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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710525352.2 (22)申请日 2017.06.30 (71)申请人 中国林业科学研究院林产化学工业 研究所 地址 210042 江苏省南京市玄武区锁金五 村16号 (72)发明人 夏建陵丁海阳李守海 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 唐循文 (51)Int.Cl. C07C 303/32(2006.01) C07C 309/18(2006.01) C10M 135/10(2006.01) C10N 30/06(2006.01。
2、) (54)发明名称 一种脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 方法 (57)摘要 一种脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 方法， 按比例， 由以下步骤制得： 将脂肪酸与不饱 和环氧在季铵盐催化剂作用下进行环氧开环反 应， 得不饱和脂肪酸酯； 在过氧化苯甲酰催化作 用下， 不饱和脂肪酸酯与不饱和磺酸在惰性有机 溶剂中进行自由基聚合反应； 然后减压蒸出惰性 有机溶剂， 得脂肪酸基多元磺酸； 脂肪酸基多元 磺酸与碱性化合物中和并溶于水， 即得脂肪酸基 极压水性润滑添加剂。 应用本发明的方法制得的 脂肪酸基极压水性润滑添加剂， 其分子结构中具 有润滑作用的生物质原料脂肪酸， 又含亲水基团 磺酸基和极压元素。
3、硫， 兼有润滑、 环保和极压抗 磨多重效果。 脂肪酸基极压水性润滑添加剂具有 反应条件温和、 工艺简单的特点。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 107353234 A 2017.11.17 CN 107353234 A 1.一种脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法， 其特征在于按比例， 由以下步骤制 得: 第一步， 于100140， 在占脂肪酸与不饱和环氧总质量0.05%2%的季铵盐催化剂作 用下， 1 mol 脂肪酸与1 mol不饱和环氧进行环氧开环反应13 h， 得不饱和脂肪酸酯； 第二步， 于80120， 在占不饱和脂肪酸酯与不饱和磺酸总质量0.05%2%的过氧化 苯甲酰催化。
4、剂的催化下， 将第一步所得不饱和脂肪酸酯与不饱和磺酸在惰性有机溶剂中自 由基聚合反应25 h； 然后减压蒸除惰性有机溶剂， 即得脂肪酸基多元磺酸； 第三步， 于25， 将第三步所得脂肪酸基多元磺酸与碱性化合物中和成盐， 然后溶于 水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 2.如权利要求1所述脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法， 其特征在于第一步中 所述脂肪酸是硬脂酸、 油酸、 亚油酸、 棕榈酸中的一种。 3.如权利要求1所述脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法， 其特征在于第一步中 所述不饱和环氧是甲基丙烯酸缩水甘油酯、 烯丙基缩水甘油醚中的一种。 4.如权利要求1所述脂肪酸基极压水性润滑添加剂。
5、的制备方法， 其特征在于第二步中 所述不饱和磺酸是2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸、 乙烯基磺酸中的一种。 5.如权利要求1所述脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法， 其特征在于第二步中 所述惰性有机溶剂为甲苯、 二甲苯、 N， N-二甲基甲酰胺中的至少一种。 6.如权利要求1所述脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法， 其特征在于第三步中 所述碱性化合物是三乙胺、 二乙醇胺、 乙醇胺、 三乙醇胺、 氢氧化钾、 氢氧化钠中的至少一 种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 107353234 A 2 一种脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法 技术领域 0001 本发明属于润滑添加剂领域， 具体。
6、涉及一种生物基极压水性润滑添加剂的制备方 法。 背景技术 0002 环境和能源问题是当今世界的热门话题。 矿物油基润滑剂由于消耗石化类战略性 资源和易引起环境污染等问题而将逐渐淡出润滑市场,在某些领域中， 水基润滑已渐渐取 代油基润滑。 水基润滑剂具有价格低廉、 储运方便、 资源广阔等优点， 是润滑领域当前及今 后的重要研究方向。 虽然水基润滑剂符合可持续发展的要求， 但是其存在承载力低、 易腐蚀 等缺点， 所以需要选取性能优异的添加剂来提升其润滑性能， 满足使用要求。 目前传统的润 滑添加剂主要用于油性润滑油， 存在污染环境和不可持续等问题， 因此， 生物基极压水性润 滑添加剂越来越受到人们。
