CN105061203A - 一种季戊四醇酯的制备方法 - Google Patents

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刘月皞
李霞
熊瑶
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马楷
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Abstract

本申请属于化工技术领域，尤其涉及一种季戊四醇酯的制备方法。本申请提供的季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：a)、季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂混合，在120～180℃条件下进行反应，得到反应产物液；所述C4～C10混合脂肪酸包括3,3,5-三甲基己酸；b)、所述反应产物液在180～220℃条件下进行回流反应，得到季戊四醇酯。本申请通过对季戊四醇和C4～C10混合脂肪酸在120～180℃下反应得到的反应产物液进行回流反应，增加了季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的含量。

Description

一种季戊四醇酯的制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种季戊四醇酯的制备方法。
背景技术
季戊四醇酯由于分子中醇端的碳原子位置没有活泼的氢原子，使得其具有极佳的热安定性和氧化安定性，因此季戊四醇酯具有优良的高、低温性能，闪点高，倾点低，可用作航空发动机油、高温链条油、合成空气压缩机油，也可和聚α–烯烃油调配，以改善聚α-烯烃油与添加剂相容性不好的缺陷，还可用作内燃机油、齿轮油、冷冻机油等油品的基础油。
季戊四醇酯一般由季戊四醇与C4～C10混合脂肪酸反应得到，其中，混合脂肪酸的组成对季戊四醇酯的理化性能有较大影响。研究表明，当混合脂肪酸中含有3,3,5-三甲基己酸时，制备得到的季戊四醇酯的高温抗结焦性和制冷剂相容性会明显提升。
由于3,3,5-三甲基己酸不易与季戊四醇发生反应，为保证季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的含量满足需要，现有技术中最常用的手段是在季戊四醇酯的制备过程中提高3,3,5-三甲基己酸的投料比，但投料比的提高会造成3,3,5-三甲基己酸的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种季戊四醇酯的制备方法，本发明提供的制备方法在不提高投料比的条件下增加季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的含量。
本发明提供了一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：
a)、季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂混合，在120～180℃条件下进行反应，得到反应产物液；
所述C4～C10混合脂肪酸包括3,3,5-三甲基己酸；
b)、所述反应产物液在180～220℃条件下进行回流反应，得到季戊四醇酯。
优选的，步骤a)中，所述反应的真空度为-0.03～-0.07MPa。
优选的，步骤b)中，所述反应的真空度为-0.05～-0.095MPa。
优选的，所述季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂的用量比为1(mol):4～5(mol):5～8(g)。
优选的，所述C4～C10混合脂肪酸中3,3,5-三甲基己酸的摩尔含量为50～90％。
优选的，所述C4～C10混合脂肪酸还包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸和辛酸中的一种或多种。
优选的，所述步骤b)具体为：
b1)、所述反应产物液在180～220℃条件下进行回流反应，得到季戊四醇酯粗产品；
b2)、所述季戊四醇酯粗产品除脂肪酸，得到季戊四醇酯。
优选的，所述步骤b2)具体为：
所述季戊四醇酯粗产品首先抽真空除脂肪酸，然后与碱混合调节季戊四醇酯粗产品酸值降到0.05mgKOH/g以下，得到季戊四醇酯。
优选的，所述抽真空的真空度低于-0.098MPa。
优选的，所述催化剂为硫酸氢钠。
与现有技术相比，本发明提供了一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：a)、季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂混合，在120～180℃条件下进行反应，得到反应产物液；所述C4～C10混合脂肪酸包括3,3,5-三甲基己酸；b)、所述反应产物液在180～220℃条件下进行回流反应，得到季戊四醇酯。本发明通过对季戊四醇和C4～C10混合脂肪酸在120～180℃下反应得到的反应产物液进行回流反应，增加了季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的含量。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：
a)、季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂混合，在120～180℃条件下进行反应，得到反应产物液；
所述C4～C10混合脂肪酸包括3,3,5-三甲基己酸；
b)、所述反应产物液在180～220℃条件下进行回流反应，得到季戊四醇酯。
在本发明中，首先将季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂混合，在120～180℃条件下进行反应。其中，所述C4～C10混合脂肪酸包括3,3,5-三甲基己酸，优选还包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸和辛酸中的一种或多种。所述C4～C10混合脂肪酸中3,3,5-三甲基己酸的摩尔含量优选为50～90％，更优选为85～90％。所述催化剂优选为硫酸氢钠。所述季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂的用量比优选为1(mol):4～5(mol):5～8(g)。所述反应的真空度优选为-0.03～-0.07MPa。所述反应的时间优选为3～8h，更优选为5～7h。
反应结束后，得到反应产物液。所述反应产物液经过步骤b)得到季戊四醇酯。所述步骤b)具体为：
b1)、所述反应产物液在180～220℃条件下进行回流反应，得到季戊四醇酯粗产品；
b2)、所述季戊四醇酯粗产品除脂肪酸，得到季戊四醇酯。
在本发明中，所述反应产物液首先在180～220℃条件下进行回流反应，优选在190～200℃条件下进行回流反应。所述反应的真空度优选为-0.05～-0.095MPa。所述反应的时间优选为3～8h，更优选为5～7h。回流反应结束后，得到季戊四醇酯粗产品。
所述季戊四醇酯粗产品经过步骤b2)得到季戊四醇酯。所述步骤b2)具体为：
所述季戊四醇酯粗产品首先抽真空，然后与碱混合调节季戊四醇酯粗产品酸值降到0.05mgKOH/g以下，得到季戊四醇酯。
