低聚酯烷氧基化物組合物制造技術(shù)

一種方法，其產(chǎn)生基本上不具有不飽和度的低聚酯烷氧基化物組合物，所述組合物可用作潤(rùn)滑劑、傳熱流體、增塑劑、增稠劑、表面活性劑或傳動(dòng)流體。所述步驟包括采取任何順序的羥化脂肪酸的或脂肪酸酯的低聚以及未反應(yīng)的羧酸或酯基團(tuán)與醇的定量反應(yīng)，然后將任一反應(yīng)的產(chǎn)物在雙金屬氰化物催化劑存在下進(jìn)行烷氧基化。這些低聚酯烷氧基化物可以源自于植物油，以確保高水平的可再生碳。所述組合物可以表現(xiàn)出理想的高粘度指數(shù)、低傾點(diǎn)和高水平的可再生碳。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】低聚酯烷氧基化物組合物與相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2010年4月29日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)61/329，398的優(yōu)先權(quán)，所述臨時(shí)申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^(guò)引用全文結(jié)合入本文。
技術(shù)介紹
1.專(zhuān)利
本專(zhuān)利技術(shù)涉及酯烷氧基化物的生產(chǎn)領(lǐng)域。更具體來(lái)說(shuō)，它涉及用于制備具有高水平的可再生碳的酯烷氧基化物的組合物和方法。2.
技術(shù)介紹
潤(rùn)滑劑(發(fā)動(dòng)機(jī)和非發(fā)動(dòng)機(jī)用)和過(guò)程流體工業(yè)目前正尋找生物可降解材料。·生物可降解性是指潤(rùn)滑劑和過(guò)程流體(在后文中稱(chēng)為“流體”)在一段時(shí)間內(nèi)降解，其可以通過(guò)例如由經(jīng)濟(jì)合作與開(kāi)發(fā)組織(Organization of Economic Co-Operation andDevelopment) (OECD)所頒布的測(cè)試方法，包括OECD 301B和OECD 301F來(lái)測(cè)量。最近，對(duì)不僅生物可降解而且可再生的流體的興趣越來(lái)越高。根據(jù)定義可再生產(chǎn)品含有高水平的可再生碳，并且正在建立標(biāo)準(zhǔn)以越來(lái)越多地鼓勵(lì)更高水平的可再生性。例如，歐洲生態(tài)標(biāo)簽(European Ecolabel)現(xiàn)在要求液壓流體必須含有至少50wt. %的可再生碳。用于確定可再生碳水平的標(biāo)準(zhǔn)可以在例如美國(guó)材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(American Standards for TestingMaterials) (ASTM)D6866-08 中發(fā)現(xiàn)。研究人員嘗試通過(guò)在他們的流體制劑中包含各種類(lèi)型的天然和合成油類(lèi)，來(lái)滿足生物可降解性和可再生性?xún)煞矫娴囊蠡蚪ㄗh。不幸的是，許多這些材料表現(xiàn)出過(guò)高的傾點(diǎn)，而不能用于某些重要應(yīng)用中。傾點(diǎn)是流體能夠流動(dòng)的最低溫度，并且通常需要傾點(diǎn)低于O攝氏度CC )，理想地低于-10°c、更理想低于-15°c、甚至低于-25°c。在許多情況下，這些材料還具有在高溫(例如高于90°C)下弱的熱氧化穩(wěn)定性，其在某些情況下可能是由它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)的酸部分中存在的不飽和度的量造成的。其他性質(zhì)，包括但不限于粘度指數(shù)、彈性體相容性、潤(rùn)滑性、水解穩(wěn)定性和/或油溶性的理想測(cè)量值，可能也難以獲得。因此，在本
