磺酸盐、其制备方法及包含该磺酸盐的润滑脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种磺酸盐，尤其涉及一种适用于润滑脂的高碱值磺酸盐。
【背景技术】
[0002] 复合磺酸钙基润滑脂是一类新型的润滑脂，具有优异的极压性能、抗磨性能、抗水 性能、抗盐雾性能和防腐蚀性能，并且滴点高、热稳定性好，广泛用于汽车、钢铁、矿山、造纸 等行业。
[0003] 复合磺酸钙基润滑脂均采用牛顿体磺酸钙为原料，在活泼氢存在时转化为非牛顿 体磺酸钙。其中牛顿体磺酸钙中的碳酸钙是无定形的，而复合磺酸钙基润滑脂中的碳酸钙 为方解石型，因此制备润滑脂的过程实际上就是将牛顿体磺酸钙中的无定型碳酸钙转化为 方解石型碳酸钙，并最终形成非牛顿体磺酸钙的过程，因此，选择合适的牛顿体磺酸钙非常 重要。
[0004] 关于制备牛顿体的高碱值磺酸钙和超高碱值磺酸钙的专利非常多，如 US4, 427, 559、US4, 604, 219、US4, 879, 053、US4, 929, 373、US4, 810, 396、ΕΡ0, 515, 062、 ΕΡ0, 949, 322、US6, 015, 778、US4, 560, 489等，其制备方法一般为：以烷基苯磺酸或者是 烷基苯磺酸钙为原料，采用各类低分子醇为促进剂，通入二氧化碳进行碳酸化反应，反应 结束后升温脱水，经后处理得到高碱值磺酸钙。上述专利中的高碱值磺酸钙(碱值大于 300mgK0H/g)和超高碱值磺酸钙(碱值大于395mgK0H/g)，主要用于内燃机油和工业用油中， 起到增溶、分散、中和、防锈等作用。
[0005] 润滑脂磺酸钙要求磺酸钙中的碳酸钙为无定型，在一定条件下易于转化，得到的 润滑脂具有较好的高、低温性能、极压抗磨性、胶体稳定性和抗水性。而润滑油中使用的磺 酸钙要求具有优异的清净性、分散性和酸中和性能。两种产品对于磺酸钙的要求有所不同， 因此，用现有的用于润滑油中的牛顿体磺酸钙制备润滑脂会存在一些问题，例如：磺酸钙转 化速度慢或是转化效果不好，转化后的润滑脂的高温性能和其它性能不能满足要求，这样 就限制了磺酸钙在润滑脂中的进一步应用。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种磺酸盐、其制备方法及包含该磺酸盐的润滑脂及其制备方法。
[0007] 本发明磺酸盐的结构为：
[0008]
【主权项】
1. 一种磺酸盐，其结构为：
其中札、]\12、]\13分别为碱金属和碱土金属中的单一金属或混合金属，npr^、]^分别为札、M2、M3的化合价，x、y、z分别为1?4之间的整数，&、1?2、1?3分别为烷基，且&烷基中的碳数 与x之和为8?28、R2烷基中的碳数与y之和为7?27、R3烷基中的碳数与z之和为9? 29，R4、R5分别为C5?C3(l的烷基，e、q、r、u分别为1?10000之间的整数，t为0?10000 之间的整数。
2. 按照权利要求1所述的磺酸盐，其特征在于：所述的乂、M2、M3为碱土金属；ni、n2、n3 取值为2 ;x、y、z分别为2或3 烷基中的碳数与x之和为10?18、R2烷基中的碳数与y 之和为9?17、R3烷基中的碳数与z之和为11?19 ;R4、R5分别为C1(l?C3(l的烷基；e、q、r、u、t分别为1?1000之间的整数。
3. -种磺酸盐的制备方法，包括： (1)C1(I?C3(l的a烯烃与磺化剂发生磺化反应生成C1(l?C3(l的磺酸和磺内酯，再与碱 金属和/或碱土金属的氢氧化物发生中和反应，收集生成的C1(l?C3(l磺酸的碱金属和/或 碱土金属盐和磺内酯的混合物； (2) 将中性油、烃类溶剂、Q?C4醇、氧化钙、水、步骤（1)中C1(l?C3(l磺酸的碱金属和 /或碱土金属盐和磺内酯的混合物以及非必要的C5?C3(l烷基苯磺酸的碱金属和/或碱土 金属盐混合，通入二氧化碳，在〇.4MPa?2. OMPa压力下进行碳酸化反应，脱除醇、水、烃类 溶剂和固体残渣，得到磺酸盐产品。
4. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述C1(l?C3(l的a烯烃 为C1(l?C3(l直链a烯烃。
5. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（1)中所述的磺化反应和/或中和 反应中加入中性油。
6. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述磺化剂与所述C1(l? C3Q的a烯烃的摩尔比为：1.〇?1.5:1，所述磺化反应的温度为0?601：;反应时间为1? 10小时。
7. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（1)中所述中和反应中，所述碱金 属和/或碱土金属的氢氧化物的摩尔数是所述C1(l?C3(la烯烃摩尔数的1. 2?2倍，反应 温度为50°C?70°C，反应时间为10?40分钟。
8. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述碱金属和/或碱土金 属的氢氧化物为单一氢氧化物或混合氢氧化物。
9. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1)中所述中和反应是先将C1(l? 的磺酸和磺内酯与碱金属的氢氧化物发生中和反应生成c1(l?c3(l磺酸的碱金属盐和磺内 酯，再与可溶性碱土金属盐发生复分解反应，收集生成的c1(l?c3(l磺酸的碱金属和/或碱土 金属盐和磺内酯的混合物。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述C1(l?C3(l的磺酸和磺内酯与碱金属 的氢氧化物发生中和反应的条件为：所述碱金属的氢氧化物的摩尔数是所述C1(l?C3(la烯 烃摩尔数的1. 2?2倍，反应温度为50°C?70°C，反应时间为10?40分钟；所述复分解反 应的条件为：所述可溶性碱土金属盐的摩尔数是所述C1(l?C3(l a烯烃摩尔数的0. 5?2. 0 倍，反应温度为60?90°C，反应时间为1?4小时。
11. 按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述可溶性碱土金属盐选自氯化钙、氯 化镁、氯化钡、硝酸钙、硝酸镁和硝酸钡中的一种或多种。
12. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（2)中，所述中性油为KKTC运动 粘度为2?6mm2/s的润滑基础油，所述烃类溶剂为烷烃和/或芳香烃。
13. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（2)中加入C5?C3(l烷基苯磺酸 的碱金属和/或碱土金属盐，所述C5?C3(l烷基苯磺酸的碱金属和/或碱土金属盐的结构 为：
其中M3为碱金属和/或碱土金属，n3为碱金属和/或碱土金属 的化合价，R4、R5其中之一为C5?C3(l的烷基、另一个为H或二者均为C5?C3(l的烷基。
14. 按照权利要求13所述的方法，其特征在于，所述步骤（1)中C1(l?C3(l磺酸的碱金 属和/或碱土金属盐和磺内酯的混合物与所述C5?C3(l烷基苯磺酸的碱金属和/或碱土金 属盐的用量之比为〇. 3?3 :1?3。
15. 按照权利要求3-14其中之一所述的方法，其特征在于，在步骤（2)中，以所述步骤 (1)中C1(l?C3(l磺酸的碱金属和/或碱土金属盐和磺内酯的混合物以及非必要的C5? 烷基苯磺酸的碱金属和/或碱土金属盐的用量为100份计算，中性油的总量为50?400份；Q?C4醇的用量为20?200份；烃类溶剂的用量为50?1000份；所述氧化钙的用量为 50?400份；水的用量为10?150份。
16. 按照权利要求15所述的方法，其特征在于，所述Q?C4醇为甲醇和C3?C4醇的 混合物，所述甲醇与C3?C4醇的质量比为2:1?10:1。
17. 按照权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤（2)中，所述通入二氧化碳的摩 尔数为氧化興摩尔数的50%?120% ;所述碳酸化反应的温度为50°C?200°C;反应压力为 0. 4MPa?2.OMPa。
18. -种润滑脂，包括权利要求1?2所述的磺酸盐或按照权利要求3?17其中任一权 利要求所制备的磺酸盐和润滑基础油，所述磺酸盐和润滑基础油的质量比为30?70 :70? 30 〇
19. 权利要求18所述润滑脂的制备方法，包括：将润滑基础油、所述的磺酸盐在100? 150°C混合，同时对磺酸盐中的碳酸钙进行红外检测，当其红外吸收峰由863.lcnT1转移到 881. 5CHT1时，磺酸盐中包覆的碳酸钙由无定型转化为方解石型晶体，收集润滑脂产品。
【专利摘要】本发明提供了一种磺酸盐、其制备方法及包含该磺酸盐的润滑脂及其制备方法。本发明磺酸盐的结构为：其中M1、M2、M3分别为碱金属和碱土金属中的单一金属或混合金属，n1、n2、n3分别为M1、M2、M3的化合价，x、y、z分别为1～4之间的整数，R1、R2、R3分别为烷基，且R1烷基中的碳数与x之和为8～28、R2烷基中的碳数与y之和为7～27、R3烷基中的碳数与z之和为9～29，R4、R5分别为C5～C30的烷基，e、q、r、u分别为1～10000之间的整数，t为0～10000之间的整数。本发明所得到的磺酸盐碱值高，特别适用于制备润滑脂。在制备润滑脂时，无定形碳酸盐完全转化为结晶型碳酸盐，转化时间较短，转化后的磺酸盐润滑脂具有优异的高温、抗水性能、胶体稳定性、抗磨性能。
【IPC分类】C10M159-24
【公开号】CN104560281
【申请号】CN201310511380
【发明人】刘依农, 段庆华, 李玲, 张耀
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月25日