一种含硫三嗪小分子及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及润滑油添加剂技术领域，尤其是涉及一种含硫三嗪小分子及其制备方法与应用。

背景技术

含氮杂环类化合物与现代工业和人们的日常生活息息相关，它在材料、生物、医院、农药、染料等学科领域中有着极其广泛的应用和举足轻重的地位。近年来，研究表明，具有致密化学结构的含氮杂环化合物及其衍生物是一类具有优良的极压、抗磨、抗氧化、防腐蚀等性能的多功能润滑油添加剂，同时三嗪化合物的原料为三聚氯氰，是一种来源充足且成本低的基本化工原料，而且三聚氯氰分子中的三个氯原子反应活性大，可以通过取代反应灵活地在三嗪环上引入具有不同功能的官能团。

三嗪类化合物比其他杂环化合物毒性更小，所以三嗪类化合物作为潜在的环境友好润滑油添加剂具有很好的开发价值。最近，将含硫三嗪小分子作为基础润滑油添加剂使用引起了人们特别地关注。与常用的商用基础油相比，可以显著降低滑动过程中接触表面的摩擦磨损。但传统三嗪类润滑油添加剂产率较低。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种含硫三嗪小分子及其制备方法与应用。本发明通过使用三嗪类化合物及3-巯基丙酸甲酯作为起始原料，利用光催化技术得到含硫三嗪小分子，含硫三嗪小分子可以分散在多种基础油中。采用光催化技术，能够大幅度提高含硫三嗪小分子的反应速率与产率，含硫三嗪小分子反应收率为91％。本合成方法设计出的润滑油添加剂可以有效提升润滑性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一个目的在于提供一种含硫三嗪小分子，所述含硫三嗪小分子(简写为TTMA)结构式如式I所示：

本发明的第二个目的在于提供一种含硫三嗪小分子的制备方法，具体步骤如下：

S1、将三嗪类化合物、3-巯基丙酸甲酯依次加入2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮中，紫外灯光照下进行磁力加热搅拌反应，得到混合溶液A；

S2、将步骤S1中得到的混合溶液A进行洗涤，萃取干燥后得到终产物含硫三嗪小分子。

进一步地，步骤S1中，所述三嗪类化合物为2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪。

进一步地，步骤S1中，所述三嗪类化合物、3-巯基丙酸甲酯、2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮的摩尔比为1：4-5：0.1-0.3，优选为1：4.5：0.2。

进一步地，步骤S1中，所述2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪的制备方法如下所示：

S1-1、将三聚氯氰与中间体加入无水乙醇中搅拌，再滴加三乙胺进行油浴加热反应，得到混合溶液B；

S1-2、调节步骤S1-1中得到的混合溶液B的pH，萃取柱层析分离，收集下层黄色清液，得到2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪。

上述更进一步地，步骤S1-1中，中间体为烯丙醇。

上述更进一步地，步骤S1-1中，所述三聚氯氰、中间体、三乙胺的摩尔比为1：2-4：2-4，优选为1：3：3。

上述更进一步地，步骤S1-1中，所述油浴加热温度为80～85℃，反应时间为15～18h。

上述更进一步地，步骤S1-2中，所述pH为中性。

进一步地，步骤S1中，所述紫外灯光照下进行磁力加热搅拌反应为手持紫外灯在λ＝365nm条件下反应0.5～1.5h，磁力加热搅拌转速为600-800r/min。

进一步地，步骤S2中，通过正己烷洗涤步骤S1中得到的混合溶液A三次，萃取柱层析分离后，取下层液，风干，得到终产物含硫三嗪小分子。

上述更进一步地，所述风干时间为12-24h。

本发明的第三个目的在于提供一种含硫三嗪小分子的应用，所述含硫三嗪小分子应用于制备润滑油中，所述含硫三嗪小分子作为润滑油添加剂。

进一步地，所述制备润滑油的具体步骤如下所示：将含硫三嗪小分子置于基础油中，加热溶解、自然冷却，静置得到润滑油。

上述更进一步地，以所述润滑油的质量比例计，所述含硫三嗪小分子的质量比例为1～10％，所述基础油的质量比例为90～99％。

上述更进一步地，所述加热溶解的温度为30～60℃，加热时间为5～20分钟。

上述更进一步地，所述静置时间大于20分钟。

上述更进一步地，所述基础油包括PAO4、PAO6和PAO10。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明开发设计了一系列含硫三嗪类小分子，其对PAO4、PAO6和PAO10等基础润滑油具有良好的润滑能力和抗磨性能的提升。

