CN106892834B

CN106892834B - 一种锂盐化合物及其制备方法

Info

Publication number: CN106892834B
Application number: CN201710146716.6A
Authority: CN
Inventors: 何锦源
Original assignee: GUANGZHOU DEXU CHEMICAL INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: Dexu new materials (Guangzhou) Co.,Ltd.
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2037-03-13
Also published as: CN106892834A

Abstract

本发明属于金属加工领域，尤其涉及一种锂盐化合物及其制备方法。本发明公开了一种锂盐化合物是通过酸类化合物，二乙醇胺，一水氢氧化锂反应得到的，本发明解决了现有技术的金属加工液不环保且防锈性、极压性能不佳的技术缺陷，提供的锂盐化合物不含磷元素，不会造成水体富营养化，减少用户因废水处理带来的成本；而且，本发明的化合物pH为8～9，在此pH范围内，大部分细菌不易增长，可延长本发明的使用周期，还避免了因pH过低导致的人体伤害及机器腐蚀问题；同时，本发明在环保的基础上具有良好的防锈性和极压性。

Description

一种锂盐化合物及其制备方法

技术领域

本发明属于金属加工领域，尤其涉及一种锂盐化合物及其制备方法。

背景技术

极压剂是指在高温、高压等极端苛刻条件下与摩擦副表面形成极压润滑膜的重载荷添加剂，用于难加工材料的切削、成形加工，也用于各种钢、铁的苛刻加工工艺如钻孔、攻丝、冷镦、拉拔等。

通常使用的极压剂，按照其成膜机理可分为以下两种：能和基体金属表面直接发生化学反应生成反应膜，这些化合物主要为：含硫(如硫化脂肪酸酯)或含氯(如氯代烷)的化合物、活性有机酯、金属硫化物、金属氯化物等，另外含磷化合物(如磷酯)也常使用。

由此可见传统的极压剂大多含有磷、硫、氯元素，因此容易污染环境，严重时会造成水体污染，同时，传统的极压剂大多只有极压性能，没有防锈能力，因此在加工金属材料时会腐蚀金属，影响金属加工质量。

因此，研发出一种环保、且防锈、极压性能良好的极压剂成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种锂盐化合物及其制备方法，用于解决现有技术极压剂不环保且防锈性不佳的技术缺陷。本发明提供了一种锂盐化合物，所述锂盐化合物的化学通式(I)或(II)所示结构如下：

其中，n为6-12的整数。

作为优选，所述n为8。

本发明还提供一种制备所述的锂盐化合物的方法，包括以下步骤：

步骤一，将酸类化合物与二乙醇胺反应，得产物一；所述酸类化合物为十烯基琥珀酸酐、十一烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、十三烯基琥珀酸酐、十四烯基琥珀酸酐、十五烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐、十烯基琥珀酸、十一烯基琥珀酸、十二烯基琥珀酸、十三烯基琥珀酸、十四烯基琥珀酸、十五烯基琥珀酸、十六烯基琥珀酸中的一种；

步骤二，将一水氢氧化锂与产物一反应，得出锂盐化合物。

作为优选，按重量份计，所述酸类化合物为50-65份；二乙醇胺为25-35份；一水氢氧化锂为10-15份。

作为优选，所述酸类化合物为十二烯基琥珀酸酐。

作为优选，所述步骤一反应时可添加触媒，按重量份计，所述触媒为0.5-2.5份。

作为优选，所述触媒选自六氢吡啶、二乙烯三胺中的一种或两种；所述触媒为六氢吡啶和二乙烯三胺时，六氢吡啶和二乙烯三胺质量比为1:(0.8-1)。

作为优选，所述触媒为六氢吡啶和二乙烯三胺质量比为1:1混合物。

作为优选，所述步骤一反应温度控制在90-110℃。

作为优选，所述步骤二中反应温度为50-65℃，所述反应时间为2-3小时。

作为优选，所述步骤一中产物一的酸值为140-170mg KOH/g，所述锂盐化合物的酸值为0～10mg KOH/g。

进一步的，本发明提供的锂盐化合物在金属加工中的应用。

进一步地，反应方程式如下，其中n为6-12的整数；

本发明公开的化合物中含有锂基，赋予了该化合物优异的机械安定性，增加锂盐化合物的防锈性，而且烷基的长短对防锈性也有一定的影响。本发明作为极压剂，在高温下，不与金属反应，其本身特殊的结构解决了现有技术的极压剂不环保且防锈性、极压性能不佳的技术缺陷，本发明提供的锂盐化合物不含磷、硫、氯元素，不会造成水体富营养化，减少用户因废水处理带来的成本；而且，本发明的化合物pH为8～9，在此pH范围内，大部分细菌不易增长，可延长极压剂的使用周期，还避免了因pH过低导致的人体伤害及机器腐蚀问题；同时，本发明提供的锂盐化合物在环保的基础上还具有良好的防锈性和极压性。

