專利名稱：高堿度烷基水楊酸鎂的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高堿度烷基水楊酸鎂的制備方法，屬于潤滑油領(lǐng)域。
眾所周知，烷基水楊酸鹽產(chǎn)品中，應(yīng)用較廣泛的主要是低、中、高堿值的鈣鹽產(chǎn)品。該類產(chǎn)品具有高溫清凈性能，兼有一定抗氧抗腐性能，但其抗磨防銹性能較差。近年來，隨著發(fā)動機(jī)油的迅猛發(fā)展，對添加劑的性能要求須更加全面;堿值也越來越高。添加劑品種從以前大量使用但灰份較高的鈣鹽添加劑向堿值高、灰份低的鎂鹽方向發(fā)展。有關(guān)高堿性磺酸鎂、酚類的生產(chǎn)制備專利較多，但有關(guān)高堿性烷基水楊酸鎂的專利技術(shù)未見報(bào)道。
本發(fā)明的目的是要提供一種高堿度烷基水楊酸鎂的制備方法，從而可為潤滑油提供一種性能優(yōu)良的新型添加劑。
本發(fā)明所述的高堿度烷基水楊酸鎂的制備方法如下將帶有電動攪拌、冷凝脫水器的三口燒瓶安裝好，投入計(jì)量的二甲苯(化學(xué)純)及甲醇(工業(yè)品)，并開啟攪拌器，升溫至40～60℃，投入計(jì)量的工業(yè)輕質(zhì)氧化鎂，保持溫度，并攪拌均勻。5～15分鐘后，同時(shí)加入計(jì)量的水及氨水，繼續(xù)攪拌維持10-30分鐘，觀察燒瓶內(nèi)混合物逐漸變稠，由塊狀變成糊狀，并伴隨有溫升現(xiàn)象。15～20分鐘后，加入計(jì)量的烷基水楊酸，攪拌反應(yīng)，維持反應(yīng)溫度40～60℃，進(jìn)行中和反應(yīng)約1小時(shí)。爾后，通入一定量二氧化碳，進(jìn)行高堿度化，約2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇及水，加溶液稀釋，冷卻后離心;最后蒸脫溶劑，得產(chǎn)品。
一種高堿度烷基水楊酸鎂的制備方法，其特征在于將計(jì)量的溶劑及甲醇投入反應(yīng)器內(nèi)，攪拌并升溫至40～60℃，投入計(jì)量的輕質(zhì)氧化鎂，保持溫度，攪拌5～15分鐘，同時(shí)加入水及氨水，繼續(xù)攪拌，維持10～30分鐘。然后加入計(jì)量的烷基水楊酸，并維持反應(yīng)溫度40～60℃之間，進(jìn)行中和反應(yīng)1小時(shí)，然后通入一定量的二氧化碳進(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℃，蒸脫甲醇及水，加溶劑稀釋，冷卻后離心，最后蒸脫溶劑得產(chǎn)品。促進(jìn)劑使用甲醇及氨水，各組份的配料比有一特定的比例，以100份(重)烷基水楊酸計(jì)，氧化鎂為12～18份，甲醇為55～80份，水為40～70份，氨水為8～16份，溶劑為140～280份，二氧化碳為25～50份。反應(yīng)溫度控制在40～60℃之間，最好在50～55℃之內(nèi)，反應(yīng)步驟分三步熟化反應(yīng)，中和反應(yīng)及高堿度化反應(yīng)。該反應(yīng)體系可適合不同級別的輕質(zhì)氧化鎂，它可以是試劑級，工業(yè)一級或工業(yè)二級品。反應(yīng)用溶劑可以是沸點(diǎn)高于120℃的物質(zhì)例如二甲苯，也可以是餾程為80～130℃的直餾汽油。反應(yīng)原料烷基水楊酸結(jié)構(gòu)為 甲醇必須是純度大于95%的化學(xué)試劑或工業(yè)品;助促進(jìn)劑可以是氨水、碳酸銨水溶液或者液氨，最好是新配制的氨水溶液。甲醇及水的用量是影響產(chǎn)量堿值及粘度的主要因素，適宜甲醇用量為60.0-70.0克/100.0g烷基水楊酸;適宜的水的用量為50.0-60.0克/100.0克水楊酸。合成產(chǎn)品具有較優(yōu)異的抗磨性能，且兼有一定的防銹性能。
本發(fā)明的高堿性烷基水楊酸鎂的合成反應(yīng)過程如下熟化反應(yīng)
高堿度化反應(yīng)
反應(yīng)(Ⅰ)為熟化反應(yīng)。氧化鎂極難與水反應(yīng)生成氫氧化鎂，也難溶于水，加入氨類化合物的主要目的是提高其在水中溶解度，并能化合成氫氧化鎂這樣才能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ在常溫或一定溫度(如60℃以下)進(jìn)行。
甲醇的作用主要是作為無機(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合均勻，使反應(yīng)易于進(jìn)行。同時(shí)，甲醇可以降低氧化鎂的表面能，潤濕表面，促進(jìn)熟化反應(yīng)的進(jìn)行，最后，甲醇作為載體亦可促進(jìn)膠體粒子的形成。
水在反應(yīng)體系中的作用，首先它是反應(yīng)試劑，熟化反應(yīng)須在有水的條件下進(jìn)行。其次，高堿化反應(yīng)(Ⅲ)中首先生成的是水溶性碳酸氫鎂，只有在保證水量的條件下，才有可能使碳酸氫鎂能夠均勻分散，并與氫氧化鎂反應(yīng)，原地生成粒徑較小的碳酸鎂晶格，并參與成膠反應(yīng)(Ⅴ)。這樣合成的產(chǎn)物的粘度也較低。