在本发明中，所述季戊四醇酯粗产品首先抽真空除去未反应的脂肪酸。所述抽真空的真空度优选为低于-0.098MPa。抽真空结束后，将抽真空后的季戊四醇酯粗产品与碱混合，中和季戊四醇酯中的残留脂肪酸。所述碱优选为氢氧化钠，所述与碱混合的温度优选为40～50℃，所述与碱混合的时间为5～10分钟。在季戊四醇酯粗产品与碱混合的过程中，本发明通过测定季戊四醇酯粗产品的酸值判断残留脂肪酸中和程度。当季戊四醇酯粗产品的酸值低于0.05mgKOH/g时，表示残留脂肪酸已基本被中和完全。
待季戊四醇酯粗产品与碱混合结束后，除去季戊四醇酯粗产品与碱混合形成的皂液，得到季戊四醇酯。
本发明通过对季戊四醇和C4～C10混合脂肪酸在120～180℃下反应得到的反应产物液进行回流反应，增加了季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的含量。在本发明的优选实施方式中，采用本发明提供的方法制得的季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的摩尔含量在75％以上。
在本发明中，所述3,3,5-三甲基己酸结构是指季戊四醇的羟基与3,3,5-三甲基己酸脱水缩合得到的结构。所述季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的摩尔含量是指在季戊四醇和C4～C10混合脂肪酸反应得到的季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的摩尔量与参与反应的季戊四醇所含羟基的摩尔量的百分比。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
将季戊四醇136g、正戊酸61.2g、3,3,5-三甲基己酸663.6g和硫酸氢钠6.8g混合，先在120～180℃，-0.03～-0.07MPa真空下，反应6小时，然后在190～200℃，-0.05～-0.095MPa真空下回流6小时。反应结束后，得到季戊四醇酯粗产品。
在低于-0.098MPa真空度下拔出季戊四醇酯粗产品中未反应的脂肪酸，然后将5g氢氧化钠溶于水后加入季戊四醇酯粗产品中，在43℃下搅拌8分钟，使季戊四醇酯粗产品的酸值降到0.05mgKOH/g以下，中和完毕后静置分层，除去皂液，得到657g季戊四醇酯。
计算该实施例制得的季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的含量，具体方法为：将上述制得的季戊四醇酯进行完全水解，得到季戊四醇和混合脂肪酸。用色谱仪分析计算上述水解得到的混合脂肪酸中3,3,5-三甲基己酸的摩尔量，该摩尔量与上述水解得到的季戊四醇羟基摩尔量的百分比即为该实施例制得的季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的摩尔含量。
采用上述方法计算得到该实施例制得的季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的摩尔含量为76.1％。
实施例2
将季戊四醇136g、正戊酸48.96g，正辛酸19.5g，3,3,5-三甲基己酸663.6g，和硫酸氢钠6.9g混合，先在120～180℃，-0.03～-0.07MPa真空下，反应6小时，然后在190～200℃，-0.05～-0.095MPa真空下回流4小时。反应结束后，得到季戊四醇酯粗产品。
在低于-0.098MPa真空度下拔出季戊四醇酯粗产品中未反应的脂肪酸，然后将5g氢氧化钠溶于水后加入季戊四醇酯粗产品中，在45℃下搅拌7分钟，使季戊四醇酯粗产品的酸值降到0.05mgKOH/g以下，中和完毕后静置分层，除去上层皂液，得到667g季戊四醇酯。
采用实施例1所述方法计算得到该实施例制得的季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的摩尔含量为77.1％。
实施例3
将季戊四醇136g、正戊酸48.96g、正庚酸17.28g、3,3,5-三甲基己酸663.6g和硫酸氢钠6.9g混合，先在120～180℃，-0.03～-0.07MPa真空下，反应5小时，然后在190～200℃，-0.05～-0.095MPa真空下回流5小时。反应结束后，得到季戊四醇酯粗产品。
在低于-0.098MPa真空度下拔出季戊四醇酯粗产品中未反应的脂肪酸，然后将5g氢氧化钠溶于水后加入季戊四醇酯粗产品中，在45℃下搅拌8分钟，使季戊四醇酯粗产品的酸值降到0.05mgKOH/g以下，中和完毕后静置分层，除去上层皂液，得到665g季戊四醇酯。
采用实施例1所述方法计算得到该实施例制得的季戊四醇酯中3,3,5-三甲基己酸结构的摩尔含量为76.5％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种季戊四醇酯的制备方法，包括以下步骤：
a)、季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂混合，在120～180℃条件下进行反应，得到反应产物液；
所述C4～C10混合脂肪酸包括3,3,5-三甲基己酸；
b)、所述反应产物液在180～220℃条件下进行回流反应，得到季戊四醇酯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述反应的真空度为-0.03～-0.07MPa。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述反应的真空度为-0.05～-0.095MPa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述季戊四醇、C4～C10混合脂肪酸和催化剂的用量比为1(mol):4～5(mol):5～8(g)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述C4～C10混合脂肪酸中3,3,5-三甲基己酸的摩尔含量为50～90％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述C4～C10混合脂肪酸还包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸和辛酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)具体为：
b1)、所述反应产物液在180～220℃条件下进行回流反应，得到季戊四醇酯粗产品；
b2)、所述季戊四醇酯粗产品除脂肪酸，得到季戊四醇酯。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b2)具体为：
所述季戊四醇酯粗产品首先抽真空，然后与碱混合调节季戊四醇酯粗产品酸值降到0.05mgKOH/g以下，得到季戊四醇酯。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抽真空的真空度低于-0.098MPa。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为硫酸氢钠。
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