具体实施方式

本发明提供了一种锂盐化合物及其制备方法，用于解决现有技术极压剂不环保且防锈性不佳的技术缺陷。

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。

为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种锂盐化合物及其制备方法，进行具体地描述。

酸值检测方法：《GB/T 6365-2006表面活性剂游离碱度或游离酸度的测定滴定法》。

烯基琥珀酸酐购买自美国凡特鲁斯公司或者德国巴斯夫公司；其他试剂为市售。

实施例1

1)、将50重量份十二烯基琥珀酸酐投入到加热搅拌的100L不锈钢反应釜中预热升温至80℃；

2)、将1重量份的触媒A(六氢吡啶与二乙烯三胺质量比为1:1的混合物)投入到已经预热好的反应釜中搅拌混合均匀；

3)、将35重量份二乙醇胺，缓慢投入到反应釜中进行反应，投料过程控制流速，前5分钟投入17.5重量份的二乙醇胺，反应温度提升到100-105℃之间，再将进料阀门关小，剩余17.5重量份控制流速在0.5重量份/min缓慢流入反应釜内，反应温度控制在103℃，保温反应1小时；

4)、将反应釜内物质滴定做酸值检测，至酸值两次时隔10分钟不再下降为止。酸值在153mgKOH/g，开始降低体系温度至50℃；

5)、将15重量份一水氢氧化锂缓慢投入到高速搅拌的反应釜中反应，控制温度在50-65℃，保持反应2-3小时，检测体系酸值，待酸值小于5mgKOH/g并时隔10分钟不再下降，即可判断反应终点；

6)、直接出料为十二烯基琥珀酸二乙醇酰胺锂盐。

实施例2

1)、将65重量份十二烯基琥珀酸投入到加热搅拌的100L不锈钢反应釜中预热升温至80度；

2)、将2.5重量份的触媒A(六氢吡啶与二乙烯三胺质量比为1:1的混合物)投入到已经预热好的反应釜中搅拌混合均匀；

3)、将35重量份二乙醇胺，缓慢投入到反应釜中进行反应，投料过程控制流速，前5分钟投入17.5重量份的二乙醇胺，反应温度提升到140℃，再将进料阀门关小，剩余17.5重量份控制流速在0.5重量份/min缓慢流入反应釜内，反应温度控制在145℃，保温反应1小时；

4)、将反应釜内物质滴定做酸值检测，至酸值两次时隔10分钟不再下降为止。酸值在153mgKOH/g，开始降低体系温度至50度；

6)、直接出料为十二烯基琥珀酸二乙醇酰胺锂盐。

实施例3

1)、将60重量份十二烯基琥珀酸酐投入到加热搅拌的100L不锈钢反应釜中预热升温至80度；

2)、将0.5重量份的触媒A(六氢吡啶与二乙烯三胺质量比为1:1的混合物)投入到已经预热好的反应釜中搅拌混合均匀；

4)、将反应釜内物质滴定做酸值检测，至酸值两次时隔10分钟不再下降为止。酸值在153mg KOH/g，开始降低体系温度至50度；

5)、将10重量份氢氧化锂缓慢投入到高速搅拌的反应釜中反应，控制温度在50-65℃，保持反应2-3小时，检测体系酸值，待酸值小于5mg KOH/g并时隔10分钟不再下降，即可判断反应终点；

6)、直接出料为十二烯基琥珀酸二乙醇酰胺锂盐。

实施例4

1)、将中间体十二烯基琥珀酸二乙醇酰胺85重量份投入到100L的反应釜内升温至50℃。

2)、将15重量份一水氢氧化锂缓慢投入到高速搅拌的反应釜中反应，控制温度在50-65℃，保持反应2-3小时，检测体系酸值，待酸值小于5mg KOH/g并时隔10分钟不再下降，即可判断反应终点。

