磺酸鹽、其制備方法及包含該磺酸鹽的潤滑脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種磺酸鹽，尤其涉及一種適用于潤滑脂的高堿值磺酸鹽。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂是一類新型的潤滑脂，具有優(yōu)異的極壓性能、抗磨性能、抗水 性能、抗鹽霧性能和防腐蝕性能，并且滴點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性好，廣泛用于汽車、鋼鐵、礦山、造紙 等行業(yè)。
[0003] 復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂均采用牛頓體磺酸鈣為原料，在活潑氫存在時轉(zhuǎn)化為非牛頓 體磺酸鈣。其中牛頓體磺酸鈣中的碳酸鈣是無定形的，而復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂中的碳酸鈣 為方解石型，因此制備潤滑脂的過程實際上就是將牛頓體磺酸鈣中的無定型碳酸鈣轉(zhuǎn)化為 方解石型碳酸鈣，并最終形成非牛頓體磺酸鈣的過程，因此，選擇合適的牛頓體磺酸鈣非常 重要。
[0004] 關(guān)于制備牛頓體的高堿值磺酸鈣和超高堿值磺酸鈣的專利非常多，如 US4, 427, 559、US4, 604, 219、US4, 879, 053、US4, 929, 373、US4, 810, 396、ΕΡ0, 515, 062、 ΕΡ0, 949, 322、US6, 015, 778、US4, 560, 489等，其制備方法一般為：以烷基苯磺酸或者是 烷基苯磺酸鈣為原料，采用各類低分子醇為促進(jìn)劑，通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，反應(yīng) 結(jié)束后升溫脫水，經(jīng)后處理得到高堿值磺酸鈣。上述專利中的高堿值磺酸鈣(堿值大于 300mgK0H/g)和超高堿值磺酸鈣(堿值大于395mgK0H/g)，主要用于內(nèi)燃機(jī)油和工業(yè)用油中， 起到增溶、分散、中和、防銹等作用。
[0005] 潤滑脂磺酸鈣要求磺酸鈣中的碳酸鈣為無定型，在一定條件下易于轉(zhuǎn)化，得到的 潤滑脂具有較好的高、低溫性能、極壓抗磨性、膠體穩(wěn)定性和抗水性。而潤滑油中使用的磺 酸鈣要求具有優(yōu)異的清凈性、分散性和酸中和性能。兩種產(chǎn)品對于磺酸鈣的要求有所不同， 因此，用現(xiàn)有的用于潤滑油中的牛頓體磺酸鈣制備潤滑脂會存在一些問題，例如：磺酸鈣轉(zhuǎn) 化速度慢或是轉(zhuǎn)化效果不好，轉(zhuǎn)化后的潤滑脂的高溫性能和其它性能不能滿足要求，這樣 就限制了磺酸鈣在潤滑脂中的進(jìn)一步應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種磺酸鹽、其制備方法及包含該磺酸鹽的潤滑脂及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明磺酸鹽的結(jié)構(gòu)為：
[0008] r
【主權(quán)項】
1. 一種磺酸鹽，其結(jié)構(gòu)為：
其中札、]\12、]\13分別為堿金屬和堿土金屬中的單一金屬或混合金屬，npr^、]^分別為札、M2、M3的化合價，x、y、z分別為1?4之間的整數(shù)，心、R2、R3分別為烷基，且&烷基中的碳 數(shù)與x之和為8?28、R2烷基中的碳數(shù)與y之和為7?27、R3烷基中的碳數(shù)與z之和為 9?29,R4、R5分別為C5?C3(l的烷基，e、q、r、u、d分別為1?20000之間的整數(shù)，t為0? 20000之間的整數(shù)，PMA是甲基丙烯酸酯共聚物分子的縮寫。
2. 按照權(quán)利要求1所述的磺酸鹽，其特征在于：所述的乂、M2、M3為堿土金屬；ni、n2、n3 取值為2 ;x、y、z分別為2或3 烷基中的碳數(shù)與x之和為10?18、R2烷基中的碳數(shù)與y 之和為9?17、R3烷基中的碳數(shù)與z之和為11?19 ;R4、R5分別為C1(l?C3(l的烷基；e、q、r、u、d、t分別為1?10000之間的整數(shù)。
