本发明属于作为油品添加剂的苯并三唑脂肪胺衍生物的制备方法,特别是利用苯并三唑钠、脂肪胺或甲醛、脂肪胺制备油溶性苯并三唑脂肪胺衍生物的方法。 苯并三唑脂肪胺衍生物,因具有较好的油溶性和优良的抗氧、耐磨、防锈及金属钝化性能,添加在天然矿物油、燃料油和润滑油中用作防锈剂、抗氧剂、金属钝化剂、减磨剂、防腐剂等,取得了很好的效果。国外曾有许多专利和文章介绍这类衍生物制备、应用及效果,例如GB 1,061,904(1967),JP公开昭58-25,393,US 3,697,427(1972);3,790,481(1974)都提供了苯并三唑脂肪胺多种衍生物的制备方法及其应用性能。然而上述专利所涉及的方法均从苯并三唑、脂肪胺、甲醛出发,以甲醇为溶剂,或反应条件控制严格,或反应在氮气保护下进行,产品收率较低。
针对背景技术所述的制备方法的缺点,本发明提供一种原料使用合理,反应条件简单,反应进行较缓和,产品收率高且产品质量更好的合成苯并三唑脂肪胺衍生物的方法。
本发明涉及的制造方法是:在酸性催化剂存在下,由苯并三唑钠(BTZ-S,下同)、脂肪胺或甲醛、脂肪胺进行如下式的反应:
其中R1=H,CH3;R2为C4~C20的脂肪烃基。所用的酸催化剂可用有机酸和无机酸,最常用是盐酸、硫酸、醋酸。由于BTZ-S溶于水,酸催化剂易溶于水,因而反应可在水中进行,BTZ-S常配成15~35%水溶液,酸催化剂配成20~80%溶液使用。物料反应时反应温度为70~100℃,反应时间为2.0~6.0h。反应程序是在反应釜中加入规定量的BTZ-S溶液,搅拌下加入脂肪胺或甲醛、脂肪胺,升温至反应要求温度下滴加酸催化剂溶液,而后在此条件下反应至规定时间结束。反应完毕后的处理,可以先分层,油层用水洗涤至中性,然后脱水干燥得产品,以真空干燥为宜;也可以将反应物分层得到的粗产物与等体积的甲醇混合,加热溶解,而后冷却分出油层,将其加热除去溶于油层的甲醇而得产品。参加反应原料摩尔比为:
式(1)脂肪胺∶BTZ-S∶酸催化剂=1.0∶1.0~1.2∶1.0~1.2;
式(2)(3)脂肪胺∶甲醛∶BTZ-S∶酸催化剂=1.0∶1.0~2.2∶1.0~2.2∶1.0~2.2。
用本发明方法制备产品的收率达70~90%,产品的纯度高,质量好、应用于油品中性能优越。
本发明与背景技术比较,其突出特点是:(1)苯并三唑钠具有良好的水溶性,因而反应在水中进行,不需要有机溶剂,不需氮气保护,从而缓和了工艺条件,产品收率较高,整个制备过程中降低了成本,同时也减少了对环境地污染。(2)与传统方法制得同样产品比较,在油溶性、防锈性和减磨性等方面均有提高。
实例1
苯并三唑十八胺(简称产品A)的制备
将20%的苯并三唑钠水溶液353g加入反应釜中,搅拌下加入134g十八胺,升温,达80℃时开始滴加80%的醋酸37.5g,滴加完毕在80~100℃下反应3h,反应完毕用60~80℃水洗涤油层为中性、冷却分层,油层真空加热脱水,得产品174g,收率90%。
实例2
N,N-双苯并三唑双亚甲基十八胺(B)的制备。
取20%苯并三唑钠水溶液353g,加入反应釜中,搅拌下加入十八胺67g,37%甲醛54g,加热,达90℃时滴加80%硫酸24.5g,在80~100℃下反应6h。反应毕冷却分层,油层与等量甲醇混合,加热溶解后冷却分层、油层加热除去残留溶剂,冷却得产品105.6g,收率80%。
实例3
I-(二正丁基胺亚甲基)-苯并三唑(C)的制备。
取20%苯并三唑钠水溶液353g,加入反应釜中,搅拌下加入二正丁胺64.5g,37%甲醛溶液54g,加热,达到70℃时滴加80%醋酸37.5g,在70~80℃下反应6h。反应毕冷却分层,油层与等量甲醇混合,加热到50℃溶解,冷却分层,油层加热除去残留的溶剂,得浅黄色液体产品104g,收率80%。
实例4
将实例1~3制得的产物-苯并三唑十八胺(A),N,N-双苯并三唑双亚甲基十八胺(B),1-(二正丁胺亚甲基)-苯并三唑-进行油溶性、防锈性和耐磨性等性能的全面测试,其结果如表1所示。
表1
序号 测试项目 产品A 产品B 产品C 测试方法
1 外观 浅棕色固体 浅黄色固体 浅黄色液体 目测
2 熔点 ℃ 53 59.5 - 毛细管法
3 油溶性
25℃添加量
0.5% 全溶透明 全溶透明 全溶透明 目测
1.0% 全溶透明 全溶透明 全溶透明 目测
2.0% 全溶透明 全溶透明 全溶透明 目测
0℃(3h.)
1.0% 微冻透明 微冻透明 微冻透明 目侧
100℃(3h.)
1.0% 光亮透明 光亮透明 光亮透明 目侧
室温48h.1.0% 光亮透明 光亮透明 光亮透明 目侧
4 腐蚀试验
100℃3h,黄铜片 合格 合格 合格 SY-26
20-77
5 防锈性
49℃相对湿度95%
10#钢片 3天 3级 3级 3级 SY-13
74-77
62#铜片 6天 0级 0级 0级
6 四球试验
PB N(kgf) GB-
3142
添加量 0.5% 450 400 390
1.0% 500 430 420
2.0% 610 580 570
说明,上述测试结果,是在10#变压器油中加入标出量(重%)添加剂样品测得的。
将实例1制得的苯并三唑十八胺(产品A)与按传统方法生产的市售同类产品进行性能比较,其结果见表2。
表2
序号 测试译价项目 实例一的产品A 市售国类产品
1 外观 浅棕色固体 浅棕色固体
2 熔点℃ 53 55
3 油溶性
25℃添加量
0.5% 全溶透明 混浊
1.0% 全溶透明 混浊分层
2.0% 全溶透明 混浊分层
0℃(3h) 1.0 微冻透明 冻状混浊
100℃(3h) 1.0% 光亮透明 光亮透明
室温(48h) 1.0% 光亮透明 严重分层
4 防锈性
49℃,相对温度95%
添加量1%
10#钢片 3天 3级 4级
62#铜片 6天 0级 1级
5 盐水浸渍
3%Nacl添加量1.0%
10#钢片 3天 无锈 1天锈
62#铜片 6天 0级 1级
6 四球试验
PB N(kgf)
添加量 1.0% 500(51) 380(38.8)
说明:上述测试结果,是在10#变压器油中加入标出量(重%)样品测得的。
从以上实测结果看来,本发明制得的三种苯并三唑脂肪胺衍生物具有优良的油溶性、防锈性和减磨性,特别是对铜及其合金有较好的防护能力。