馬來化的酯衍生物的制作方法
【專利說明】
[0001] 根據(jù)35U.S.C. § 119(e)的優(yōu)先權(quán)要求在此是對(duì)在2013年3月12日提交的美國 臨時(shí)申請(qǐng)61/776, 952進(jìn)行的。將該臨時(shí)申請(qǐng)引入本文作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及馬來化的(maleinized)酯衍生物,且更具體地涉及由不飽和的線型 脂族羧酸甲酯、馬來酸酐、和一元醇得到的馬來化的酯衍生物。本發(fā)明涉及含有所述馬來化 的酯衍生物的潤滑劑和官能流體(功能流體)。
【背景技術(shù)】
[0003] 合成潤滑劑可用于如下中:客車機(jī)油、重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油、船用和鐵路用發(fā)動(dòng)機(jī)潤 滑劑、自動(dòng)變速箱油、液壓油、齒輪油、和工業(yè)潤滑劑諸如金屬加工液和潤滑脂。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 這些合成潤滑劑的目的是提供改善的摩擦和磨損控制、快速的熱耗散、以及與使 用有關(guān)的污染物的溶解和/或促進(jìn)其除去。對(duì)于具體應(yīng)用而言,在選擇合成潤滑劑時(shí),在各 種性能特性之間實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)钠胶馐侵匾紤]因素。例如,基于聚烯烴的潤滑劑典型地呈現(xiàn) 出良好的低溫性質(zhì)、高的粘度指數(shù)、和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,但是差的溶解能力。結(jié)果,在不存在 另外的含有極性基本原料(basestock)的組分的情況下,這些潤滑劑趨于是不適當(dāng)?shù)?。?反,含有極性基本原料的潤滑劑,諸如基于合成酯和植物油的那些,典型地呈現(xiàn)出良好的溶 解能力和高的表面親和性。然而,對(duì)于耐磨損性,這些潤滑劑趨于是不適當(dāng)?shù)?。因此,問題 是提供這樣的合成潤滑劑:其呈現(xiàn)出良好的溶解能力和良好的耐磨損性降低特性兩者。本 發(fā)明提供針對(duì)該問題的解決方案。
[0005] 本發(fā)明涉及包括馬來化的酯衍生物的組合物(合成物),所述馬來化的酯衍生物 是通過如下的反應(yīng)制造的:(i)包括具有約8-約18個(gè)碳原子、或者約10-約14個(gè)碳原子、 或者約12個(gè)碳原子的線型烴鏈的不飽和的線型脂族羧酸甲酯;馬來酸酐;和3-約12個(gè)碳 原子、或者3-約10個(gè)碳原子、或者3-約8個(gè)碳原子、或者約5-約10個(gè)碳原子、或者約5個(gè) 碳原子的一元醇;其中所述馬來化的酯衍生物包括至少兩個(gè)鄰近的酯基和另一(另外的) 酯基,所述鄰近的酯基和所述另一酯基含有3-約12個(gè)碳原子、或者3-約8個(gè)碳原子、或者 約5個(gè)碳原子的直鏈烷基;所述鄰近的酯基與所述另一酯基隔開至少約8個(gè)碳原子、或者至 少約9個(gè)碳原子、或者至少約10個(gè)碳原子。
[0006] 當(dāng)計(jì)算隔開兩個(gè)酯基的碳原子數(shù)時(shí),包括各酯基的羰基原子。例如,形成于馬來酸 酐基團(tuán)上的兩個(gè)鄰近的酯基隔開兩個(gè)碳原子,但是當(dāng)包括酯基的羰基原子時(shí),所述鄰近的 酯基隔開四個(gè)碳原子。類似地,當(dāng)計(jì)算鄰近的酯基和所述另一酯基之間的碳原子數(shù)時(shí),包括 各酯基的羰基原子。
[0007] 所述一元醇可為線型的或支化的。在本發(fā)明的一種有利實(shí)施方式中,所述一元醇 包括一種或多種線型醇。
[0008] 在任意的上述實(shí)施方式中,使所述不飽和的線型脂族羧酸甲酯與馬來酸酐反應(yīng)以 形成馬來化的不飽和羧酸甲酯,和使所述馬來化的不飽和羧酸甲酯與所述一元醇反應(yīng)以形 成所述馬來化的酯衍生物。
