Способ получения синтетического смазочного масла

Союз Советскик Социалистимескик РеспубликГосударственныи комнтет Соовта Мнннстооо СССР оо делам нэаоретеннй н аткрытнй) УДК 621.892.28(088.8) 43) Опубликовано 5) Лата опублик 5.06,77, Бюллетень2ания описания 09,12,77 Иностранцы Рихард Зайлер (ФРГ) и Клау Бертер (Швейцария) Авторыизобретени Иностранная фирмаИивента АГ фюр Форшунг унд Патентфервертунг" (Швейцария)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО СМАЗОЧНОГО МАСЛ Изобретение относится к способам получения синтетических смазочных масел, представляющих собой органические сложные эфиры.Известнысмазочные материалы на основе ьинеральных и сложноэфирных масел.Сложноэфирные масла представляют собой сложные эфиры кислот и спиртов, например дикар. боновых кислот и разветвленных моноспиртов или монокарбоновых кислот и многоатомного спирта, такого, как пентаэритрит. Кроме того, известны смешанные сложные эфиры, состоящие иэ компонентов трех или четырех упомянутых классов соединений,Сложноэфирные масла по сравнению с минеральными маслами аналогичной вязкости отличаются более низкой температурой застывания, более высокой температурой вспышки и лучшими вяз. костно-температурными свойствами (индекс вязкости).Однако сложноэфирные масла дороже минеральных масел.Цель изобретения - улучшение качества масладостигается тем, что многоатомньтй первичный спирт с 2-20 атомами углерода или разветвленный моноспирт с 318 атомами углерода обрабатывают кислотным компонентом - побочным продуктом окисления циклоалкана с 6 -12 атомами углерода в циклоалканол/циклоалканон.Прн окислении цнклогексана воздухом наобразование побочного продукта - смеси карбоновых кислот-расходуется значительная доля (10- 12%) циклогексана. Побочный продукт, который трудно утилизировать и неэкономично разделять на отдельные кислоты, раныпе сжигали как отход.1 О Из продукта реакции, образующегося приокислении циклогексана при 155. 165 С кислородсодержащим инертным газом в присутствии соединения кобальта или бора, например нафтената кобальта, в качестве катализатора, кислые компо О ненты вымывают водным щелочным раствором.Водный щелочной раствор затем подкисляют, например, серной кислотой, выделившиеся карбоновые кислоты экстрагируют растворителем, например циклогексаном, толуолом или метилэтилкетоном (МЭК), и при необходимости обесцве.чнвают активированным углем или перегоняют.Полученные смеси карбоновых кислот состоят,главным образом, из моно- и дикарбоновых кислот с 3 - 6 атомами углерода. Состав кислот зависит от условий реакции и очистки, Если, например, сыруюсмесь карбоновых кислот экстрагируют никло гексаном, то смесь монокарбоновых кислот содержит 5-45 вес.% масляной кислоты,40 . 80 вес.;4 валериановой кислоты и 15-55 вес.% капроново кислоты. Когда кислоты экстрагируют МЭК, смесь наряду с 40-60 вес.% уже названных монокарбоновых кислот содержит еще 20-40 вес.% оксикапроновой кислоты и 20.40 вес.% дикарбоновых кислот.Дикарбоновые кислоты наряду с небольшими количествами янтарной и глутаровой кислот на 65 - 85% состоят из адипиновой кислоты.Полученные смеси карбоновых Кислот могут быть использованы для этерификации многоатомных первичных спиртов с 2-20 атомами утлерода, предпочтительно низкомолекулярного полиэтилен.5 гликоля, диметиГНГропандиола, трилГетилолпропана и пентаэритрита.