中，對(duì)在一些或所有上述性質(zhì)中表現(xiàn)出改進(jìn)，使其能夠在潤(rùn)滑劑和各種其他應(yīng)用中可接受地發(fā)揮性能的新組合物，存在著需求。專(zhuān)利技術(shù)概述在一個(gè)實(shí)施方案中，本專(zhuān)利技術(shù)提供了制備低聚酯烷氧基化物的方法，所述方法包括將輕化脂肪酸的或輕化脂肪酸酯(hydroxylated fatty ester)的低聚酯與氧化烯在雙金屬氰化物催化劑存在下，在使基本上不具有不飽和度的低聚酯烷氧基化物得以形成的條件下進(jìn)行反應(yīng)，所述低聚酯通過(guò)下列任一種方法來(lái)制備(a)將含有至少一個(gè)羧酸基團(tuán)的羥化脂肪酸或含有至少一個(gè)酯基團(tuán)的羥化脂肪酸酯進(jìn)行部分低聚，使得少于99mol. %的所述羧酸基團(tuán)或酯基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，形成包括具有殘留的未反應(yīng)羧酸基團(tuán)或酯基團(tuán)的所述羥化脂肪酸的或羥化脂肪酸酯的低聚物的產(chǎn)物；以及將所述未反應(yīng)的羧酸基團(tuán)或酯基團(tuán)與具有2至22個(gè)碳原子的醇進(jìn)行定量反應(yīng)；任選地除去任何過(guò)量的醇；形成包括所述羥化脂肪酸的或所述羥化脂肪酸酯的低聚酯的產(chǎn)物；或(b)將含有至少一個(gè)羧酸基團(tuán)的羥化脂肪酸或含有至少一個(gè)酯基團(tuán)的羥化脂肪酸酯與具有2至22個(gè)碳原子的醇進(jìn)行定量反應(yīng)；任選地除去任何過(guò)量的醇；形成包括所述羥化脂肪酸的或所述羥化脂肪酸酯的酯的產(chǎn)物；以及將所述羥化脂肪酸的或所述羥化脂肪酸酯的酯進(jìn)行部分低聚，使得少于99mol. %的所述羧酸基團(tuán)或酯基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，形成包括所述羥化脂肪酸的或所述羥化脂肪酸酯的低聚酯的產(chǎn)物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本專(zhuān)利技術(shù)提供了低聚酯烷氧基化物組合 物，其通過(guò)下述方法來(lái)制備，所述方法包括將羥化脂肪酸的或羥化脂肪酸酯的低聚酯與氧化烯在雙金屬氰化物催化劑存在下，在使基本上不具有不飽和度的低聚酯烷氧基化物得以形成的條件下進(jìn)行反應(yīng)，所述低聚酯通過(guò)下列任一種方法來(lái)制備(a)將含有至少一個(gè)羧酸基團(tuán)的羥化脂肪酸或含有至少一個(gè)酯基團(tuán)的羥化脂肪酸酯進(jìn)行部分低聚，使得少于99mol. %的所述羧酸基團(tuán)或酯基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，形成包括具有殘留的未反應(yīng)羧酸基團(tuán)或酯基團(tuán)的所述羥化脂肪酸的或羥化脂肪酸酯的低聚物的產(chǎn)物；以及將所述殘留的未反應(yīng)羧酸基團(tuán)或酯基團(tuán)與具有2至22個(gè)碳原子的醇進(jìn)行定量反應(yīng)；任選地除去任何過(guò)量的醇；形成包括所述羥化脂肪酸的或所述羥化脂肪酸酯的低聚酯的產(chǎn)物；或(b)將含有至少一個(gè)羧酸基團(tuán)的羥化脂肪酸或含有至少一個(gè)酯基團(tuán)的羥化脂肪酸酯與具有2至22個(gè)碳原子的醇進(jìn)行定量反應(yīng)；任選地除去任何過(guò)量的醇；形成包括所述羥化脂肪酸的或所述羥化脂肪酸酯的酯的產(chǎn)物；以及將所述羥化脂肪酸的或所述羥化脂肪酸酯的酯進(jìn)行部分低聚，使得少于99mol. %的所述羧酸基團(tuán)或酯基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，形成包括所述羥化脂肪酸的或所述羥化脂肪酸酯的低聚酯的產(chǎn)物。