一种全生物基润滑油及制备方法和应用与流程

本发明涉及一种全生物基润滑油及制备方法和应用，尤其涉及一种以鼠李糖废液为原料制备全生物基润滑油的方法。

背景技术：

1、鼠李糖又称6-脱氧-l-甘露糖，是一种广泛存在于植物的多糖、糖苷、植物胶和细菌多糖中的一种物质。其甜度为蔗糖的33％，可用来测定肠道的渗透性，可用作甜味剂，还可用于生产香精香料，可食用。

2、鼠李糖合成的传统路线是使用桃胶或槐米为原料合成，但是由于原料桃胶或槐米天然来源，价格不稳定，并且路线复杂，导致该路线产品成本高。而采用鼠李糖脂水解的方法来得到鼠李糖是一种有前途的工业化路线，但是由于该路线存在鼠李糖脂水解制得鼠李糖的时候，会产生一股油相废液无法处理，限定了鼠李糖脂合成鼠李糖路线的发展。该股鼠李糖废液中一般包含大量的羟基烷基酸，如3-羟基癸酸二聚体、3-羟基癸酸、3-羟基辛酸等。因此，急需开发鼠李糖废液的再利用，提高鼠李糖脂制备鼠李糖路线的工业化竞争力。

3、润滑油是指用在各种类型汽车、机械设备上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体或半固体润滑剂，主要起润滑、辅助冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，是一种重要的化学品。工业润滑油的种类很多，根据基础油的不同，可以分为矿物基础油、合成基础油和生物基础油，其中的生物基润滑油由于可以减少碳排放，在环保上具有明显的优势，是目前研发的热点。但是目前同时具有环保、高效和节能优点的生物基润滑油结构种类仍然比较少，从天然来源寻找新结构的生物基润滑油是目前研究的难点和热点。

4、总之，开发一种具有环保、高效和节能优点的新结构的全生物基润滑油并且可简单合成具有重要的意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种全生物基润滑油及应用，其具有3-羟基癸酸二聚体酯结构，具有良好的润滑效果，可用于航空涡轮发动机润滑油、航空液压油、精密仪器仪表油、汽车发动机油等领域。

2、本发明目的还在于提供一种上述全生物基润滑油的制备方法，旨在通过鼠李糖废液制备所述全生物基润滑油，一方面可以对鼠李糖生产过程中的油相废物进行再利用，降低废液处理成本，增加产品附加值，另一方面制备出一种全新结构的全生物基润滑油。

3、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

4、第一方面，本发明提供一种全生物基润滑油，为3-羟基癸酸二聚体酯类化合物，其具有如下式i所示的结构：

5、

6、其中，r为c1-c12的烷基、c3-c12的环烷基或带有取代基的c3-c12环烷基，优选c1-c5的烷基、c5-c7的环烷基或带有取代基的c5-c7环烷基；

7、所述带有取代基的c3-c12环烷基的取代基为c1-c8烷基、c1-c8的烷氧基、卤素、硝基、酯基、氰基中的一种或多种。

8、本发明中，所述全生物基润滑油以鼠李糖废液为原料制备。

9、第二方面，本发明提供一种上述全生物基润滑油的制备方法。由鼠李糖废液为原料制备得到。本领域技术人员应理解，该制备方法只是本发明具有上述式i结构特征的全生物基润滑油产品来源方式的一种示例性说明，但不构成任何的限制。