2、本发明液体润滑剂具有比基础油更好地润滑性能，该润滑剂良好的摩擦学性能表明，TTMA作为润滑油添加剂在降低摩擦磨损方面具有潜在的应用前景；本发明制备出一系列新型有价值的液体润滑剂。

附图说明

图1为本发明制备的含硫三嗪小分子TTMA的红外谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明的第一个目的在于提供一种含硫三嗪小分子，所述含硫三嗪小分子(简写为TTMA)结构式如式I所示：

本发明的第二个目的在于提供一种含硫三嗪小分子的制备方法，具体步骤如下：

S1、将三嗪类化合物、3-巯基丙酸甲酯依次加入2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮中，紫外灯光照下进行磁力加热搅拌反应，得到混合溶液A；

S2、将步骤S1中得到的混合溶液A进行洗涤，萃取干燥后得到终产物含硫三嗪小分子。

进一步地，步骤S1中，所述三嗪类化合物为2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪。

进一步地，步骤S1中，所述三嗪类化合物、3-巯基丙酸甲酯、2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮的摩尔比为1：4-5：0.1-0.3，优选为1：4.5：0.2。

进一步地，步骤S1中，所述2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪的制备方法如下所示：

S1-1、将三聚氯氰与中间体加入无水乙醇中搅拌，再滴加三乙胺进行油浴加热反应，得到混合溶液B；

S1-2、调节步骤S1-1中得到的混合溶液B的pH，萃取柱层析分离，收集下层黄色清液，得到2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪。

上述更进一步地，步骤S1-1中，中间体为烯丙醇。

上述更进一步地，步骤S1-1中，所述三聚氯氰、中间体、三乙胺的摩尔比为1：2-4：2-4，优选为1：3：3。

上述更进一步地，步骤S1-1中，所述油浴加热温度为80～85℃，反应时间为15～18h。

上述更进一步地，步骤S1-2中，所述pH为中性。

进一步地，步骤S1中，所述紫外灯光照下进行磁力加热搅拌反应为手持紫外灯在λ＝365nm条件下反应0.5～1.5h，磁力加热搅拌转速为600-800r/min。

进一步地，步骤S2中，通过正己烷洗涤步骤S1中得到的混合溶液A三次，萃取柱层析分离后，取下层液，风干，得到终产物含硫三嗪小分子。

上述更进一步地，所述风干时间为12-24h。

本发明的第三个目的在于提供一种含硫三嗪小分子的应用，所述含硫三嗪小分子应用于制备润滑油中，所述含硫三嗪小分子作为润滑油添加剂。

进一步地，所述制备润滑油的具体步骤如下所示：将含硫三嗪小分子置于基础油中，加热溶解、自然冷却，静置得到润滑油。

上述更进一步地，以所述润滑油的质量比例计，所述含硫三嗪小分子的质量比例为1～10％，所述基础油的质量比例为90～99％。

上述更进一步地，所述加热溶解的温度为30～60℃，加热时间为5～20分钟。

上述更进一步地，所述静置时间大于20分钟。

上述更进一步地，所述基础油包括PAO4、PAO6和PAO10。

本发明中润滑油性能的测定方法为：采用四球摩擦磨损试验机进行性能测试，载荷294N，转速1450r/min，时间30min，测试样品的平均磨斑直径。

本发明所用原料无特殊说明均为本领域普通市售。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种含硫三嗪小分子的制备方法，具体步骤如下：

称取10mmol的2,4,6-三烯丙氧基-1,3,5-三嗪，4.5当量的3-巯基丙酸甲酯于烧杯中，加入0.2当量的2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮搅拌；紫外灯(λ＝365nm)下，调整磁力加热搅拌器转速为700r/min，反应时间为1h后得到混合溶液A。

