專(zhuān)利名稱(chēng)：新型高堿度磺酸鹽添加劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種烷基苯磺酸鹽潤(rùn)滑油添加劑的制備方法，尤其是一種新型高堿度烷基苯磺酸鎂鹽的制備方法，屬于潤(rùn)滑油領(lǐng)域。
眾所周知，潤(rùn)滑油金屬清凈劑主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)油中，它可在高溫條件下抑制潤(rùn)滑油氧化變質(zhì)或減少活塞環(huán)區(qū)(活塞、活塞環(huán)、缸套、環(huán)槽)表面高溫沉積物的生成，使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部(燃燒室及曲軸箱)保持清凈。金屬清凈劑一般是由碳酸鹽(或硼酸鹽)與吸附在碳酸鹽(或硼酸鹽)表面上的表面活性劑所組成的穩(wěn)定的載荷膠團(tuán)和游離的表面活性劑分子及其膠束所構(gòu)成的油溶液。烷基苯磺酸鹽(鈣、鎂)多年來(lái)一直是各類(lèi)內(nèi)燃機(jī)油所用的主要添加劑，其中已廣泛應(yīng)用的是低、中、高堿值的鈣鹽產(chǎn)品。近年來(lái)，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)向小型化、大功率、高速度方向的發(fā)展，以及由于節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)油品的高溫清凈性能的要求也越來(lái)越苛刻。高堿度烷基苯磺酸鹽產(chǎn)品除具有極好的高溫清凈性能外，還具有良好的熱穩(wěn)定性等性能，將廣泛應(yīng)用于高檔潤(rùn)滑油中，尤其是在堿值較高的船用油及鐵路發(fā)動(dòng)機(jī)油中。由于其具有極高的堿值，因而可大幅度降低添加劑在油品中的加入量。國(guó)外有關(guān)高堿度磺酸鹽生產(chǎn)制備專(zhuān)利較多，如USP 3761411、US4647387、EP312315等，主要是以氧化鎂等為原料先直接進(jìn)行中和反應(yīng)，然后通過(guò)不同的碳酸化工藝來(lái)制備，工藝煩瑣復(fù)雜，不易控制；國(guó)內(nèi)有關(guān)高堿度烷基苯磺酸鹽的專(zhuān)利技術(shù)卻很少見(jiàn)諸報(bào)道，目前僅有錦州、上煉、茂名、北京石油化工科學(xué)研究院、西安石油學(xué)院等單位從事磺酸鹽的研究及開(kāi)發(fā)，但多以國(guó)外專(zhuān)利為依托，制備工藝復(fù)雜，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，且該工藝下合成的產(chǎn)品，與水楊酸鹽的相容性不盡人意。
本發(fā)明的目的是要提供一種在引入助促進(jìn)劑及表面活性劑的條件下，通過(guò)一定金屬化工藝來(lái)制備新型高堿度烷基苯磺酸鹽潤(rùn)滑油添加劑，該產(chǎn)品除具有傳統(tǒng)高堿度烷基苯磺酸鹽的各項(xiàng)性能外，特別是與水楊酸鹽的相容性有了極大改善，從而可為潤(rùn)滑油提供一種相容性能、分散性良好的新型添加劑。
本發(fā)明所述的一種新型高堿度烷基苯磺酸鹽的制備方法如下在反應(yīng)容器中投入計(jì)量的二甲苯(工業(yè)品)、醇類(lèi)(工業(yè)品)促進(jìn)劑、烷基苯磺酸(或鹽)、表面活性劑，并開(kāi)啟攪拌器，升溫至20-50℃，投入計(jì)量的工業(yè)氧化鎂(純度93％以上)，同時(shí)加入計(jì)量的水，助促進(jìn)劑A，升溫至60-80℃反應(yīng)大約60分鐘后，降溫至40-50℃，加入計(jì)量的氨類(lèi)助促進(jìn)劑B，在40-60℃下維持反應(yīng)30分鐘，然后通入一定量的二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)行高堿度化反應(yīng)約2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃除去水，加溶劑稀釋?zhuān)鋮s后離心，最后減壓蒸脫溶劑，得產(chǎn)品。促進(jìn)劑使用醇類(lèi)，助促進(jìn)劑使用氨及銨鹽，各組分的配料比有一定的比例。以90份(重量)烷基苯磺酸或其鹽(含油40％左右)計(jì)，表面活性劑為1-10份，氧化鎂為25-35份，醇類(lèi)為10-50份，水為8.0-15.0份，助促進(jìn)劑A為1.0-10.0份，氨類(lèi)助促進(jìn)劑B為1.0-10.0份，溶劑為50-200份，二氧化碳為20-80份，碳酸化反應(yīng)溫度控制在40-60℃之間。反應(yīng)步驟分為兩步中和反應(yīng)、高堿度化反應(yīng)。該反應(yīng)體系可適合不同級(jí)別的活性氧化鎂，反應(yīng)用溶劑為二甲苯，也可以是沸點(diǎn)高于110℃的物質(zhì)，如甲苯、餾程為60-160℃的直餾汽油等。反應(yīng)原料可以是烷基苯磺酸或其中性鹽(銨鹽、鈉鹽等)。