實(shí)驗(yàn)中還考察了不同的通氣速率對合成產(chǎn)品的堿值及粘度的影響，發(fā)現(xiàn)二氧化碳的通氣速率對產(chǎn)物的堿值及粘度影響不大。
實(shí)驗(yàn)中對高堿性烷基水楊酸鎂鹽的防銹性能及抗磨性能進(jìn)行了模擬評定，結(jié)果見表Ⅰ、Ⅱ。
表Ⅰ高堿值鎂鹽的防銹性能試驗(yàn)結(jié)果(仿ⅡD法) ＊試驗(yàn)溫度49±0.1℃;濕度99±0.1%。
從表Ⅰ中可看出，按本評定方法高堿性烷基水楊酸鎂鹽復(fù)合后具有一定的防銹性能。
表Ⅱ高堿值烷基水楊酸鹽凸輪一挺桿試驗(yàn)結(jié)果 從表Ⅱ中試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在同樣加入量的條件下，鎂鹽的堿值較鈣鹽高，但相應(yīng)的磨損值卻較鈣鹽小得多，表明鎂鹽具有較優(yōu)異的抗磨損性能。
本發(fā)明方法制備的高堿性烷基水楊酸鎂添加劑，在堿值相同的條件下，灰份較鈣鹽低;這樣在保證一定堿值條件下，可降低油的灰份;有利于發(fā)動機(jī)的清潔性和與之伴隨的其它使用性能;可通用于汽油機(jī)及柴油機(jī)油中。鎂鹽的單位灰份、單位金屬含量所提供的堿值高，使油品達(dá)到相同堿值時(shí)，可較鈣鹽添加劑低40%，將有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。另外，烷基水楊酸鎂鹽添加劑還兼有一定的防銹性能、抗磨性能;鎂鹽與鈣鹽添加劑復(fù)合使用，以保證機(jī)油具有多種性能，這對于提高油品性能質(zhì)量有一定的意義。
下面的實(shí)施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍列于權(quán)利要求書中。
實(shí)施例1.在帶有電動攪拌器及冷凝脫水器的500毫升三口燒瓶中加入二甲苯150毫升(化學(xué)純)，甲醇90毫升(工業(yè)品)，攪拌，升溫至50～60℃;投入15.0克試劑級輕質(zhì)氧化鎂(上海敦煌化工廠生產(chǎn))，攪拌均勻，約10～15分鐘后，將水及氨水混合物(3～4份水加1份25～28%氨水)約60毫升緩慢加入混合物中，在5分鐘內(nèi)加完。這時(shí)可見混合物變稠，并伴隨有溫升現(xiàn)象(約2℃)，約15～20分鐘后，混合物變成糊狀，加入100.0克烷基水楊酸(酸值66.2mgKOH/g，含油40%)，攪拌，控制反應(yīng)溫度為50-55℃，反應(yīng)1小時(shí)，進(jìn)行中和反應(yīng)。反應(yīng)完成后，通入二氧化碳，通氣速率為200～250毫升/分鐘，約90分鐘保持反應(yīng)溫度為50～55℃，進(jìn)行高堿度化。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至110℃，蒸脫甲醇及水;加入100毫升二甲苯稀釋、冷卻。反應(yīng)產(chǎn)物于3000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速下離心30分鐘，去渣后蒸脫溶劑得產(chǎn)品。產(chǎn)品鎂含量7.41%。堿值323.4mgKOH/g，運(yùn)動粘度(100℃)88.19mm2/S。
實(shí)施例2，按實(shí)施例1操作，選擇不同活性的輕質(zhì)氧化鎂作為反應(yīng)原料，合成的產(chǎn)品鎂含量均達(dá)到或接近7%的水平。堿值也達(dá)到或接近300mgKOH/g要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表Ⅲ。
從表中可以看出，不同活性氧化鎂對合成產(chǎn)品堿值及鎂含量影響不大。只要保證輕質(zhì)活性氧化鎂，均可合成高堿值烷基水楊酸鎂產(chǎn)品。
實(shí)施例3按實(shí)施例1操作，考察不同氧化鎂(試劑級)投料量對合成產(chǎn)品的堿值的影響，結(jié)果見表Ⅳ。
＊為計(jì)算結(jié)果從表中可以看出，隨著氧化鎂投料量的加大，產(chǎn)品鎂含量及堿值也隨之升高，但氧化鎂的轉(zhuǎn)化率迅速降低。保證產(chǎn)品堿值及氧化鎂的轉(zhuǎn)化率，氧化鎂投料量可根據(jù)實(shí)際情況選擇。本實(shí)驗(yàn)均選取15.0克投料量。
實(shí)施例4，按實(shí)施例1操作，考察不同溶劑對反應(yīng)及產(chǎn)物性質(zhì)的影響。當(dāng)以餾程為80-130℃直餾汽油作為溶劑時(shí)，合成產(chǎn)品堿值為298.1mgKOH/g，產(chǎn)品鎂含量為6.48%。產(chǎn)品鎂含量及堿值比以二甲苯為溶劑合成的產(chǎn)品鎂及堿值均要低。這充分說明了溶劑效應(yīng)的影響。
