本發(fā)明屬于潤滑油添加劑領(lǐng)域，涉及一種硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、作為一類新型環(huán)境友好型潤滑油添加劑，硼系添加劑以其獨(dú)特的化學(xué)特性受到人們越來越多的重視。硼系添加劑從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，可分為無機(jī)硼酸鹽類和有機(jī)硼酸酯類，硼酸酯類添加劑不僅具有優(yōu)良的熱氧化安定性和密封適應(yīng)性、在高溫下對銅無腐蝕作用，對鋼鐵具有良好的防銹性能，同時(shí)利于改善操作環(huán)境，具備優(yōu)異的承載能力和減摩抗磨性能，已在發(fā)動(dòng)機(jī)油、工業(yè)齒輪油中得到廣泛應(yīng)用。

2、近年來為了提高硼酸酯潤滑油添加劑的性能，將n、s、p等活性元素引入到硼酸酯分子中成為研究的熱點(diǎn)。在硼酸酯的分子結(jié)構(gòu)中引入氮原子，使氮原子與硼原子形成b-n配位鍵是目前用來改善硼酸酯水解穩(wěn)定性的一種有效的方法，專利us4204972、us5084194、cn114605460、cn100350025均介紹了含胺基硼酸酯，這類硼酸酯一般是由含羥基的長鏈胺直接與硼酸反應(yīng)成酯，這些含胺基的硼酸酯大多具有好的減摩性能和高的熱氧化穩(wěn)定性。專利us4394277、us4465605、us4486323報(bào)道了含硫硼酸酯，這類硼酸酯一般是用含s單羥基化合物或多羥基化合物與硼酸反應(yīng)成酯。專利us4555353、us4536306、us4557844、us006228818分別公開了含磷酸酯結(jié)構(gòu)的硼酸酯化合物。上述研究工作均在不同方面提升了硼酸酯添加劑的性能，但一些活性元素引入又在一定程度上限制了添加劑的應(yīng)用，油品技術(shù)發(fā)展對添加劑提出了新的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)油對添加劑的s、p元素做出了更嚴(yán)格的限制，gf-6發(fā)動(dòng)機(jī)油要求s元素不大于0.5％，p元素不大于0.08％；高端工業(yè)齒輪油越來越關(guān)注添加劑的氣味、可生物降解性、是否滿足食品級認(rèn)證要求等，開發(fā)低硫、低磷的可生物降解型硼酸酯添加劑將是滿足新型油品需求的一種思路。

3、酯肪酸甘油酯的分子可調(diào)節(jié)性強(qiáng)，甘油三酯熱穩(wěn)定性好，甘油單酯和雙酯的分子中包含酯鍵、羥基等吸附基團(tuán)，具有良好的潤滑性能。專利us4734211、us4764296和cn105658779公開了硼化油酸甘油酯在發(fā)動(dòng)機(jī)油中的應(yīng)用。專利us004507216、us005006276公開了用位阻酚及含羥基酯再與硼酸反應(yīng)生成一種混合硼酸酯。專利us5759965公開了用硼酸與脂肪酸甘油酯制備硼化脂肪酸甘油酯的方法。上述專利主要是應(yīng)用硼酸作為硼化試劑制備硼化脂肪酸甘油酯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑及其制備方法與一種潤滑油，該抗磨添加劑具有優(yōu)異的抗磨性能和良好的熱穩(wěn)定性，且對潤滑油的腐蝕性能不會(huì)產(chǎn)生不良影響。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑，其組成包括：式ⅰ所示化合物、式ⅱ所示化合物、式ⅲ所示化合物；

3、

4、式ⅰ中，r1、r2和r3相同或不同，各自獨(dú)立地選自c3-c24的烴基；

5、

6、式ⅱ中，r選自c3-c24的烴基，r5選自c4-c24的烷基、c6-c18的芳基；

7、

8、式ⅲ中，r5選自c4-c24的烷基、c6-c18的芳基；r4和r6相同或不同，各自獨(dú)立地選自其中，r7和r8相同或不同，各自獨(dú)立地選自c3-c24的烴基。

9、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，式ⅰ所示化合物、式ⅱ所示化合物、式ⅲ所示化合物三者的質(zhì)量比為(8-12)：(46-52)：(36-46)。