[0009] 在任意的上述實(shí)施方式中,在與所述一元醇的反應(yīng)之前,所述馬來化的羧酸甲酯 包括一個(gè)甲酯基和一個(gè)馬來酸酐基團(tuán),與所述一元醇的反應(yīng)包括與所述馬來酸酐基團(tuán)的酯 化反應(yīng)以及與所述甲酯基的酯交換反應(yīng)。
[0010] 在任意的上述實(shí)施方式中,在與所述一元醇的反應(yīng)之前,所述馬來化的羧酸甲酯 包括一個(gè)甲酯基和兩個(gè)馬來酸酐基團(tuán),與所述一元醇的反應(yīng)包括與所述兩個(gè)馬來酸酐基團(tuán) 的酯化反應(yīng)以及與所述甲酯基的酯交換反應(yīng)。
[0011] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述馬來化的酯衍生物包括單-三酯(單馬來化的三 酯,mono-triester)〇
[0012] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述馬來化的酯衍生物包括單-三酯和雙-三酯(二 馬來化的三酯,di-triester)的混合物。
[0013] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述馬來化的酯是能生物降解的。
[0014] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述馬來化的酯衍生物是能生物降解的。
[0015] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述馬來化的酯衍生物含有一個(gè)或多個(gè)碳-碳雙鍵, 將所述碳-碳雙鍵氫化以形成飽和碳鍵。
[0016] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述不飽和的線型脂族羧酸甲酯包括8-壬烯酸甲酯、 9_癸烯酸甲酯、10-十一碳烯酸甲酯、9-十二碳烯酸甲酯、9-十八碳烯酸甲酯、或者其兩種 或更多種的混合物。
[0017] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述一元醇包括1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、 1-庚醇、1-辛醇、1-癸醇、1-十一烷醇、1-十二烷醇、2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、Ci。支化的 醇、或者其兩種或更多種的混合物。
[0018] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述不飽和的線型脂族羧酸甲酯包括9-十二碳烯酸 甲酯和所述一元醇包括1-戊醇。
[0019] 在任意的上述實(shí)施方式中,所述不飽和的線型脂族羧酸甲酯由天然產(chǎn)物得到。所 述天然產(chǎn)物可包括植物油、藻油、真菌(蘑菇)油、動(dòng)物油、動(dòng)物脂肪、蔗糖、乳糖、葡萄糖、 果糖、芥花油(canolaoil)、菜籽油、椰子油、玉米油、棉籽油、橄欖油、棕櫚油、花生油、紅花 油、芝麻油、大豆油、葵花籽油、妥爾油、亞麻子油、棕櫚仁油、桐油、麻風(fēng)樹油(麻風(fēng)果油)、 芥子油、亞麻薺油(山茶油,camellinaoil)、菥蓂油、蓖麻油、芫荽油、杏仁油、小麥胚芽油、 骨油、豬油、牛脂、禽類脂肪、藻油、黃脂膏、魚油、甘蔗、甜菜、玉米糖漿、或者其兩種或更多 種的混合物。
[0020] 這些組合物作為用于潤滑劑組合物和/或官能流體組合物的添加劑以及基本原 料可為有用的。由于這些組合物可由天然產(chǎn)物得到,因此它們可被歸類為可再生材料。該 技術(shù)可被稱為"綠色"技術(shù)。
【附圖說明】
[0021] 圖1為說明使不飽和的線型脂族羧酸甲酯與馬來酸酐反應(yīng)以形成馬來化的不飽 和羧酸甲酯的在本發(fā)明范圍內(nèi)的工藝的流程圖。所述馬來化的不飽和羧酸甲酯可被稱為馬 來化的酯中間體。