Однако при значительном содержании дикарбоновых кислот часть многоатомного спирта можно заменить разветвленным моноспиртом с 3 - 18 29 атомами углерода, например 2. этил-гексанолом,Кроме того, можно использовать смеси кислот с другими монокарбоновыми и/иИ дикарбоновыми кислотами с длинными цепями, содержащими 612 атомов углерода, например с декандикарбоновой кислотой.Этерификацию ГГроводят известным способом, нагример в присутствии катализатора путем многочасового кипячения компонентов в растворителе, например в толуоле, с одновременным 3 О удалением образующейся воды в виде азеотрона.В кдчесгве катализатора могут быть использованы серная, фосфорная, и-толуолсульфоновая кислота и бисульфаг натрия.После полной этсрификации нелрореа иро вавшие компоненГы и катализаторы вымывдГГГ из продукга рс;кции водЛГм ясором щелочи илп вод.ным растворол кГ 10 ГГГ;ГГа ГГагрия и водой. РГГсГГоритель оэ оняГо и иоллосьГо удалаот в вакууме,Сложпые эфиры моГут быть также получены 40 путем перез герифпкации, причем эот способ может быть одновременно испольэовал и для очистки полуГенно смеси кислот.11 олученные сложноэфирные масла можно смешивать с присадками, например с антиоксидантами, и с другими смазочными материалами, например с синтетическими или минеральными маслами.Свойства сложноэфирных масел (например, вязкость), получаемых предлагаемым способом, 5 О можно варьировать путем подбора спиртового и кислотного компонентов.П р и м е р 1, Окисляют циклогексан кислород- содержащим инертным газом при температуре 160 С и давлении 10 атм в присутствии 0,1 вес.% 55 нафтената кобальта. Продукт реакции промыва.ют 2-20%ным водным раствором щелочи, подкис. ляют водную фазу серной кислотой, экстрагируют циклогексаном, удаляют растворитель и получают смесь кислот с кислотным числом 489. 60 В колбу на 2 л, снабягеннуГо обратным холо.дильником и водоотделителем, загружают 134(1моль) триметилогшропана, 378 г (3 эквивалента+10% избытка) полученной смеси кислот, 1 лтолуола и 5 г бисульфата натрия, кипятят 16 час,отделяя 54 мл воды, охлаждают, промывают продукт реакции 10%.ным водным раствором бикарбоната натрия и водой, отгоняют растворитель при170 С в вакууме (0,3 мм) и получают масло скинематической вязкостю 16,8 и 3,9 сст Г)ри 38 и99 С соответственно; индексом вязкости 48;т.заст. - 72 С; т.всп. 224" С.П р и м е р 2. Подобно примеру 1, исполь.зуя 136 г (1 моль) пентаэритрита, 504 г (4 эквивалента + 10% избытка) смеси кислот (см. при.мер 1), 1 л толуола и 5 г серной кислоты, получаютмасло с кинематической вязкостью 25 и 5,3 сстпри 38 и 99 С соответственно; индексом вязкости 141; т. заст,-57: т. всп. 238 С.П р и м е р 3. 200 г полиэГиленликоля(0,5 мозГь) декандикарбоновой кислоГы влтолуола в присутствии 5бисуГьфа 1 а ндзрия втечение 10 час, отделяя 18 мн воды. К реакционнойсмеси добавляют 126 г (1 экнивэднГсГГ +10% избыГкд) смеси кислот (см. пример ), ЛродолждютэтерификациГо в течение 8 час, отделяя 18 мя воды,обраоагываГот подобно примеру 1 и по.учаюГ ОГОжш,й эфир с иясмагической яэкосГью 6,3 и 5,8 естГрГ 38 иГ соогвеГОГ сно: ип,Гсксом вязкости21; эа Г 36 оС; Г.ясп. 23("С.р и м е р 5. Как в примере 4, нреГоириГе 1 ГьноэГеГфГГГГГГруГО 208 г ( моль) , - лиметип,3.ГропГногиола 230 Гмоль) делаГгдикарбоновой киГзГоты в 1 л тоуоГГа в прису 1 ствии 6 гбисуГГьфаГа лаГряя, затем добавляю 252(2эквивалента 0% избытка) смеси кисло 1, полученяой в Гримере 1, згерифицируют до конца иполучГнот сложный эфир с кинематической вяз.