3. -種磺酸鹽的制備方法，包括： (1)C1(I?C3(l的a烯烴與磺化劑發(fā)生磺化反應(yīng)生成C1(l?C3(l的磺酸和磺內(nèi)酯，再與堿 金屬和/或堿土金屬的氫氧化物發(fā)生中和反應(yīng)，收集生成的C1(l?C3(l磺酸的堿金屬和/或 堿土金屬鹽和磺內(nèi)酯的混合物； (2 )將中性油、甲基丙烯酸酯共聚物、烴類溶劑、q?C4醇、氧化鈣、水、步驟（1)中C1(l?C3(l磺酸的堿金屬和/或堿土金屬鹽和磺內(nèi)酯的混合物以及非必要的C5-C3(l烷基苯磺酸的堿 金屬和/或堿土金屬鹽混合，通入二氧化碳，在〇. 4MPa?2.OMPa壓力下進(jìn)行碳酸化反應(yīng)， 脫除醇、水、烴類溶劑和固體殘渣，得到磺酸鹽產(chǎn)品。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述C1(l?C3(l的a烯烴 為C1(l?C3(l直鏈a烯烴。
5. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟（1)中所述的磺化反應(yīng)和/或中和 反應(yīng)中加入中性油。
6. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述磺化劑與所述C1(l? C3Q的a烯烴的摩爾比為：1.〇?1.5:1，所述磺化反應(yīng)的溫度為0?601：;反應(yīng)時間為1? 10小時。
7. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟（1)中所述中和反應(yīng)中，所述堿金 屬和/或堿土金屬的氫氧化物的摩爾數(shù)是所述C1(l?C3(la烯烴摩爾數(shù)的1. 2?2倍，反應(yīng) 溫度為50°C?70°C，反應(yīng)時間為10?40分鐘。
8. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述堿金屬和/或堿土金 屬的氫氧化物為單一氫氧化物或混合氫氧化物。
9. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（1)中所述中和反應(yīng)是先將C1(l? 的磺酸和磺內(nèi)酯與堿金屬的氫氧化物發(fā)生中和反應(yīng)生成c1(l?c3(l磺酸的堿金屬鹽和磺內(nèi) 酯，再與可溶性堿土金屬鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，收集生成的c1(l?c3(l磺酸的堿金屬和/或堿土 金屬鹽和磺內(nèi)酯的混合物。
10. 按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述C1(l?C3(l的磺酸和磺內(nèi)酯與堿金屬 的氫氧化物發(fā)生中和反應(yīng)的條件為：所述堿金屬的氫氧化物的摩爾數(shù)是所述C1(l?C3(la烯 烴摩爾數(shù)的1. 2?2倍，反應(yīng)溫度為50°C?70°C，反應(yīng)時間為10?40分鐘；所述復(fù)分解反 應(yīng)的條件為：所述可溶性堿土金屬鹽的摩爾數(shù)是所述C1(l?C3(la烯烴摩爾數(shù)的0. 3?2. 0 倍，反應(yīng)溫度為60-90°C，反應(yīng)時間為1?4小時。
11. 按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述可溶性堿土金屬鹽選自氯化鈣、氯 化鎂、氯化鋇、硝酸鈣、硝酸鎂和硝酸鋇中的一種或多種。
12. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟（2)中，所述中性油為KKTC運(yùn)動 粘度為2?6mm2/s的潤滑基礎(chǔ)油，所述甲基丙烯酸酯共聚物為甲基丙烯酸Q?C25烷基酯 的共聚物，其數(shù)均分子量在1?4萬之間，所述烴類溶劑為烷烴和/或芳香烴。
13. 按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在步驟（2)中，所述甲基丙烯酸酯共聚 物為由〇?30%的甲基丙烯酸Q?C2烷基酯、15%?80%的甲基丙烯酸C9?C1Q烷基酯、 15%?60%的甲基丙烯酸Cn?C12烷基酯、0?30%的甲基丙烯酸C13?C14烷基酯共聚而 成的共聚物。
14. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟（2)中加入C5?C3(l烷基苯磺酸 的堿金屬和/或堿土金屬鹽，所述C5?C3(l烷基苯磺酸的堿金屬和/或堿土金屬鹽的結(jié)構(gòu) 為：
其中M3為堿金屬和/或堿土金屬，n3為堿金屬和/或堿土金屬的化合價，R4、R5其中之 一為C5-C30的烷基、另一個為H或二者均為C5?C3(l的烷基。
15. 按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述步驟（1)中C1(l?C3(l磺酸的堿金 屬和/或堿土金屬鹽和磺內(nèi)酯的混合物與所述C5?C3(l烷基苯磺酸的堿金屬和/或堿土金 屬鹽的用量之比為〇. 3?3 :1?3。
16. 按照權(quán)利要求3-15其中之一所述的方法，其特征在于，在步驟（2)中，以所述步驟 (1)中C1(l?C3(l磺酸的堿金屬和/或堿土金屬鹽和磺內(nèi)酯的混合物以及非必要的C5? 烷基苯磺酸的堿金屬和/或堿土金屬鹽的用量為100份計算，中性油的總量為50?400份； 所述甲基丙烯酸酯共聚物的用量為〇.5?50份；C1?C4醇的用量為20?200份；烴類溶 劑的用量為50?1000份；所述氧化鈣的用量為50?400份；水的用量為10?150份。
17. 按照權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述Q?C4醇為甲醇和C3?C4醇的 混合物，所述甲醇與C3?C4醇的質(zhì)量比為2:1?10:1。
18. 按照權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在步驟（2)中，所述通入二氧化碳的摩 爾數(shù)為氧化興摩爾數(shù)的50%?120% ;所述碳酸化反應(yīng)的溫度為50°C?200°C;反應(yīng)壓力為 0. 4MPa?2.OMPa。
19. 一種潤滑脂，包括權(quán)利要求1-2之一所述的磺酸鹽或按照權(quán)利要求3?18其中任 一權(quán)利要求所制備的磺酸鹽和潤滑基礎(chǔ)油，所述磺酸鹽和潤滑基礎(chǔ)油的質(zhì)量比為30?70 : 70 ?30。
20.權(quán)利要求19所述潤滑脂的制備方法，包括：將潤滑基礎(chǔ)油、所述的磺酸鹽在100? 150°C混合，同時對磺酸鹽中的碳酸鈣進(jìn)行紅外檢測，當(dāng)其紅外吸收峰由863.lcnT1轉(zhuǎn)移到 881. 5CHT1時，磺酸鹽中包覆的碳酸鈣由無定型轉(zhuǎn)化為方解石型晶體，收集潤滑脂產(chǎn)品。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磺酸鹽、其制備方法及包含該磺酸鹽的潤滑脂及其制備方法。本發(fā)明磺酸鹽的結(jié)構(gòu)為：其中M1、M2、M3分別為堿金屬和堿土金屬中的單一金屬或混合金屬，n1、n2、n3分別為M1、M2、M3的化合價，x、y、z分別為1～4之間的整數(shù)，R1、R2、R3分別為烷基，且R1烷基中的碳數(shù)與x之和為8～28、R2烷基中的碳數(shù)與y之和為7～27、R3烷基中的碳數(shù)與z之和為9～29，R4、R5分別為C5～C30的烷基，e、q、r、u、d分別為1～20000之間的整數(shù)，t為0～20000之間的整數(shù)，PMA是甲基丙烯酸酯共聚物分子的縮寫。本發(fā)明所得到的磺酸鹽堿值高，特別適用于制備潤滑脂。在制備潤滑脂時，無定形碳酸鹽完全轉(zhuǎn)化為結(jié)晶型碳酸鹽，轉(zhuǎn)化時間較短，轉(zhuǎn)化后的磺酸鹽潤滑脂具有優(yōu)異的高溫、抗水性能、膠體穩(wěn)定性、抗磨性能、低溫性能。
【IPC分類】C10M159-24
【公開號】CN104560282
【申請?zhí)枴緾N201310511502
【發(fā)明人】劉依農(nóng), 段慶華
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月25日