7、的重视， 开发设计同时具有水溶性、 润滑性和极压性等功能多效 性的生物基极压水性润滑添加剂具有重要意义。 0003 利用来源丰富、 可再生的木本油脂衍生物的特殊结构特征， 将亲水基团和硫、 氮等 极压元素引入到分子结构中， 制备脂肪酸基极压水性润滑添加剂， 并用于绿色润滑油， 有利 于提升木本油脂传统产品性能和价值， 拓展木本油脂资源产业链的研究方向。 因此研究兼 有环保、 极压抗磨脂肪酸基极压水性润滑添加剂具有重要的价值。 发明内容 0004 解决的技术问题： 为了解决传统极压润滑添加剂存在原料匮乏、 环境污染、 耐磨性 差等问题， 本发明提供了一种脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法， 兼。
8、有环保、 极压抗 磨的双重效果。 0005 技术方案： 一种脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法， 按比例， 由以下步骤制 得:第一步， 于100140， 在占脂肪酸与不饱和环氧总质量0.052的季铵盐催化剂 作用下， 1mol脂肪酸与1mol不饱和环氧进行环氧开环反应13h， 得不饱和脂肪酸酯； 第二 步， 于80120， 在占不饱和脂肪酸酯与不饱和磺酸总质量0.052的过氧化苯甲酰 催化剂的催化下， 将第一步所得不饱和脂肪酸酯与不饱和磺酸在惰性有机溶剂中自由基聚 合反应25h； 然后减压蒸除惰性有机溶剂， 即得脂肪酸基多元磺酸； 第三步， 于25， 将第 三步所得脂肪酸基多元磺酸与碱性化合。
9、物中和成盐， 然后溶于水， 得脂肪酸基极压水性润 滑添加剂。 0006 优选的， 第一步中所述脂肪酸是硬脂酸、 油酸、 亚油酸、 棕榈酸中的一种。 0007 优选的， 第一步中所述不饱和环氧是甲基丙烯酸缩水甘油酯、 烯丙基缩水甘油醚 中的一种。 0008 优选的， 第二步中所述不饱和磺酸是2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸、 乙烯基磺 酸中的一种。 0009 优选的， 第二步中所述惰性有机溶剂为甲苯、 二甲苯、 N， N-二甲基甲酰胺中的至少 说明书 1/5 页 3 CN 107353234 A 3 一种。 0010 优选的， 第三步中所述碱性化合物是三乙胺、 二乙醇胺、 乙醇胺、 三乙醇胺。
10、、 氢氧化 钾、 氢氧化钠中的至少一种。 0011 有益效果： 1、 应用本发明的方法制得的脂肪酸基极压水性润滑添加剂， 其分子结 构中具有脂肪酸链段、 亲水基团磺酸基， 又含有极压硫元素， 兼有润滑性、 环保和极压抗磨 多重效果。 2、 脂肪酸基极压水性润滑添加剂具有反应条件温和、 工艺简单的特点。 3、 实施例 中脂肪酸基极压水性润滑添加剂显著提高了水的极压抗磨性(见表1)。 0012 项目极压(PB/N)磨斑直径(mm)摩擦系数 水980.870.23 实施例18320.430.039 实施例27840.560.044 实施例36970.630.052 实施例46880.670.056 。
11、实施例58050.510.041 实施例68270.440.040 实施例77250.610.049 附图说明 0013 图1为脂肪酸基极压水性润滑添加剂制备方法的红外光谱谱图。 具体实施方式 0014 本发明采用以下技术路线制备一种脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备方法。 0015 (1)不饱和脂肪酸酯的合成 0016 脂肪酸+不饱和环氧不饱和脂肪酸酯 0017 (2)脂肪酸基多元磺酸的合成 0018 不饱和脂肪酸酯+不饱和磺酸脂肪酸基多元磺酸 0019 (3)脂肪酸基极压水性润滑添加剂 0020 脂肪酸基多元磺酸+碱性化合物脂肪酸基极压水性润滑添加剂 0021 (一)， 100140， 在占。
12、脂肪酸与不饱和环氧总质量0.052的季铵盐催化剂作 用下， 1mol脂肪酸与1mol不饱和环氧进行酯化反应13h； 即得不饱和脂肪酸酯； 0022 (二)， 80120， 在占不饱和脂肪酸酯与不饱和磺酸总质量0.052的过氧化 苯甲酰催化剂的催化下， 将第一步所得不饱和脂肪酸酯与不饱和磺酸在惰性有机溶剂中自 由基聚合反应25h； 然后减压蒸除惰性有机溶剂， 即得脂肪酸基磺酸； 0023 (三)， 25， 将第三步所得脂肪酸基多元磺酸与碱性化合物中和成盐， 然后溶于 水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 0024 第一步中所用的脂肪酸是硬脂酸、 油酸、 亚油酸、 棕榈酸中的一种。 0025 第一。
13、步中所用的不饱和环氧是甲基丙烯酸缩水甘油酯、 烯丙基缩水甘油醚中的一 种。 说明书 2/5 页 4 CN 107353234 A 4 0026 第二步中所用的不饱和磺酸是2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸、 乙烯基磺酸中的 一种。 0027 第三步中所用的碱性化合物是三乙胺、 二乙醇胺、 乙醇胺、 三乙醇胺、 氢氧化钾、 氢 氧化钠中的至少一种。 0028 惰性有机溶剂为甲苯、 二甲苯、 N， N-二甲基甲酰胺的至少一种。 0029 实施例1 0030 (一)不饱和脂肪酸酯的制备 0031 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入油酸、 烯丙基缩水甘油 醚各1mol，。