實(shí)施方案的詳述本專(zhuān)利技術(shù)提供了具有某些修改的方法，其可用于從石油化學(xué)產(chǎn)品或可再生來(lái)源開(kāi)始制備低聚酯烷氧基化物組合物。在某些理想實(shí)施方案中，可以使用可再生碳資源，由此幫助確保最終的低聚酯烷氧基化物組合物含有所需或指定水平的可再生碳含量。本專(zhuān)利技術(shù)方法的使用幫助減少或消除最終組合物中的不飽和度，因此有助于在下文中更詳細(xì)討論的并且在特定和非限制性實(shí)施方案中對(duì)于低聚酯烷氧基化物組合物在潤(rùn)滑劑應(yīng)用中的用途來(lái)說(shuō)理想的性質(zhì)改進(jìn)。為了開(kāi)始制備本專(zhuān)利技術(shù)的低聚酯烷氧基化物，原料選自羥化脂肪酸或其相應(yīng)的羥化脂肪酸酯。在特定實(shí)施方案中，這些脂肪酸或脂肪酸酯優(yōu)選具有14至23范圍內(nèi)的碳原子數(shù)。特別有用的是12-羥基硬脂酸和12-羥基硬脂酸甲酯(也稱(chēng)為甲基-12-羥基硬脂酸酯或甲基12-HSA)，其可以從多種來(lái)源、包括但不限于蓖麻油、棉籽油或麥角獲得。在某些實(shí)施方案中，作為方便和經(jīng)濟(jì)的來(lái)源，蓖麻油是優(yōu)選的。在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案中，首先將所選的脂肪酸或脂肪酸酯進(jìn)行部分低聚。這可以使用任何適合的手段和方法來(lái)進(jìn)行。該第一步的目的是產(chǎn)生具有1.01至100、優(yōu)選I.11至10、更優(yōu)選I. 25至5的低聚度的低聚物。所述低聚理想情況下是部分低聚，以便剩余一定比例的未反應(yīng)的脂肪酸基團(tuán)即羧酸基團(tuán)或脂肪酸酯基團(tuán)。在某些實(shí)施方案中，剩余比例可以最高達(dá)99摩爾百分比(m0l% )，也就是說(shuō)，最少I(mǎi)mol^的所選脂肪酸或脂肪酸酯基團(tuán)被低聚。然而，在優(yōu)選實(shí)施方案中，理想情況下未反應(yīng)的部分在10至90mOl%范圍內(nèi)，在更優(yōu)選實(shí)施方案中，未反應(yīng)的部分可以在20至80mol%范圍內(nèi)，余者為低聚含量。可以任選使用催化劑來(lái)促進(jìn)該低聚。適合的催化劑可以包括但不限于含有錫、鈦或氮的有機(jī)催化劑。在非限制性實(shí)例中，這樣的催化劑可以包括2-乙基己酸錫(II)、氧化錫、二氯化錫、2-乙基己酸二丁基錫(II)及其組合。理想情況下，用于低聚的條件可以包括在70至220°C、優(yōu)選180至210°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行加熱。時(shí)間可以在I小時(shí)(h)至24h的范圍內(nèi)。作為反應(yīng)的結(jié)果而形成的甲醇或水可以被同時(shí)除去。在一個(gè)實(shí)施方案中，這種除去可以使用例如壬烷作為共沸劑通過(guò)共沸蒸餾來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中任何殘留的壬烷本身隨后通過(guò)蒸餾除去。共沸劑水平可以最高以重量計(jì)20% (wt% )，其中發(fā)現(xiàn)在某些非限制性實(shí)施方案中，15被％的水平是非常有效的。在本專(zhuān)利技術(shù)方法的該第一實(shí)施方案中，步驟2是步驟I的產(chǎn)物的酯交換作用。該產(chǎn)物含有未反應(yīng)的羥化脂肪酸或其相應(yīng)的羥化脂肪酸酯與低聚的脂肪酸酯或脂肪酸兩者。酯本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·文西，J·克斯布爾克，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：