一种二元酸异构醇酯及其制备方法

技术领域

本发明属于石油化工领域，尤其涉及一种二元酸异构醇酯及其制备方法。

背景技术

随着航空发动机技术的持续发展，主轴轴承温度不断提高，滑油系统温度也随之升高，作为航空发动机的血液，要求航空润滑油的性能也随之不断提升，为满足航空发动机苛刻的工况和使用要求，合成航空润滑油的质量水平也有较大的变化和发展。基础油技术路线有了较大的变化，从早期的矿油型、半合成型，逐渐转变成全合成型。

基于航空发动机的特点与使用需求，油品优异的高低温性能一直是航空业关注的焦点，一方面需要优异的低温启动性能，以确保在寒冷地区运行的能力，另一方面，在追求发动机的功率与推重比的同时，满足系统运行的长期高温需求，也十分关键。因此开发一种兼顾优异高低温性能的合成酯类油，对于助力航空产业的发展是十分必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二元酸异构醇酯及其制备方法，本发明提供的醇酯具有优异的高低温性能。

本发明提供了一种二元酸异构醇酯，由二元酸和混合异构醇通过酯化反应制成；

所述二元酸为戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或几种；

所述混合异构醇包括异辛醇、异壬醇、异癸醇、异十二醇、异十六醇和异十八醇中的至少两种。

优选的，所述混合异构醇包括异辛醇、异壬醇和异癸醇中的至少两种。

优选的，所述混合异构醇为异辛醇和异癸醇的混合物；所述异辛醇和异癸醇的摩尔比为3：(0.1～1)；

或，所述混合异构醇为异辛醇和异壬醇的混合物；所述异辛醇和异壬醇的摩尔比为3：(0.1～1)；

或，所述混合异构醇为异辛醇、异壬醇和异癸醇的混合物；所述异辛醇、异壬醇和异癸醇的摩尔比为3：(0.05～0.5)：(0.05～0.5)。

优选的，所述二元酸和混合异构醇的摩尔比为1：(2～3)。

优选的，所述酯化反应在催化剂存在条件下进行；所述催化剂为硫系催化剂、金属催化剂或固体酸催化剂。

优选的，所述催化剂为氧化亚锡。

优选的，所述催化剂的用量占所述二元酸质量的0.1～1wt％。

本发明提供了一种二元酸异构醇酯的制备方法，包括以下步骤：

在催化剂存在条件下，二元酸和混合异构醇进行酯化反应，得到二元酸异构醇酯；

所述二元酸为戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或几种；

所述混合异构醇包括异辛醇、异壬醇、异癸醇、异十二醇、异十六醇和异十八醇中的至少两种。

优选的，所述酯化反应的温度为150～250℃；所述酯化反应的时间为0.5～5h。

优选的，还包括：在所述酯化反应结束后，对反应产物进行后处理；所述后处理的具体步骤包括：依次进行脱醇、蒸馏和过滤。

与现有技术相比，本发明提供了一种二元酸异构醇酯及其制备方法。本发明提供的二元酸异构醇酯由二元酸和混合异构醇通过酯化反应制成；所述二元酸为戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或几种；所述混合异构醇包括异辛醇、异壬醇、异癸醇、异十二醇、异十六醇和异十八醇中的至少两种。本发明通过对二元酸和混合异构醇的选择进优化设计，显著提升了醇酯产品的低温性能和高温性能，可作为多种市面上主流航空润滑油产品的添加剂使用，可达到改善航空润滑油低温性能同时兼顾高温性能的功效，市场前景十分可观。实验结果表明：本发明提供的二元酸异构醇酯的运动粘度(-40℃)≤1500mm

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种二元酸异构醇酯，由二元酸和混合异构醇通过酯化反应制成。

在本发明提供的二元酸异构醇酯中，所述二元酸为戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或几种，优选为己二酸。