14、 及占油酸与烯丙基缩水甘油醚总质量0.15的季铵盐为催化剂， 升温至120， 反应2h； 得不饱和脂肪酸酯。 0032 (二)脂肪酸基多元磺酸的制备 0033 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入步骤(一)所得不饱和 脂肪酸酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸， 及占不饱和脂肪酸酯与2-丙烯酰氨基-2-甲 基-1-丙磺酸总质量2.0的过氧化苯甲酰为催化剂， 在100反应3h； 然后减压到-0.1- 0.09MPa， 蒸除溶剂甲苯， 即得脂肪酸基多元磺酸； 0034 (三)脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 0035 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三。
15、口烧瓶中， 将第二步所得脂肪酸基多 元磺酸与三乙醇胺中和成盐， 然后溶于水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 0036 本实施例制备的脂肪酸基极压水性润滑添加剂， 其红外光谱图如1所示： 谱图中脂 肪酸曲线中1708cm-1处为羧基特征峰； 在不饱和脂肪酸酯曲线中， 1708cm-1处吸收峰消失， 3479cm-1 1722cm-1处分别出现了羟基特征峰和酯基特征峰， 在1638cm-1处出现了不饱和双 键吸收峰， 说明脂肪酸与不饱和环氧发生了开环反应； 在脂肪酸基多元磺酸曲线中， 不饱和 双键的基团特征峰(1638cm-1处)消失， 在1156和1036cm-1处出现磺酸基特征吸收峰， 说明。
16、不 饱和脂肪酸酯与不饱和磺酸发生了自由基聚合反应， 生成了脂肪酸基多元磺酸。 以下实施 例制备的产物具有与实施例1的红外光谱类似， 不再具体描述。 0037 实施例2 0038 (一)不饱和脂肪酸酯的制备 0039 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入棕榈酸、 甲基丙烯酸缩 水甘油酯各1mol， 及占棕榈酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯总质量0.1的季铵盐为催化剂， 升 温至100， 反应3h； 得不饱和脂肪酸酯。 0040 (二)脂肪酸基多元磺酸的制备 0041 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入步骤(一)所得不饱和 脂肪酸酯和乙烯基磺酸， 。
17、及占不饱和脂肪酸酯与乙烯基磺酸总质量1.0的过氧化苯甲酰 为催化剂， 在80反应5h； 然后减压到-0.1-0.09MPa， 蒸除溶剂N， N-二甲基甲酰胺， 即得 脂肪酸基磺酸； 0042 (三)脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 0043 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 将第二步所得脂肪酸基多 元磺酸与三乙胺中和成盐， 然后溶于水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 0044 实施例3 说明书 3/5 页 5 CN 107353234 A 5 0045 (一)不饱和脂肪酸酯的制备 0046 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入亚油酸、 甲。
18、基丙烯酸缩 水甘油酯各1mol， 及占亚油酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯总质量2.0的季铵盐为催化剂， 升 温至120， 反应2h； 得不饱和脂肪酸酯。 0047 (二)脂肪酸基多元磺酸的制备 0048 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入步骤(一)所得不饱和 脂肪酸酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸， 及占不饱和脂肪酸酯与乙烯基磺酸总质量 0.5的过氧化苯甲酰为催化剂， 在110反应3h； 然后减压到-0.1-0.09MPa， 蒸除溶剂二 甲苯， 即得脂肪酸基多元磺酸； 0049 (三)脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 0050 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计。
19、的500mL三口烧瓶中， 将第二步所得脂肪酸基多 元磺酸与氢氧化钠中和成盐， 然后溶于水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 0051 实施例4 0052 (一)不饱和脂肪酸酯的制备 0053 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入硬脂酸、 烯丙基缩水甘 油醚各1mol， 及占脂酸与烯丙基缩水甘油醚总质量0.05的季铵盐为催化剂升温至140， 反应1h； 得不饱和脂肪酸酯。 0054 (二)脂肪酸基多元磺酸的制备 0055 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入步骤(一)所得不饱和 脂肪酸酯和乙烯基磺酸， 及占不饱和脂肪酸酯与乙烯基磺酸总质量0。