表面活性劑是烷基碳數(shù)為6-30的烷基水楊酸或環(huán)烷酸，醇類(lèi)必須是純度大于95％的化學(xué)試劑或工業(yè)品，助促進(jìn)劑A是氨水、助促進(jìn)劑B可以是碳酸銨、尿素、碳酸氫銨等氨類(lèi)化合物或者是兩種化合物的混合物，最好選用化學(xué)純的碳酸銨與尿素混合物。表面活性劑、醇類(lèi)、水量及助促進(jìn)劑是影響產(chǎn)品堿值及粘度的主要因素。適宜表面活性劑用量為2.0-10.0克/90克烷基苯磺酸或其鹽，醇類(lèi)用量為10.0-20.0克/90克烷基苯磺酸；適宜水的用量為10.0-15.0克/90.0克烷基苯磺酸。合成產(chǎn)品具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定、相容性及清凈分散性能。
醇類(lèi)的作用本發(fā)明中所用促進(jìn)劑為乙二醇，也可以是甲醇、乙醇等。醇類(lèi)作為無(wú)機(jī)相和有機(jī)相的載體，使反應(yīng)混合物中氣、液、固三態(tài)及油溶液和水溶液兩相能混和均勻，同時(shí)，醇類(lèi)有降低氧化鎂的表面能，潤(rùn)濕表面，促進(jìn)熟化反應(yīng)能緩慢而平穩(wěn)地進(jìn)行。最后，醇類(lèi)作為載體，亦可促進(jìn)膠體粒子的形成。
水在反應(yīng)中的作用水是一種反應(yīng)試劑，熟化反應(yīng)需在有水的條件下才能進(jìn)行，而且只有在保證水量的條件下，才可能使生成的氫氧化鎂均勻分散，原地生成粒徑較小的碳酸鎂晶格，并參與成膠反應(yīng)，這樣合成的產(chǎn)品粘度也較小。
助促進(jìn)劑的作用助促進(jìn)劑的引入，可以提高醇類(lèi)的反應(yīng)活性，促使生成的氫氧化鎂均勻分散，原地生成粒徑較小的碳酸鎂晶格，保證反應(yīng)過(guò)程平穩(wěn)，并參與成膠反應(yīng)。
表面活性劑的作用表面活性劑作為一種反應(yīng)試劑，它可阻止生成的碳酸鎂顆粒及烷基苯磺酸鹽膠束聚集生長(zhǎng)，并促使其迅速生成載荷膠團(tuán)而穩(wěn)定地分散于油溶液中。對(duì)表面活性劑及助促進(jìn)劑B的考察結(jié)果如下表一、表面活性劑及助促進(jìn)劑B對(duì)反應(yīng)的影響
從表一結(jié)果可以看出，表面活性劑及助促進(jìn)劑B的加入量，對(duì)產(chǎn)品的堿值有著重要的影響。
本發(fā)明方法制備的新型高堿度烷基苯磺酸鹽添加劑，在相同的堿值要求下，可降低添加劑在油品中的加入量，同時(shí)由于其具有良好的高溫清凈性、抗氧化性及熱穩(wěn)定性，相容性等，可通用于汽油機(jī)油及柴油機(jī)油中，將會(huì)產(chǎn)生較好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。另外，該劑與其它添加劑復(fù)合使用，可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)油具有多種性能，對(duì)提高潤(rùn)滑油酸中和能力有重要意義。
下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍列于權(quán)利要求書(shū)中。
實(shí)施例1在帶有電動(dòng)攪拌器及冷凝脫水器的500毫升三口瓶中加入二甲苯200.0克、乙二醇20.0克(分析純)，石油磺酸銨90.0克、表面活性劑烷基水楊酸10.0克，攪拌，升溫至30-50℃，投入30.0克工業(yè)氧化鎂(上海敦煌化工廠生產(chǎn))、12.5克水、7.5克氨水，攪拌升溫，在70-80℃反應(yīng)大約60分鐘后，降溫至40-50℃，再加入5.0克碳酸銨在45-60℃下進(jìn)行反應(yīng)，30分鐘后通入二氧化碳，通氣速率為100-200毫升/分鐘，保持反應(yīng)溫度為45-60℃，進(jìn)行高堿度化反應(yīng)約2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫水，加溶劑稀釋、冷卻、離心去渣后減壓蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品堿值為352mgKOH/g。
實(shí)施例2在帶有電動(dòng)攪拌器及冷凝脫水器的500毫升三口瓶中加入二甲苯200.0克、乙二醇20.0克(分析純)，石油磺酸銨90.0克、表面活性劑烷基水楊酸10.0克，攪拌，升溫至30-50℃，投入32.0克工業(yè)氧化鎂(上海敦煌化工廠生產(chǎn))、然后緩慢滴加12.5克水、7.5克氨水(半小時(shí)內(nèi)滴加完)，攪拌升溫(這時(shí)可見(jiàn)混合物變稠，并伴隨有溫升現(xiàn)象)，在70-80℃反應(yīng)大約60分鐘后，降溫至40-50℃，再加入5.0克碳酸銨在45-60℃下進(jìn)行反應(yīng)，30分鐘后通入二氧化碳，通氣速率為100-200毫升/分鐘，保持反應(yīng)溫度為45-60℃，進(jìn)行高堿度化反應(yīng)約2小時(shí)，之后繼續(xù)攪拌一小時(shí)進(jìn)行老化，老化反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫水，加溶劑稀釋、冷卻、離心去渣后減壓蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品鎂含量為8.06％，堿值為356mgKOH/g。