костью 79 и 9,8 сст при 38 и 99 С соозветственГГО;оиндексом вязкости 111; т. заст 51 С;т.всГ. 234 Г,П р и м с р 6, Как в примере 1, окисляютш"кГГОГексап укт реакции промывают воднымраствором едк, с патра, подкисляют водную фазусерной кисл: .экстра ируют МЭК, упариваютэкстракт, пере яют остаток в вакууме (3 мм)при темпе раГур; парах до 180 С и получают смеськислот с кислотн. Гм числом 401.36 г ( моль) пентаэритрита этерифищГруют 670 г (4 эквивалента + 20 Я избытка)полученной смеси кислот в 500 мл толуола в при.561519 10 Формула изобретения 25 Составитель Л, Иванова Техред М. Левицкая Редактор Т. Шарганова Корректор А, Власенко Эаказ 1693/161 тираж б 51 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сутствии 3,5 г и-толуолсульфоиовой кислотът как в примере 1, и получают масло кинематической вязкостью 60,8 и.86 сст при 38 и 99 С соответственно:о индексом вязкости 125; т. эаст, -46 С;т,всп. 236 С.П р и м е р 7, Циклогексан окисляют воздухом при повышенном давлении в присутствии борной кислоты, продукты реакции промывают водой для удаления борной кислоты и затем разбавленным водным щелочным раствором. Щелочный раствор экстрагируют МЭК, подкисляют серной кислотой и экстрагируют МЭК. После удаления растворителя из экстракта получают смесь кислот с кислотным числом 187.Как в примере 1, из 599 г (2 эквивалента) полученной смеси кислот и 273 г "(2 моль + 5% избытка) 2-этилгексанола в 400 мл толуола в при. сутствии 3 г и-толуолсульфоновой кислоты получают масло с кинематической вязкостью 58 и 8,5 сст при 38 и 99 С соответственно; индексом вязкости 130; т.заст. - 44 С; т.всл. 214 С,П р и м е р 8, Окисляют циклогексан, как в примере 1, Продукт реакции содержит, главным образом, непрореагировавший циклогексан, циклогексанол и циклогексанон. Кислые побочные продукты вымывают водным раствором щелочи, щедачной раствор подкисляют сернои кислотон и экстрагируют МЭК. Из экстракта после удаления МЗК и перегонки остатка в вакууме (3 мм) при температуре до 90 С получают смесь кислот, которая содержит, кроме п-карбоновых кислот, немного оксикарбоновой кислоты или лактоны и воду. Кислотное число 410; среднее количество атбмов углерода 5,3.Подобно примеру 1 при этерификации 136 г пентаэритрита 682 г, полученной смеси кислот в 300 мл толуола в присутствии 3,4 г п-толуол.сульфоновой кислоты получают масло с кинема. тичккои вязкостью 22,18 и 4,37 сст при 38 и 99 . соответственно; индексомвязкости 116;т,заст - 61 С; т.всп. 236 С.При использовании чистой смеси карбоновых кислот С 4 - Са с таким же средним количеством атомов 1/глв 1 тода, как указано выше, получают сложный эфир с кинематичесокой вязкостью 17.,82 и 3,79 сст при 38.и 99 С соответственно; индексом вязкости 113; т, заст.61 С; т, всп. 221 С.Таким образом, смазочные масла, полученные предлагаемым способом, по сравнению с известными маслами, имеют более высокую вязкость, что расширяет область их применения. Способ получения синтетического смазочного масла путем обработки многоатомного первичного спирта с 2-20 атомами углерода нли разветвленного моноспирта с 3-18 атомами утлерода кислотным компонентом с последующим выделением масла, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества масла, в качестве кислотного компонента используют побочный продук 1 окисления цнклоалкана с 6-12 атомами углерода в циклоалканол/никлоалканон.