20、.05的过氧化苯甲酰 为催化剂， 在120反应2h； 然后减压到-0.1-0.09MPa， 蒸除溶剂甲苯， 即得脂肪酸基多元 磺酸。 0056 (三)脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 0057 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 将第二步所得脂肪酸基多 元磺酸与氢氧化钾中和成盐， 然后溶于水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 0058 实施例5 0059 (一)不饱和脂肪酸酯的制备 0060 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入油酸、 甲基丙烯酸缩水 甘油酯各1mol， 及占油酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯总质量1.0的季铵盐为催化剂升温至 120。
21、， 反应2.5h； 得不饱和脂肪酸酯。 0061 (二)脂肪酸基多元磺酸的制备 0062 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入步骤(一)所得不饱和 脂肪酸酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸， 及占不饱和脂肪酸酯与2-丙烯酰氨基-2-甲 基-1-丙磺酸总质量0.05的过氧化苯甲酰为催化剂， 在100反应3h； 然后减压到-0.1- 0.09MPa， 蒸除溶剂N， N-二甲基甲酰胺， 即得脂肪酸基多元磺酸； 0063 (三)脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 0064 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 将第二步所得脂肪酸基多 元磺酸与二乙醇。
22、胺中和成盐， 然后溶于水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 0065 实施例6 说明书 4/5 页 6 CN 107353234 A 6 0066 (一)不饱和脂肪酸酯的制备 0067 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入棕榈酸、 烯丙基缩水甘 油醚各1mol， 及占棕榈酸与烯丙基缩水甘油醚总质量0.5的季铵盐为催化剂升温至125 ， 反应2h； 得不饱和脂肪酸酯。 0068 (二)脂肪酸基多元磺酸的制备 0069 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入步骤(一)所得不饱和 脂肪酸酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸， 及占不饱和脂肪酸。
23、酯与2-丙烯酰氨基-2-甲 基-1-丙磺酸总质量0.1的过氧化苯甲酰为催化剂， 在110反应2.5h； 然后减压到-0.1 -0.09MPa， 蒸除溶剂N， N-二甲基甲酰胺， 即得脂肪酸基多元磺酸； 0070 (三)脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 0071 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 将第二步所得脂肪酸基多 元磺酸与乙醇胺中和成盐， 然后溶于水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 0072 实施例7 0073 (一)不饱和脂肪酸酯的制备 0074 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入硬脂酸、 甲基丙烯酸缩 水甘油酯各1mol， 及占。
24、硬脂酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯总质量1.0的季铵盐为催化剂升 温至115， 反应2.5h； 得不饱和脂肪酸酯。 0075 (二)脂肪酸基多元磺酸的制备 0076 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 加入步骤(一)所得不饱和 脂肪酸酯和乙烯基磺酸， 及占不饱和脂肪酸酯与乙烯基磺酸总质量2.0的过氧化苯甲酰 为催化剂， 在100反应3.0h； 然后减压到-0.1-0.09MPa， 蒸除溶剂二甲苯， 即得脂肪酸基 磺酸； 0077 (三)脂肪酸基极压水性润滑添加剂的制备 0078 在装有加热套、 搅拌装置、 温度计的500mL三口烧瓶中， 将第二步所得脂肪酸基多 元磺酸与三乙胺中和成盐， 然后溶于水， 得脂肪酸基极压水性润滑添加剂。 说明书 5/5 页 7 CN 107353234 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 107353234 A 8 。