實(shí)施例3在帶有電動(dòng)攪拌器及冷凝脫水器的500毫升三口瓶中加入二甲苯200.0克、乙二醇20.0克(分析純)，石油磺酸銨90.0克、表面活性劑烷基水楊酸10.0克，攪拌，升溫至30-50℃，投入30.0克工業(yè)氧化鎂(上海敦煌化工廠生產(chǎn))、12.5克水、7.5克氨水，攪拌升溫(這時(shí)可見(jiàn)混合物變稠，并伴隨有溫升現(xiàn)象)，在70-80℃反應(yīng)大約60分鐘后，降溫至40-50℃，再加入5.0克碳酸銨、5.0克尿素，在45-60℃下進(jìn)行反應(yīng)，30分鐘后通入二氧化碳，通氣速率為100-200毫升/分鐘，保持反應(yīng)溫度為45-60℃，進(jìn)行高堿度化反應(yīng)約2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫水，加溶劑稀釋、冷卻、離心去渣后減壓蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品鎂含量為8.61％，堿值為378mgKOH/g。
權(quán)利要求
1.一種新型高堿度烷基苯磺酸鹽的制備方法，其特征在于在反應(yīng)容器中投入計(jì)量的二甲苯、醇類(lèi)促進(jìn)劑、烷基苯磺酸或其鹽、表面活性劑，并開(kāi)啟攪拌器，升溫至20-50℃，投入計(jì)量的工業(yè)氧化鎂，同時(shí)加入計(jì)量的水，助促進(jìn)劑A，升溫至60-80℃反應(yīng)60分鐘后，降溫至40-50℃，加入計(jì)量的氨類(lèi)助促進(jìn)劑B，在40-60℃下維持反應(yīng)30分鐘，然后通入一定量的二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)行高堿度化反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃除去水，加溶劑稀釋?zhuān)鋮s后離心，最后減壓蒸脫溶劑，得產(chǎn)品，各組分的配料比如下以含油40％的90份(重量)烷基苯磺酸或其鹽計(jì)，表面活性劑為1-10份，氧化鎂為25-35份，醇類(lèi)為10-50份，水為8.0-15.0份，助促進(jìn)劑A為1.0-10.0份，氨類(lèi)助促進(jìn)劑B為1.0-10.0份，溶劑為50-200份，二氧化碳為20-80份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高堿度烷基苯磺酸鹽的制備方法，其特征在于反應(yīng)原料是烷基苯磺酸或其中性鹽，分子量在350-500之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高堿度烷基苯磺酸鹽的制備方法，其特征在于促進(jìn)劑是乙二醇或其同系物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高堿度烷基苯磺酸鹽的制備方法，其特征在于助促進(jìn)劑A是氨水，助促進(jìn)劑B是碳酸銨或碳酸氫銨或尿素或其中兩者混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高堿度烷基苯磺酸鹽的制備方法，其特征在于表面活性劑是烷基碳數(shù)為6-30的烷基水楊酸或環(huán)烷酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高堿度烷基苯磺酸鹽的制備方法，其特征在于反應(yīng)用溶劑為二甲苯、甲苯或餾程為60-160℃的直餾汽油。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種新型高堿度烷基苯磺酸鹽的制備方法，其特征在于助促進(jìn)劑B是碳酸銨與尿素混合物。
全文摘要
本發(fā)明敘述了一種高堿度烷基苯磺酸鎂潤(rùn)滑油添加劑及其新型制備方法,即引入一種助促進(jìn)劑及表面活性劑的方法合成新型高堿度烷基苯磺酸鎂的工藝方法。該方法以石油(或合成)苯磺酸(鹽)及氧化鎂等為原料,在醇類(lèi)及氨類(lèi)化合物為促進(jìn)劑的條件下,以一定比例的配料比合成了堿值高達(dá)350mgKOH/g的新型高堿度烷基苯磺酸鎂鹽。本發(fā)明合成的產(chǎn)品除具有優(yōu)良的高溫清凈性外,還具有良好的低溫分散性,一定的極壓抗磨性,同時(shí)與水楊酸鹽類(lèi)清凈劑具有良好的相容性,是一種性能優(yōu)越的潤(rùn)滑油添加劑。
文檔編號(hào)C10M135/10GK1369543SQ0210439
公開(kāi)日2002年9月18日 申請(qǐng)日期2002年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者姚文釗, 付興國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司