[0022] 圖2為說明將馬來化的不飽和羧酸甲酯(或馬來化的酯中間體)酯化的在本發(fā)明 范圍內(nèi)的工藝的流程圖。
[0023] 圖3為顯示在195°(:、205°(:、215°(:和230°(:的反應(yīng)溫度下在12小時(shí)的反應(yīng)時(shí)期內(nèi) 9_十二碳烯酸甲酯的馬來化的轉(zhuǎn)化率的圖。
[0024] 圖4為顯示馬來化的9-十二碳烯酸甲酯與1-戊醇的反應(yīng)的酸值曲線的圖。
[0025] 圖5為實(shí)施例9中使用的試驗(yàn)裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本說明書和權(quán)利要求中公開的所有范圍和比率界限可以任意方式組合。應(yīng)理解, 除非另有具體說明,提及"不定冠詞一個(gè)(種)(a,an) "和/或"定冠詞該(所述)"可包含 一個(gè)(種)或多于一個(gè)(種),并且以單數(shù)形式提及一個(gè)項(xiàng)目也可包含復(fù)數(shù)個(gè)該項(xiàng)目。 [0027] 短語"和/或"應(yīng)理解為意味著如此連接的要素的"任一個(gè)或者兩者" :S卩,在一些 情況下聯(lián)合存在和在其它情況下分離地存在的要素。除非清楚地有相反指示,否則除了通 過"和/或"項(xiàng)具體確定的要素之外還可任選地存在其它要素,無論其與具體確定的那些要 素相關(guān)還是不相關(guān)。因此,作為非限制性實(shí)例,當(dāng)與開放式語言諸如"包括"一道使用時(shí),提 及"A和/或B"在一個(gè)實(shí)施方式中可涉及A而沒有B(任選地包括不同于B的要素);在另 一實(shí)施方式中可涉及B而沒有A(任選地包括不同于A的要素);在還另外的實(shí)施方式中可 涉及A和B(任選地包括其它要素);等等。
[0028] 詞"或"應(yīng)理解為具有與如以上定義的"和/或"相同的含義。例如,當(dāng)分隔列表 中的項(xiàng)目時(shí),"或"或者"和/或"應(yīng)被解釋為是包容性的,即,包含多個(gè)要素或者要素列表中 的至少一個(gè),而且包含超過一個(gè),并且任選地包含另外的未列出的項(xiàng)目。只有清楚地相反指 示的術(shù)語諸如"? ??的僅一個(gè)(種)"或者?的正好一個(gè)(種)"可指包含多個(gè)要素或者 要素列表中的正好一個(gè)。通常,如本文中使用的術(shù)語"或"應(yīng)僅在排它性術(shù)語諸如"任一"、 "? ? ?之一"? ?的僅一個(gè)(種)"、或者? ?的正好一個(gè)(種)"位于其之前時(shí)被解釋為 表示排它性選擇對(duì)象(即,"一個(gè)或另一個(gè)但不是兩者")。
[0029] 在提及一個(gè)或多個(gè)要素的列表時(shí)的短語"至少一個(gè)(種)"應(yīng)被理解為意味著從該 要素列表中的要素的任意一個(gè)(種)或多個(gè)(種)選擇的至少一個(gè)(種)要素,但是不一定 包含該要素列表內(nèi)所具體列出的每一個(gè)要素的至少一個(gè)(種)并且不排除該要素列表中的 要素的任意組合。該定義還容許,除了在短語"至少一個(gè)(種)"所涉及的要素列表內(nèi)明確 確定的要素之外還任選地存在要素,無論與具體確定的那些要素相關(guān)還是不相關(guān)。因此,作 為非限制性實(shí)例,"A和B的至少一個(gè)(種)"(或者等效地,"A或B的至少一個(gè)(種)",或 者等效地,"A和/或B的至少一個(gè)(種)可在一個(gè)實(shí)施方式中涉及至少一個(gè)(種)(任選 地包括超過一個(gè)(種))A,而不存在B(并且任選地包括不同于B的要素);在另一實(shí)施方式 中,涉及至少一個(gè)(種)(任選地包括超過一個(gè)(種))B,而不存在A(并且任選地包括不同 于A的要素);在還另外的實(shí)施方式中,涉及至少一個(gè)(種)(任選地包括至少一個(gè)(種)) A,和至少一個(gè)(種)(任選地包括超過一個(gè)(種))B(并且任選地包括其它要素);等等。