10、本發(fā)明還提供了上述硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑的制備方法，其包括以下步驟：

11、(1)將甘油與固體酸催化劑混合，滴加c4-c24的脂肪酸，進(jìn)行酯化反應(yīng)，通入惰性氣體帶水，得到脂肪酸甘油酯混合物；

12、(2)將硼化試劑和溶劑混合，加入步驟(1)所得脂肪酸甘油酯混合物，惰性氣體帶水，升溫至60-150℃，反應(yīng)3-8小時(shí)，得到所述硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑；

13、所述硼化試劑為烷基硼酸和/或芳基硼酸。

14、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(1)中，所述c4-c24的脂肪酸和甘油以羧基與羥基計(jì)算的摩爾比為1:3-2.5:3。

15、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(1)中，所述c4-c24的脂肪酸和甘油以羧基與羥基計(jì)算的摩爾比為1.1:3-1.8:3。

16、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(1)中，反應(yīng)溫度為80-160℃，反應(yīng)時(shí)間為3-10h。

17、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(1)中，所述固體酸催化劑包括al2o3、al2o3-sio2、金屬鹽類(例如硫酸鹽、磷酸鹽)、分子篩zsm-5、mcm-41中的一種或兩種以上的組合。

18、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(1)中，所述固體酸催化劑的加入量為所述c4-c24的脂肪酸和甘油的總質(zhì)量的0.05wt％-1.2wt％。

19、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(2)中，所述硼化試劑具有式ⅳ所示的結(jié)構(gòu)：

20、

21、式ⅳ中，r5選自c4-c24的烷基、c6-c18的芳基。

22、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(2)中，所述硼化試劑加入摩爾量為[(3a-b)/2]至(3a-b)，其中，a為甘油加入的摩爾量，b為c4-c24脂肪酸加入的摩爾量。

23、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(2)中，所述溶劑為石油醚、苯、甲苯、環(huán)己烷、正庚烷、正辛烷、二甲苯中的一種或兩種以上的組合。

24、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，步驟(2)中，所述溶劑加入量為所述脂肪酸甘油酯混合物總質(zhì)量的50wt％-150wt％。

25、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述惰性氣體為氮?dú)夂?或氦氣。

26、本發(fā)明還提供了一種潤滑油，其包括上述硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑。所述硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑可作為潤滑油抗磨和減磨添加劑單獨(dú)使用，也可以和其它潤滑油添加劑復(fù)合使用。

27、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選地，所述硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑在基礎(chǔ)油中的添加量為0.2wt％-10wt％。

28、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，上述制備方法包括以下具體步驟：

29、(1)以c4-c24直鏈或支鏈的一元脂肪酸和甘油為原料，一定量的固體酸催化劑；將所述甘油與所述固體酸催化劑一次性投入反應(yīng)器中，滴加脂肪酸，升溫進(jìn)行反應(yīng)，通入惰性氣體帶水，當(dāng)反應(yīng)體系無水產(chǎn)生時(shí)，停止反應(yīng)過濾，得到脂肪酸甘油酯混合物；

30、(2)將一定量的特定結(jié)構(gòu)的烷基硼酸或芳基硼酸中的一種或多種硼化試劑和溶劑加入反應(yīng)器中，攪拌混合均勻，加入步驟(1)所得脂肪酸甘油酯混合物，惰性氣體帶水，升溫至60-150℃，持續(xù)反應(yīng)3-8小時(shí)后，減壓蒸餾除去溶劑，得到硼化脂肪酸甘油酯抗磨添加劑。

31、本發(fā)明首先利用脂肪酸與甘油反應(yīng)制備特定組成的脂肪酸甘油酯混合物，然后按一定比例將脂肪酸甘油酯與硼化試劑通過一步酯化反應(yīng)合成一種硼化脂肪酸甘油酯添加劑，其生產(chǎn)工藝簡單易操作、安全環(huán)保、后處理工藝簡單、生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)可根據(jù)具體需要制備不同系列的抗磨添加劑產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗磨性能和良好的熱穩(wěn)定性，且對潤滑油的腐蝕性能不會(huì)產(chǎn)生不良影響。