[發(fā)明專利]脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯及其制備方法及用該酯制備微量切削液

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410045982.6
• 申請(qǐng)日: 2014-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103804678A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張乃慶;吳啟東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海金兆節(jié)能科技有限公司
• 主分類號(hào): C08G65/332
• 分類號(hào): C08G65/332;C08G65/26;C10M173/02;C10N40/22;C10N30/06
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 肖愛(ài)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯及其制備方法及用該酯制備微量切削液。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)金屬加工潤(rùn)滑和冷卻用的切削油、冷卻劑、乳化液等潤(rùn)滑劑使用量大，且傳統(tǒng)的切削油都是采用礦物油為基礎(chǔ)油，在自然環(huán)境中不易分解，所用的添加劑大都對(duì)人體和環(huán)境有害，不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)造成加工場(chǎng)所和環(huán)境的巨大污染。近年對(duì)微量切削技術(shù)的研究取得很大的進(jìn)展，減少了大量切削油液的排放對(duì)環(huán)境造成的危害，但是加工好的工件往往還要進(jìn)行清洗才能進(jìn)入下道工序，需要使用大量的清洗劑。

如公開(kāi)號(hào)為CN101376863的中國(guó)專利，公開(kāi)了一種微量潤(rùn)滑系統(tǒng)鋁合金切削液及其制備方法和用途，采用重量百分比原料制備而成：基礎(chǔ)油30％、硫化異丁烯5～20％、氯化石蠟5～20％、硫代磷酸酯5～20％、硼酸鉀5～20％、表面活性劑10％、防銹劑5％。雖然該切削液具有較好的潤(rùn)滑冷卻性能，但是但是加工好的工件往往還要進(jìn)行清洗才能進(jìn)入下道工序，需要使用大量的清洗劑，會(huì)給環(huán)境帶來(lái)較大的壓力。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上缺陷，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種表面活性性能佳、加工好的工件用清水就可容易清洗的脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯并將其應(yīng)用于潤(rùn)滑劑的生產(chǎn)中，得到一種潤(rùn)滑和冷卻性能優(yōu)異的水溶性微量切削液。同時(shí)加工完的工件在進(jìn)入下道工序前僅使用清水就可以清洗干凈，操作簡(jiǎn)便、環(huán)保、低碳。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯，其特征在于，具有以下結(jié)構(gòu)：

其中，n為2～15的整數(shù)；

R為烴基，優(yōu)選為碳原子數(shù)為7～19個(gè)的烷烴或烯烴。

此外，本發(fā)明還提供了上述脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯的制備方法，其特征在于：由脂肪酸與環(huán)氧乙烷發(fā)生聚合反應(yīng)生成脂肪酸聚氧乙烯醚后，再與琥珀酸反應(yīng)生成脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯。

上述具體的反應(yīng)方程式為：

其中，n為2～15的整數(shù)；

R為烴基，優(yōu)選為碳原子數(shù)為7～19個(gè)的烷烴或烯烴。

另外，本發(fā)明還提供了上述脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯制備方法的具體工藝步驟：

步驟一、將脂肪酸投入聚合釜內(nèi)，加入引發(fā)劑后，進(jìn)行攪拌。

在該步驟中，脂肪酸和環(huán)氧乙烷的摩爾比為1：2～15，脂肪酸優(yōu)選自碳原子數(shù)為7～19個(gè)的烷烴酸或烯烴酸。

在該步驟中，引發(fā)劑為堿液，一般選自氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液，優(yōu)選為質(zhì)量濃度為20-30%的相對(duì)飽和的堿液，引發(fā)劑（按100%的氫氧化鈉或氫氧化鉀計(jì)）的凈含量一般為羧酸和環(huán)氧乙烷總重量的0.3～0.5%。

步驟二、在惰性氣體保護(hù)的情況下，加入環(huán)氧乙烷，同時(shí)攪拌升溫至90～110℃，壓力調(diào)節(jié)至0.25～0.35MPa，聚合反應(yīng)2～5小時(shí)得到脂肪酸聚氧乙烯醚。

其中，惰性氣體一般選擇氮?dú)狻鍤獾瓤捎米鳛楸Ｗo(hù)氣的惰性氣體。

一般步驟為向聚合釜中通入氮?dú)廪D(zhuǎn)換釜內(nèi)空氣，當(dāng)聚合釜中氮?dú)獗３终龎簳r(shí)，用氮?dú)膺M(jìn)料罐將環(huán)氧乙烷推進(jìn)聚合釜。

反應(yīng)時(shí)間根據(jù)脂肪酸的鏈長(zhǎng)及聚合程度來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

反應(yīng)結(jié)束后，如產(chǎn)物的黏度過(guò)大，可以通過(guò)采用氮?dú)鈦?lái)將聚合釜內(nèi)的聚合物擠出。此時(shí)的產(chǎn)物可以為純產(chǎn)物，也可以為混合物。

步驟三、將琥珀酸加入上述反應(yīng)釜后，加入催化劑。

其中，脂肪酸和琥珀酸的摩爾比為2～2.1：1，優(yōu)選為2：1。

催化劑為稀硫酸或陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

當(dāng)催化劑為稀硫酸時(shí)，其質(zhì)量濃度為5%以內(nèi)，其有效成分（即98%的濃硫酸）的質(zhì)量為脂肪酸聚氧乙烯醚和琥珀酸總重量的0.3～0.5%；當(dāng)催化劑為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂時(shí)，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量為脂肪酸聚氧乙烯醚和琥珀酸總重量的1～2%。

步驟四、在惰性氣體保護(hù)的情況下，攪拌升溫至180～220℃，反應(yīng)3～5小時(shí)。

具體的反應(yīng)時(shí)間視原料的選擇而定。

步驟五、經(jīng)減壓除水及除去催化劑后得到脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯。

其中，當(dāng)選用的催化劑為稀硫酸時(shí)，用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中和多余的酸；當(dāng)選用的催化劑為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂時(shí)直接過(guò)濾去除。

本發(fā)明的脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯可以為二取代酯，也可以為單酯和雙酯的混合物。一般為以雙酯產(chǎn)物為主的單酯和雙酯的混合產(chǎn)物。

另外，本發(fā)明提供的脂肪酸聚氧乙烯琥珀酸酯可用作為水溶性潤(rùn)滑劑，表面活性劑：作為乳化劑、洗滌劑、發(fā)泡劑、潤(rùn)濕劑等使用。