[0030] 過渡詞或短語諸如"包括"、"包含"、"攜帶"、"具有"、"含有"、"涉及"、"持有"等應(yīng) 被理解為開放式的,即,意味著包括但不限于。
[0031] 術(shù)語"酯基"指的是其中羰基與醚鍵相鄰的化學(xué)基團(tuán)。酯基可通過式一C00R表示, 其中R為烷基。
[0032] 術(shù)語"鄰近的酯基"指的是這樣的酯基:其連接至相同的化合物并且位于彼此相 距不超過約四個(gè)碳原子的范圍內(nèi)。通過馬來酸酐基團(tuán)的酯化形成的酯基可被稱為鄰近的酯 基。
[0033] 術(shù)語"另一酯基"指的是這樣的酯基:其連接至還含有兩個(gè)或更多個(gè)鄰近的酯基的 化合物,所述另一酯基不是所述鄰近的酯基之一。
[0034] 術(shù)語"馬來化的酯"指的是通過不飽和羧酸甲酯與馬來酸酐的反應(yīng)制得的產(chǎn)物。所 述馬來化的酯可被稱為馬來化的酯中間體。
[0035] 術(shù)語"馬來化的酯衍生物"指的是通過馬來化的酯與一元醇的反應(yīng)制得的產(chǎn)物。
[0036] 術(shù)語"不飽和的線型脂族羧酸甲酯"指的是由式R-C00CH3表示的化合物,其中R 為不飽和的線型脂族烴基(比如,烯基)??墒褂玫牟伙柡偷木€型脂族羧酸甲酯的實(shí)例包括 8-壬烯酸甲酯、9-癸烯酸甲酯、10-十一碳烯酸甲酯、9-十二碳烯酸甲酯、9-十八碳烯酸甲 酯、或者其兩種或更多種的混合物。
[0037] 術(shù)語"馬來酸酐"指的是由式C2H2(C0)20表示的化合物。馬來酸酐是馬來酸的酸 酐。
[0038] 術(shù)語"一元醇"指的是由式R0H表示的化合物,其中R為脂族烴基(比如,烷基)。 R可為支化的或線型的。在一種有利的實(shí)施方式中,R為線型的??墒褂玫囊辉嫉膶?shí)例包 括1-丙醇、1- 丁醇、1-戊醇、1-己醇、1-庚醇、1-辛醇、1-癸醇、1-十一烷醇、1-十二烷醇、 2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、Q。支化的醇、或者其兩種或更多種的混合物。
[0039] 術(shù)語"天然產(chǎn)物"在本文中用于指自然的產(chǎn)物,包括天然油、碳水化合物等。
[0040] 術(shù)語"天然油"指的是由植物或動(dòng)物得到的油或脂肪。術(shù)語"天然油"包括天然油 衍生物,除非另有說明,并且這樣的天然油衍生物可包括一種或多種由天然油得到的不飽 和羧酸或其衍生物。所述天然油可包括植物油、藻油、真菌油、動(dòng)物油或脂肪、妥爾油、這些 油的衍生物、這些油的兩種或更多種的組合等。所述天然油可包括,例如,芥花油、菜籽油、 椰子油、玉米油、棉籽油、橄欖油、棕櫚油、花生油、紅花油、芝麻油、大豆油、葵花籽油、亞麻 子油、棕櫚仁油、桐油、麻風(fēng)樹油、芥子油、亞麻薺油(山茶油)、菥蓂油、蓖麻油、芫荽油、杏 仁油、小麥胚芽油、骨油、豬油、牛脂、禽類脂肪、黃脂膏、魚油、其兩種或更多種的混合物等。 所述天然油(比如,大豆油)可為經(jīng)精制、脫色和/或除臭的。
[0041] 所述天然產(chǎn)物可包括經(jīng)精制、脫色和/或除臭的天然油,例如,經(jīng)精制、脫色和/或 除臭的大豆油(即,RBD大豆油)。大豆油可包括約95%重量或更多(比如,99%重量或更 多)的脂肪酸甘油三酯。大豆油中的脂肪酸可包括:飽和脂肪酸,包括棕櫚酸(十六烷酸) 和硬脂酸(十八烷酸);和不飽和脂肪酸,包括油酸(9-十八碳烯酸)、亞油酸(9, 12-十八 碳二烯酸)、和亞麻酸(9, 12, 15-十八碳三烯酸)。
[0042] 術(shù)語"碳水化合物"在本文中用于指具有經(jīng)驗(yàn)式(;(H20)n的一類化合物,其包括碳、 氫和氧原子,其中氫:氧比率為2:1。實(shí)例為具有經(jīng)驗(yàn)式C5H1()04的脫氧核糖。所述碳水化 合物包括糖類。所述糖類可包括:單糖、二糖、寡糖、和多糖。所述單糖和二糖可被稱為糖。 所述糖(其可為結(jié)晶的碳水化合物的形式)可包括蔗糖、乳糖、葡萄糖、果糖(fructose)、果