通过正己烷洗涤混合溶液A三次，萃取分液后收集下层溶液，风干一夜，得到最终产物含硫三嗪小分子(TTMA)。

含硫三嗪小分子理论产量为7.9005g，TTMA实际产物质量为7.1895g。反应收率为91％。(收率＝实际产量/理论产量)

实施例2

本实施例提供了一种含硫三嗪小分子的应用，以含硫三嗪小分子润滑油为添加剂，以基础油为PAO4的润滑油，具体制备步骤如下所示：

向20.00g PAO4基础油中直接加入0.2020g含硫三嗪小分子，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含1wt％TTMA-PAO4润滑油样品。

实施例3

本实施例与实施例2不同之处在于，调整TTMA的用量，具体制备步骤如下所示：

向20.00克PAO4基础油中直接加入0.6186克TTMA，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含3wt％TTMA-PAO4润滑油样品。

实施例4

本实施例与实施例2不同之处在于，调整TTMA的用量，具体制备步骤如下所示：

向20.00克PAO4基础油中直接加入1.052克TTMA，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含5wt％TTMA-PAO4润滑油样品。

对上述实施例2～实施例4制得的润滑油进行性能测试，并与基础油PAO4进行对比，结果如表1所示，与PAO4基础油相比，实施例2-4得到的TTMA-PAO4润滑油样品的平均磨斑直径显著小于PAO4基础油的平均磨斑直径，因此TTMA作为润滑油添加剂能够降低润滑油的摩擦磨损性能。

表1不同TTMA含量的PAO4润滑油对比

实施例5

本实施例与实施例2不同之处在于，以PAO6为基础油，具体制备步骤如下所示：

向20.00克PAO6基础油中直接加入0.2020克TTMA，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含1wt％TTMA-PAO6润滑油样品。

实施例6

本实施例与实施例5不同之处在于，调整TTMA的用量，具体制备步骤如下所示：

向20.00克PAO6基础油中直接加入0.6186克TTMA，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含3wt％TTMA-PAO6润滑油样品。

实施例7

本实施例与实施例5不同之处在于，调整TTMA的用量，具体制备步骤如下所示：

向20.00克PAO6基础油中直接加入1.052克TTMA，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含5wt％TTMA-PAO6润滑油样品。

对上述实施例5～实施例7制得的润滑油进行性能测试，并与基础油PAO6进行对比，结果如表2所示，与PAO6基础油相比，实施例5-7得到的TTMA-PAO6润滑油样品的平均磨斑直径显著小于PAO6基础油的平均磨斑直径，因此TTMA作为润滑油添加剂能够降低润滑油的摩擦磨损性能。

表2不同TTMA含量的PAO6润滑油对比

实施例8

本实施例与实施例2不同之处在于，以PAO10为基础油，具体制备步骤如下所示：

向20.00克PAO10基础油中直接加入0.2020克TTMA，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含1wt％TTMA4-PAO10润滑油样品。

实施例9

本实施例与实施例8不同之处在于，调整TTMA的用量，具体制备步骤如下所示：

向20.00克PAO10基础油中直接加入0.6186克TTMA，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含3wt％TTMA4-PAO10润滑油样品。

实施例10

本实施例与实施例8不同之处在于，调整TTMA的用量，具体制备步骤如下所示：

向20.00克PAO10基础油中直接加入1.052克TTMA，在50℃下油浴至添加剂完全溶解，继续超声30min促进添加剂分散均匀，静置30分钟后得到含5wt％TTMA4-PAO10润滑油样品。

对上述实施例8～实施例10制得的润滑油进行性能测试，并与基础油PAO10进行对比，结果如表3所示，与PAO10基础油相比，实施例8-10得到的TTMA-PAO10润滑油样品的平均磨斑直径显著小于PAO10基础油的平均磨斑直径，因此TTMA作为润滑油添加剂能够降低润滑油的摩擦磨损性能。

表3不同TTMA含量的PAO10润滑油对比

因此，本发明液体润滑剂具有比基础油更好地润滑性能，该润滑剂良好的摩擦学性能表明，TTMA作为润滑油添加剂在降低摩擦磨损方面具有潜在的应用前景。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。