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多元醇酯类冷冻机用基本油的合成及其性能

　　摘要:采用新型催化酯化反映工艺合成了新戊基多元醇脂肪酸酯,酯化反映转化率高达%以上;FTIR分析表白,酯的羟基吸取峰消失,表白酯化反映具有高的羟基转化限度。采用该合成工艺制备了冷冻机用基本已成为HFCs 制冷剂配伍的首选润滑油。
　　POE为多元受阻构造,支化限度高, 这使得新戊醇和脂肪酸在酯化过程中存在严重的位阻效应,很难得到低羟基值的酯,需要加入催化剂并在高温下来提高反映速度和酯化限度。仅就催化酯化反映而言,强酸性催化剂如硫酸、磷酸、对甲苯磺酸等是很有效的酯化催化剂,但存在严重的非酯化催化和副反映现象;弱酸性催化剂如钛酸酯、金属氧化物等需要更高的反映温度,且催化效率低;固体酸、杂多酸催化剂是当今酯化催化领域的研究热点,但由于其超强酸性,用于多元醇脂肪酸的酯化反映存在严重的副反映如碳化现象[1-3]。
　　本工作以实验室自制催化剂,采用新型催化酯化反映工艺制备了多元醇酯,作为冷冻机用润滑油的基本油,测试了基本油的性能并和国外同类油品进行了性能比较。
　　1 实验部分
　　原料
　　季戊四醇:湖北宜化股份有限公司。
　　双季戊四醇:进口试剂,Acros。
　　正戊酸:北京宏料化工产品有限公司。
　　正己酸:北京化学试剂公司。
　　正庚酸:北京化学试剂公司。
　　正辛酸:北京化学试剂公司。
　　正壬酸:北京化学试剂公司。
　　异壬酸:东京化成工业株式会社。
　　正癸酸:北京芳草化工医药有限公司。
　　多元醇酯的合成
　　将三口烧瓶、分水器、冷凝器、带有热电偶的磁力搅拌加热套组装成反映装置,将原料醇、脂肪酸、催化剂加入反映器,搅拌下升高至指定反映温度反映一定期间后,根据反映出水量计算酯化转化率,拟定反映需要的时间,在真空条件下脱酸得到粗酯。
　　将上述粗酯用过量的碱水溶液洗涤,在指定温度下,迅速搅拌一定的时间,静置并分离出水相;按上述措施,将上层油相用一定质量份数的去离子水洗涤3次。将得到的油相脱出水分,然后加入吸附剂吸附一定的时间,过滤得到精制的混合脂肪酸多元醇酯。
　　分析和表征
　　合成酯性能的测定:40 ℃和100 ℃粘度采用GB/T 265;粘度指数采用GB/T 2541;倾点采用GB/T 3535;总酸值采用GB/T 7304;颜色采用GB/T 6540;“和制冷剂相容温度”的测定由石油化工科学研究院自建措施完毕。
　　红外光谱分析采用Nicolet 560型红外光谱仪;核磁共振分析采用Varian Unity INOVA 500MHz核磁共振波谱仪,CDCl3溶剂。
　　2 成果和讨论
　　酯化催化剂
　　表1比较了不同样类型催化剂催化季戊四醇和异壬酸的酯化反映效果。强酸催化剂,如硫酸、磷酸等可以实现高的羟基转化率,但反映物色泽差、碳化严重,精制过程严重乳化。有机酸催化剂,如对甲苯磺酸催化剂可以实现高的羟基转化率,但催化剂用量大,酯的色泽发黄,精制难以脱色,有乳化现象。磷酸三丁酯的催化效率难以达到规定。杂多酸催化剂如磷钨酸不合用于高羟基转化率酯的合成,合成过程中碳化现象很严重。
　　近来有文献报道[4],高温下多元醇酯的合成亦采用酸性相对温和的催化剂,表1可见采用此类如Lewis催化剂,虽然反映时间延长,反映温度较高,但羟基转化率可以达