在本发明提供的二元酸异构醇酯中，所述混合异构醇包括异辛醇、异壬醇、异癸醇、异十二醇、异十六醇和异十八醇中的至少两种，优选包括异辛醇、异壬醇和异癸醇中的至少两种。在本发明提供的一个实施例中，所述混合异构醇为异辛醇和异癸醇的混合物；所述异辛醇和异癸醇的摩尔比优选为3：(0.1～1)，具体可为3:0.1、3:0.15、3:0.2、3:0.25、3:0.3、3:0.35、3:0.4、3:0.45、3:0.5、3:0.55、3:0.6、3:0.65、3:0.7、3:0.75、3:0.8、3:0.85、3:0.9、3:0.95或3:1。在本发明提供的另一个实施例中，所述混合异构醇为异辛醇和异壬醇的混合物；所述异辛醇和异壬醇的摩尔比优选为3：(0.1～1)，具体可为3:0.1、3:0.15、3:0.2、3:0.25、3:0.3、3:0.35、3:0.4、3:0.45、3:0.5、3:0.55、3:0.6、3:0.65、3:0.7、3:0.75、3:0.8、3:0.85、3:0.9、3:0.95或3:1。在本发明提供的其他实施例中，所述混合异构醇为异辛醇、异壬醇和异癸醇的混合物；所述异辛醇、异壬醇和异癸醇的摩尔比优选为3：(0.05～0.5)：(0.05～0.5)，其中，所述异辛醇和异壬醇的摩尔比具体可为3:0.05、3:0.07、3:0.1、3:0.12、3:0.15、3:0.17、3:0.2、3:0.22、3:0.25、3:0.27、3:0.3、3:0.32、3:0.35、3:0.37、3:0.4、3:0.42、3:0.45、3:0.47或3:0.5，所述异辛醇和异癸醇的摩尔比具体可为3:0.05、3:0.07、3:0.1、3:0.12、3:0.15、3:0.17、3:0.2、3:0.22、3:0.25、3:0.27、3:0.3、3:0.32、3:0.35、3:0.37、3:0.4、3:0.42、3:0.45、3:0.47或3:0.5。

在本发明提供的二元酸异构醇酯中，所述二元酸和混合异构醇的摩尔比优选为1：(2～3)，具体可为1:2、1:2.05、1:2.1、1:2.15、1:2.2、1:2.25、1:2.3、1:2.35、1:2.4、1:2.45、1:2.5、1:2.55、1:2.6、1:2.65、1:2.7、1:2.75、1:2.8、1:2.85、1:2.9、1:2.95或1:3。

在本发明提供的二元酸异构醇酯中，所述酯化反应在催化剂存在条件下进行；所述催化剂优选为硫系催化剂、金属催化剂或固体酸催化剂，更优选为氧化亚锡；所述催化剂的用量优选占所述二元酸质量的0.1～1wt％，具体可为0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％、0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％或1wt％。

在本发明提供的二元酸异构醇酯中，所述酯化反应的温度优选为150～250℃，具体可为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃；所述酯化反应的时间优选为0.5～5h，具体可为0.5h、0.7h、1h、1.2h、1.5h、1.7h、2h、2.2h、2.5h、2.7h、3h、3.2h、3.5h、3.7h、4h、4.2h、4.5h、4.7h或5h。

本发明还提供了一种二元酸异构醇酯的制备方法，包括以下步骤：

在催化剂存在条件下，二元酸和混合异构醇进行酯化反应，得到二元酸异构醇酯。

在本发明提供的制备方法中，所述二元酸为戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或几种，优选为己二酸。

在本发明提供的制备方法中，所述混合异构醇包括异辛醇、异壬醇、异癸醇、异十二醇、异十六醇和异十八醇中的至少两种，优选包括异辛醇、异壬醇和异癸醇中的至少两种。在本发明提供的一个实施例中，所述混合异构醇为异辛醇和异癸醇的混合物；所述异辛醇和异癸醇的摩尔比优选为3：(0.1～1)，具体可为3:0.1、3:0.15、3:0.2、3:0.25、3:0.3、3:0.35、3:0.4、3:0.45、3:0.5、3:0.55、3:0.6、3:0.65、3:0.7、3:0.75、3:0.8、3:0.85、3:0.9、3:0.95或3:1。在本发明提供的另一个实施例中，所述混合异构醇为异辛醇和异壬醇的混合物；所述异辛醇和异壬醇的摩尔比优选为3：(0.1～1)，具体可为3:0.1、3:0.15、3:0.2、3:0.25、3:0.3、3:0.35、3:0.4、3:0.45、3:0.5、3:0.55、3:0.6、3:0.65、3:0.7、3:0.75、3:0.8、3:0.85、3:0.9、3:0.95或3:1。在本发明提供的其他实施例中，所述混合异构醇为异辛醇、异壬醇和异癸醇的混合物；所述异辛醇、异壬醇和异癸醇的摩尔比优选为3：(0.05～0.5)：(0.05～0.5)，其中，所述异辛醇和异壬醇的摩尔比具体可为3:0.05、3:0.07、3:0.1、3:0.12、3:0.15、3:0.17、3:0.2、3:0.22、3:0.25、3:0.27、3:0.3、3:0.32、3:0.35、3:0.37、3:0.4、3:0.42、3:0.45、3:0.47或3:0.5，所述异辛醇和异癸醇的摩尔比具体可为3:0.05、3:0.07、3:0.1、3:0.12、3:0.15、3:0.17、3:0.2、3:0.22、3:0.25、3:0.27、3:0.3、3:0.32、3:0.35、3:0.37、3:0.4、3:0.42、3:0.45、3:0.47或3:0.5。

