优选地，所述金属催化剂选自钛酸四丁酯、钛酸四辛酯、草酸亚锡中的一种或多种。

13、作为优选地，步骤(1)中所述催化剂的用量为脂环族二元酸与多元醇混合物质量的0.1-1％。

14、作为优选地，步骤(1)中所述第一次酯化反应的温度为180-240℃，酯化反应的时间为2-5h。

15、作为优选地，步骤(2)中所述脂肪酸选自正戊酸、正己酸、正庚酸、异辛酸中的一种或多种。

16、作为优选地，步骤(2)中所述脂肪酸由如下物质的量百分比的各成分组成：10-40％正戊酸、5-30％正己酸、5-30％正庚酸、10-50％异辛酸。

17、应理解的是，在无特别说明的情况下，本发明上下文中所述的物质的量百分比是指在特定组合物中，各成分的物质的量百分含量。例如当1mol的脂肪酸由20％正戊酸、10％正己酸、20％正庚酸、50％异辛酸组成时，可以明确其中含有0.2mol正戊酸、0.1mol正己酸、0.2mol正庚酸和0.5mol异辛酸。

18、作为优选地，步骤(2)中所述脂肪酸的用量为步骤(1)中所述多元醇物质的量的2.5-4倍。

19、作为优选地，步骤(2)中所述降温具体为降温至100℃以下。

20、作为优选地，步骤(2)中所述第二次酯化反应的温度为180-22-℃，酯化反应的时间为6-24h。

21、作为优选地，步骤(3)中所述精制包括蒸馏脱酸处理和吸附脱色处理。

22、作为优选地，所述吸附脱色处理所用的吸附剂选自活性炭、氧化铝、碱性白土中的一种或多种。

23、本发明第二方面提供了一种根据上述制备方法制备得到的包含刚性脂环族骨架的多元醇酯，所述多元醇酯的结构选自如下结构式中的一种或多种：

24、

25、其中r选自c5-c18碳链的饱和脂肪酸，所述c5-c18碳链包括直链或者支链异构结构。多元醇酯中含越多的直链脂肪酸，会导致低温结晶或者粘度过大，所以会引入支链异构脂肪酸调节粘度；另一方面，含量过多的支链脂肪酸会导致粘度太小。因此可通过条件多元醇酯中所含有的直链或支链异构的脂肪酸的比例，进而对粘度进行调节，以适应不同条件下的润滑要求。

26、本发明相对于现有技术具有如下技术效果：

27、本发明提供了一种含脂环族二元酸的多元醇酯，通过采用特定的脂环族二元酸与多元醇在催化剂的催化下进行二次酯化反应，可在结构中引入刚性骨架的脂环族，显著提高了耐高温性能，并且脂环族二元酸为多种异构体的混合物，所得醇酯的倾点也会降低，粘度也会发生较大改变，通过与不同结构的脂肪酸组合优化，得到的多元醇酯产品在不同领域的润滑油行业有较好的潜在应用价值。

技术特征：

1.一种包含刚性脂环族骨架的多元醇酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述脂环族二元酸选自三环癸烷二甲酸、降冰片烷二甲酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述催化剂选自硫系催化剂、金属催化剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一次酯化反应的温度为180-240℃，酯化反应的时间为2-5h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述脂肪酸选自正戊酸、正己酸、正庚酸、异辛酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述降温具体为降温至100℃以下。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述第二次酯化反应的温度为180-22-℃，酯化反应的时间为6-24h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述精制包括蒸馏脱酸处理和吸附脱色处理。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述吸附脱色处理所用的吸附剂选自活性炭、氧化铝、碱性白土中的一种或多种。

10.根据权利要求1-9任一项所述制备方法制备得到的包含刚性脂环族骨架的多元醇酯。

技术总结
本发明涉及一种包含刚性脂环族骨架的多元醇酯及其制备方法。本发明通过采用特定的脂环族二元酸与多元醇在催化剂的催化下进行二次酯化反应，可在结构中引入刚性骨架的脂环族，显著提高了耐高温性能，并且脂环族二元酸为多种异构体的混合物，所得醇酯的倾点也会降低，粘度也会发生较大改变，通过与不同结构的脂肪酸组合优化，得到的多元醇酯产品在不同领域的润滑油行业有较好的潜在应用价值。

技术研发人员：简立权,庞海舰,陈海东
受保护的技术使用者：广东仁康达材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13