10、在一个优选的方案中，本发明提供一种式i所示全生物基润滑油的制备方法，以鼠李糖废液为原料，包括以下步骤：

11、1)将包含3-羟基癸酸的鼠李糖废液与带水剂混合，酸性催化剂作用下进行反应，制得含有3-羟基癸酸二聚体的溶液；

12、2)步骤1)含有3-羟基癸酸二聚体的溶液蒸发浓缩除去带水剂得粗品，然后加入醇类化合物进行酯化反应，得到所述全生物基润滑油。

13、本发明中，步骤1)所述鼠李糖废液包含3-羟基癸酸，以废液总质量计，所述3-羟基癸酸的含量为5-20wt％，例如5、8、10、13、16、20wt％；

14、优选地，所述鼠李糖废液的质量百分含量组成包括：3-羟基癸酸二聚体65-90％，例如65、70、75、80、85、90％，3-羟基癸酸5-20％，例如5、8、10、13、16、20％，鼠李糖脂2-5％，例如2、3、4、5％，其他组分3-10％，以废液总质量为100％计。本发明中鼠李糖废液主要来源于鼠李糖脂水解制备鼠李糖的工业化路线，该路线会产生一股无法处理的油相废液，其中一般包含大量的羟基烷基酸，如3-羟基癸酸二聚体、3-羟基癸酸、3-羟基辛酸等。

15、本发明中，步骤1)所述带水剂选自烷烃和/或芳烃中的至少一种，优选c1-c40的烷烃和/或c6-c12的芳烃中的至少一种，更优选石油醚、环己烷、苯、甲苯中的至少一种，进一步优选环己烷和/或甲苯；

16、所述带水剂用量为鼠李糖废液质量的1-50倍，例如1、5、10、20、30、40、50倍，优选2-5倍。

17、本发明中，步骤1)所述酸性催化剂选自硫酸、硝酸、盐酸、醋酸、甲酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸中的至少一种，优选醋酸；

18、所述酸性催化剂用量为鼠李糖废液质量的0.001-1倍，例如0.001、0.01、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1倍，优选0.005-0.01倍。

19、本发明中，步骤1)所述反应，条件为：反应温度35-130℃，例如35、50、70、90、110、130℃，优选85-115℃；反应时间1-18h，例如1、4、8、12、16、18h，优选4-6h。

20、本发明中，步骤2)所述蒸发浓缩除去带水剂的条件为：采取减压蒸馏的方式，体系压力为10-700hpa，例如10、100、300、500、700hpa，优选20-250hpa；体系温度为30-140℃，例如30、35、50、70、90、110、130、140℃，优选40-80℃。

21、本发明中，步骤2)所述醇类化合物选自甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、异丙醇、异丁醇、异戊醇、环戊醇、环己醇等中的至少一种，优选甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇；

22、所述醇类化合物用量为粗品质量的1-50倍，例如1、5、10、20、30、40、50倍，优选2-5倍。

23、本发明中，步骤2)所述酯化反应，条件为：反应温度60-200℃，例如60、90、120、150、180、200℃，优选80-100℃，反应时间1-18h，例如1、4、8、12、16、18h，优选2-5h。

24、具体的，本发明上述制备方法，是以鼠李糖生产过程中产生的鼠李糖废液为原料，以烷烃或芳烃为带水剂，在酸性催化剂的作用下，将体系中的3-羟基癸酸转化为3-羟基癸酸二聚体，从而得到绝大部分为3-羟基癸酸二聚体的溶液；蒸发浓缩除去带水剂后，得到绝大部分为3-羟基癸酸二聚体的粗品，然后加入醇类化合物，继续在酸性催化剂的作用下发生酯化反应，得到全生物基润滑油3-羟基癸酸二聚体酯。

25、在本发明步骤2)所述酯化反应结束后，还包括室温、回收醇类化合物、精馏等后处理过程，为本领域常规操作，本发明没有特别要求。

26、第三方面，本发明还提供了上述全生物基润滑油在航空涡轮发动机润滑油、航空液压油、精密仪器仪表油、汽车发动机油等领域的用途。

27、与现有技术相比，本发明技术方案有益效果在于：

28、1)通过两步反应合成了一种具有全新结构的全生物基润滑油，该润滑油具有良好的润滑效果；

29、2)以鼠李糖废液为原料的制备方法，该方法均来自天然原料，为全生物基，更安全、更绿色，符合人们对天然润滑油的需求；

30、3)利用鼠李糖废液合成全生物基润滑油，不仅免除了废液处理成本，而且实现了废物再利用，提高了原子利用率，增加了鼠李糖产品的附加值。