在本发明提供的制备方法中，所述二元酸和混合异构醇的摩尔比优选为1：(2～3)，具体可为1:2、1:2.05、1:2.1、1:2.15、1:2.2、1:2.25、1:2.3、1:2.35、1:2.4、1:2.45、1:2.5、1:2.55、1:2.6、1:2.65、1:2.7、1:2.75、1:2.8、1:2.85、1:2.9、1:2.95或1:3。

在本发明提供的制备方法中，所述催化剂优选为硫系催化剂、金属催化剂或固体酸催化剂，更优选为氧化亚锡；所述催化剂的用量优选占所述二元酸质量的0.1～1wt％，具体可为0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％、0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％或1wt％。

在本发明提供的制备方法中，所述酯化反应的温度优选为150～250℃，具体可为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃；所述酯化反应的时间优选为0.5～5h，具体可为0.5h、0.7h、1h、1.2h、1.5h、1.7h、2h、2.2h、2.5h、2.7h、3h、3.2h、3.5h、3.7h、4h、4.2h、4.5h、4.7h或5h。

在本发明提供的制备方法中，优选还包括：在所述酯化反应结束后，对反应产物进行后处理。在本发明中，所述后处理的具体步骤优选包括：依次进行脱醇、蒸馏和过滤；其中，所述脱醇的真空度优选为0.05～0.2MPa，具体可为0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.096MPa、0.1MPa、0.12MPa、0.15MPa、0.17MPa或0.2MPa；所述脱醇的温度优选为180～250℃，具体可为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃；所述脱醇的时间优选为0.2～3h，具体可为0.2h、0.5h、0.7h、1h、1.2h、1.5h、1.7h、2h、2.2h、2.5h、2.7h或3h。

本发明提供的技术方案通过对二元酸和混合异构醇的选择进优化设计，显著提升了醇酯产品的低温性能和高温性能，可作为多种市面上主流航空润滑油产品的添加剂使用，可达到改善航空润滑油低温性能同时兼顾高温性能的功效，市场前景十分可观。实验结果表明：本发明提供的二元酸异构醇酯的运动粘度(-40℃)≤1500mm

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

在1000mL三口烧瓶中依次加入己二酸200.00g(1.37mol)、异辛醇392.10g(3.01mol)、异癸醇86.65g(0.55mol)、氧化亚锡1.02g，启动搅拌开始加热，装配温度计、搅拌器、分水器等，升温至190℃，恒温2h，不再有反应水产生后，启动真空泵，调节真空度至0.096MPa，在220℃下进行脱醇1h，降温至50℃，将反应液经过蒸馏和过滤，得到产物双酯522.00g。

实施例2

在1000mL三口烧瓶中依次加入己二酸200.00g(1.37mol)、异辛醇392.10g(3.01mol)、异壬醇78.97g(0.55mol)、氧化亚锡1.01g，启动搅拌开始加热，装配温度计、搅拌器、分水器等，升温至190℃，恒温2h，不再有反应水产生后，启动真空泵，调节真空度至0.096MPa，在220℃下进行脱醇1h，降温至50℃，将反应液经过蒸馏和过滤，得到产物双酯514.86g。

实施例3

在1000mL三口烧瓶中依次加入己二酸200.00g(1.37mol)、异辛醇392.10g(3.01mol)、异壬醇39.48g(0.27mol)、异癸醇43.32g(0.27mol)、氧化亚锡1.01g，启动搅拌开始加热，装配温度计、搅拌器、分水器等，升温至190℃，恒温2h，不再有反应水产生后，启动真空泵，调节真空度至0.096MPa，在220℃下进行脱醇1h，降温至50℃，将反应液经过蒸馏和过滤，得到产物双酯518.70g。

性能测试

对实施例1～3制得的双酯样品进行性能测试，结果如表1所示，表1为本发明提供的螺双酯样品性能测试数据表。

表1双酯样品性能测试数据表

通过上述性能测试可知，实施例1～3提供的运动粘度(-40℃)不大于1500mm

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。