實(shí)施例5，按實(shí)施例1操作，考察不同水、甲醇用量對產(chǎn)品堿值、粘度的影響。不同水、甲醇用量對產(chǎn)品性質(zhì)數(shù)據(jù)影響見表Ⅴ。實(shí)驗(yàn)中所用溶劑為餾程80～130℃的直餾汽油。

從表Ⅴ中可以看出，在甲醇量較小30ml，60ml時(shí)，產(chǎn)品堿值隨著水量的加大而呈降低趨勢，堿值大多達(dá)不到290mgKOH/g的要求，水量較小時(shí)，可以達(dá)到高堿值的要求，但同時(shí)也將出現(xiàn)產(chǎn)品粘度較大甚至膠凍的現(xiàn)象。當(dāng)甲醇量較大(90ml)時(shí)，產(chǎn)品堿值隨總水量的增大而呈現(xiàn)上升的趨勢，并且在適宜的水量范圍(50～80.0g)內(nèi)，產(chǎn)品的粘度也較小(小于100mm2/s)。當(dāng)甲醇用量較大時(shí)(120ml)時(shí)，產(chǎn)品堿值較高，粘度也較大，水量較小時(shí)，出現(xiàn)膠凍?？偟恼f來，甲醇的用量一定程度上決定了產(chǎn)品的堿值，水的用量則在一定程度上影響著產(chǎn)品的粘度。適宜的水、甲醇的使用范圍是甲醇75～100ml，水量50～80.0g。
權(quán)利要求
1.一種高堿度烷基水楊酸鎂的制備方法，其特征在于將計(jì)量的溶劑及甲醇投入反應(yīng)器內(nèi)，攪拌并升溫至40～60℃，投入計(jì)量的輕質(zhì)氧化鎂，保持溫度，攪拌5～15分鐘，同時(shí)加入水及氨水，繼續(xù)攪拌，維持10～30分鐘，然后加入計(jì)量的烷基水楊酸，并維持反應(yīng)溫度40～60℃之間，進(jìn)行中和反應(yīng)1小時(shí)，然后通入一定量的二氧化碳進(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℃，蒸脫甲醇及水，加溶劑稀釋，冷卻后離心，最后蒸脫溶劑得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于促進(jìn)劑使用甲醇及氨水，各組份的配料比有一特定的比例，以100份(重)烷基水楊酸計(jì)，氧化鎂為12～18份，甲醇為55～80份，水為40～70份，氨水為8～16份，溶劑為140～280份，二氧化碳為25～50份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)溫度控制在40～60℃之間，最好在50～55℃之內(nèi)，反應(yīng)步驟分三步熟化反應(yīng)，中和反應(yīng)及高堿度化反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該反應(yīng)體系可適合不同級別的輕質(zhì)氧化鎂，它可以是試劑級，工業(yè)一級或工業(yè)二級品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)用溶劑可以是沸點(diǎn)高于120℃的物質(zhì)例如二甲苯，也可以是餾程為80～130℃的直餾汽油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)原料烷基水楊酸結(jié)構(gòu)為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于甲醇必須是純度大于95%的化學(xué)試劑或工業(yè)品;助促進(jìn)劑可以是氨水、碳酸銨水溶液或者液氨，最好是新配制的氨水溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于甲醇及水的用量是影響產(chǎn)量堿值及粘度的主要因素，適宜甲醇用量為60.0-70.0克/100.0g烷基水楊酸;適宜的水的用量為50.0-60.0克/100.0克水楊酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于合成產(chǎn)品具有較優(yōu)異的抗磨性能，且兼有一定的防銹性能。
全文摘要
本發(fā)明敘述了一種高堿度烷基水楊酸鎂的制備方法，即以一步高堿度化合成高堿值烷基水楊酸鎂的工藝方法。該方法以烷基水楊酸及氧化鎂等為原料，在甲醇及氨類化合物為促進(jìn)劑的條件下，以一定比例的配料比合成了高堿值烷基水楊酸鎂。該合成工藝路線可適應(yīng)于不同活性的工業(yè)輕質(zhì)氧化鎂。本發(fā)明合成的產(chǎn)品除有良好的清凈性能外，還具有優(yōu)異的抗磨性能，且兼有一定的防銹性能是一種性能優(yōu)越的潤滑油添加劑。
文檔編號C07C51/41GK1107461SQ9410143
公開日1995年8月30日 申請日期1994年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月23日
發(fā)明者付興國 申請人:中國石化蘭州煉油化工總廠