異構(gòu)醚化改性環(huán)氧生物柴油合成環(huán)境友好潤滑油基礎(chǔ)油.pdf

1、環(huán)氧生物柴油來源廣泛，可再生、可生物降解，潤滑性能優(yōu)良，是一種很好的化工中間體。環(huán)氧生物柴油分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧乙烷基團(tuán)，很容易發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，且開環(huán)后的產(chǎn)物有效的提高了低溫性能和氧化安定性，這為制備綜合性能好的環(huán)境友好型潤滑油基礎(chǔ)油提供了有利途徑。本文針對環(huán)氧生物柴油在實(shí)際應(yīng)用上的缺陷，采用異構(gòu)化改性的方法來提高其使用性能。
　　本論文以環(huán)氧生物柴油和異辛醇為原料，固體酸SO42-/TiO2和D001樹脂為催化劑，異構(gòu)醚化改性

2、合成潤滑油基礎(chǔ)油。用于該反應(yīng)的SO42-/TiO2固體超強(qiáng)酸是采用沉淀-浸漬法制備而成。反應(yīng)結(jié)束后將催化劑進(jìn)行簡單的處理，得出催化劑的重復(fù)利用性較好，重復(fù)利用5次后仍具備較高的催化活性。
　　以環(huán)氧生物柴油的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的40℃運(yùn)動粘度為指標(biāo)，考察醇油摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及催化劑用量等因素對環(huán)氧生物柴油和異辛醇開環(huán)反應(yīng)的影響。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交實(shí)驗(yàn)確定異辛醇開環(huán)環(huán)氧生物柴油合成潤滑油基礎(chǔ)油的最佳反應(yīng)工藝條件。以S

3、O42-/TiO2為催化劑時(shí)，開環(huán)反應(yīng)的最佳工藝條件為：醇油摩爾比4:1，反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)時(shí)間15 h，催化劑用量為3 wt％。在最佳工藝條件下進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，得出開環(huán)產(chǎn)物的平均轉(zhuǎn)化率為98.36％，產(chǎn)物的40℃運(yùn)動粘度為38.47 mm2/s，酸值為1.58 mgKOH/g，傾點(diǎn)為-10℃；以D001樹脂為催化劑時(shí)，開環(huán)反應(yīng)的最佳工藝條件為：醇油摩爾比4:1，反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)時(shí)間18h，催化劑用量為7 wt％。在最佳工藝條件下

4、進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，得出開環(huán)產(chǎn)物的平均轉(zhuǎn)化率為98.33％，40℃運(yùn)動粘度為38.32 mm2/s，酸值為1.52 mgKOH/g，傾點(diǎn)為-10℃。還探討了SO42-/TiO2固體酸催化劑在開環(huán)反應(yīng)中的動力學(xué)，得出環(huán)氧生物柴油和異辛醇開環(huán)反應(yīng)為一級反應(yīng)，反應(yīng)的表觀活化能為51.03 kJ·mol-1。
　　通過對環(huán)氧生物柴油和開環(huán)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行紅外光譜（FT-IR）和氫譜（1H NMR）分析得出：在FT-IR中，產(chǎn)物在823.4~84

5、4.6cm-1處環(huán)氧鍵振動吸收峰消失，在3453 cm-1處出現(xiàn)寬而強(qiáng)的醇羥基吸收峰，在1025~1200 cm-1和1085~1175 cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)的酯族醇和脂族醚的C-O吸收峰；在1H NMR中，產(chǎn)物在2.8~3.2 ppm處峰強(qiáng)度中看出環(huán)氧基團(tuán)在減少，在3.95~4.01 ppm處產(chǎn)物出現(xiàn)了新峰，即分支側(cè)鏈-CH-O-CH2-CH(C2H5)(CH2)3CH3上的 CH2質(zhì)子，由此可知環(huán)氧生物柴油與異辛醇發(fā)生了開環(huán)反應(yīng)且生成了

6、目標(biāo)產(chǎn)物。
　　本文還將合成的潤滑油基礎(chǔ)油的理化性能與生物柴油、環(huán)氧生物柴油和 VG32＃礦物油進(jìn)行了比較，得出改性合成的潤滑油基礎(chǔ)油的酸值較大，開環(huán)較完全，低溫性能、運(yùn)動粘度、閃點(diǎn)、剪切穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性都優(yōu)于生物柴油、環(huán)氧生物柴油和 VG32＃礦物油；合成的潤滑油基礎(chǔ)油黏溫指數(shù)較高，可以與黏溫性能較好的潤滑油調(diào)和使用；改性合成的基礎(chǔ)油的氧化安定性得到了很好的改善，氧化誘導(dǎo)期從12 min提高到了22 min；由摩擦學(xué)性能分析可