离子液体催化合成生物基液压油的研究

论文摘要

液压油是重要的石化产品之一,在工业及民用等多个行业中有着极为广泛的应用,而传统的以矿物油为基础油的液压油流入环境,对环境构成较大危害,世界上一些国家已立法禁止在环境敏感地区使用生物降解性能不合要求的液压油。同时,石油资源正逐渐减少。为缓解能源压力和保护环境,研制和开发新型的、可生物降解的液压油代替矿物油具有重大的社会和经济意义。此外,合成酯类液压油还具有矿物型液压油无法相比的优良的高温性和低温性,良好的粘温性和热氧化稳定性,良好的润滑性和低挥发性,极好的化学稳定性和耐辐射性,生理无毒,可生物降解等优点,在航空、航天、军事、民用等领域得到广泛的应用。本文研究的可降解液压油基础油是三羟甲基丙烷油酸酯,主要合成工艺采用以离子液体为催化剂催化三羟甲基丙烷和油酸合成三羟甲基丙烷酯,主要研究结果如下：最佳工艺条件为：催化剂为离子液体,用量为12-15%；三羟甲基丙烷和油酸摩尔比为1.1：3；带水剂为二甲苯；反应温度在150-160℃；反应时间为4.0～5.0h；在此条件下油酸转化率可达98.5%。此工艺与阳离子交换树脂和对甲苯磺酸等传统酯化催化剂工艺相比,离子液体催化工艺具有酯化转化率高,流程简单,过程清洁等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 液压油的分类及发展历史
• 1.2 生物基液压油
• 1.2.1 生物可降解液压油标准
• 1.2.2 生物基液压油的种类
• 1.3 三羟甲基丙烷酯合成工艺
• 1.3.1 酯交换法
• 1.3.1.1 油酸到油酸甲酯再到TMPOE的酯交换
• 1.3.1.2 植物油到油酸甲酯再到TMPOE的酯交换
• 1.3.2 直接酯化有溶剂法
• 1.3.3 直接酯化无溶剂法
• 2·2H₂O为催化剂的无溶剂减压酯化'>1.3.3.1 SnCl₂·2H₂O为催化剂的无溶剂减压酯化
• 1.3.3.2 ZnO为催化剂
• 1.3.3.3 氧化亚锡为催化剂
• 1.3.3.4 固体氧化物和二元酸催化剂
• 1.3.3.5 对甲苯磺酸为催化剂
• 1.3.4 各种方法的优缺点
• 1.4 本课题意义及主要工作
• 1.4.1 课题研究意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 原料、试剂和仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 离子液体制备步骤
• 2.2.2 酯化合成工艺
• 2.2.2.1 酯化工艺
• 2.2.2.2 合成方法
• 2.3 分析计算方法
• 2.3.1 离子液体分析方法
• 2.3.1.1 色-质联用
• 2.3.1.2 热重分析
• 2.3.1.3 核磁共振
• 2.3.1.4 铜片腐蚀
• 2.3.2 产品分析方法
• 2.3.2.1 酸值的测定
• 2.3.2.2 红外表征
• 2.3.2.3 气相色谱分析
• 2.3.3 数据处理
• 第三章 离子液体的制备与酯化-工艺的研究
• 3.1 离子液体催化剂的制备与筛选
• 3.1.1 离子液体催化剂的制备
• 3.1.2 离子液体的筛选
• 3.1.2.1 根据油酸转化率
• 3.1.2.2 离子液体的热稳定性
• 3.1.2.3 腐蚀性试验
• 3.1.2.4 离子液体与其它Lewis酸的催化活性比较
• 3.1.2.5 离子液体催化酯化反应机理
• 3.2 TMPOE制备工艺的研究
• 3.2.1 带水剂种类对TMPOE制备的影响
• 3.2.2 催化剂用量对TMPOE制备的影响
• 3.2.3 反应温度对TMPOE产率的影响
• 3.2.4 醇酸比对TMPOE制备的影响
• 3.2.5 不同种类催化剂对TMPOE制备的影响
• 3.3 后处理方案的讨论
• 3.3.1 碱洗精制
• 3.3.2 溶剂萃取
• 3.3.2.1 萃取溶剂对酸值的影响
• 3.3.2.1 萃取溶剂分离时间
• 3.3.3 高温处理
• 3.3.4 吸附精制
• 3.3.5 试验中分布加药精制
• 3.4 本章小结
• 第四章 工艺工程放大
• 4.1 工业试验
• 4.2 工业生产试验
• 4.3 产品表征与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文（专利）
• 作者和导师简介
• 附件