3)、直接出料为十二烯基琥珀酸二乙醇酰胺锂盐。

实施例5

1)、将54.6重量份十二烯基琥珀酸投入到加热搅拌的100L不锈钢反应釜中预热升温至110℃；

2)、将0.6重量份的触媒(六氢吡啶与二乙烯三胺质量比为1:1的混合物)投入到已经预热好的反应釜中搅拌混合均匀。

3)、将33.4重量份二乙醇胺，投入到反应釜中进行反应，反应温度提升到140-150度之间，反应温度控制在145℃，保温反应2小时。减压排出水分

4)、将反应釜内物质滴定做酸值检测，至酸值两次时隔10分钟不再下降为止。酸值在148mgKOH/g，开始降低体系温度至50℃。

5)、将11.4重量份一水氢氧化锂缓慢投入到高速搅拌的反应釜中反应，控制温度在50-65℃，保持反应2-3小时，检测体系酸值，待酸值小于5mgKOH/g，并时隔10分钟不再下降，即可判断反应终点；

6)、直接出料即为十二烯基琥珀酸二乙醇酰胺锂盐。

实施例6：铸铁屑防锈试验

1、实验仪器和药品：培养皿、直径70mm的滤纸、刻度滴管铸铁屑GG25；

2、防锈实验采用实际应用浓度进行，因此需要先把实施例与对比例制备成浓缩液后在稀释成工作液进行；制备实施例与对比例的浓缩液液，组分如下：

表1实施例和对比例防锈浓缩液

含量(wt％)

实施例1

对比例1

对比例2

对比例3

对比例4

葵二酸

三乙醇胺

水

浓缩液A

5％

4％

20％

余量

浓缩液B

5％

4％

20％

余量

浓缩液C

5％

4％

20％

余量

浓缩液D

5％

4％

20％

余量

浓缩液E

5％

4％

20％

余量

制备好浓缩液后，再用98wt％的水把2wt％的浓缩液稀释成2％的工作液，分别标记为工作液A～E；用95wt％的水把5wt％的浓缩液稀释成5％的工作液，分别标记为工作液A～E；

其中，对比例1为常用黑色金属防锈剂三乙醇胺硼酸酯(市售)；对比例2为常用水性润滑防锈剂油酸二乙醇酰胺硼酸酯(市售)；对比例3为常用水性极压润滑剂油酸二乙醇酰胺磷酸酯(市售)；对比例4为常用水性极压剂醇醚磷酸酯(市售)；由于实施例1-5为使用不同方法制备同一种化合物，因此实施例1-5的效果相似，因此，只用了实施例1做此试验。

3、试验过程：取滤纸放入培养皿内，称量GG25铸铁屑2g±0.1g，散布于滤纸上，移取步骤2配置的工作液各2ml，使所有的铁屑润湿，盖上培养皿在18-28℃2小时(一般不超过2小时10分钟)，除去铸铁屑，用自来水冲洗，滤纸在丙酮液中浸5s，室温(18℃-28℃)自然干燥。

3、结果判断。

表1防锈试验的锈等级

锈等级	意义	滤纸上观察结果
			0	无锈蚀	无锈点。
1	微量锈蚀	最多3个锈点，且无大于1平方毫米的锈点。
			2	轻微锈蚀	锈蚀面积小于1份，但比1级的锈点多或大。
3	中等锈蚀	锈蚀面积1-5份。
			4	严重锈蚀	锈蚀面积大于5份。

表2铸铁屑防锈性试验最终结果对比

如表2所示，防锈性试验结果说明：工作液A(实施例1)的防锈效果最佳，防锈性能比市售的防锈剂(工作液B和C)还好，市售的润滑剂和极压剂基本没有防锈效果。

实施例7极压试验

采用四球机试验法(GB/T3142和SH/T0204)测定实施例6中的浓缩液A-E的极压性能。操作前，用95wt％的水和5wt％的浓缩液稀释成5％的工作液，分别标记为工作液A～E。

表3实施例与对比例极压性能的比较

如表3所示，工作液A(实施例1)的最大无卡牙负荷(PB)达到126kg，比市售的极压剂(工作液D)80kg和市售润滑剂(工作液E)63kg的最大无卡牙负荷(PB)都要高，也远远比市售防锈剂(工作液B和C)高得多。

综上所述，本发明提供的锂盐化合物不但具有良好的极压性，还具有卓越的防锈性，解决了现有技术的极压剂不环保，且防锈性、极压性不佳的技术缺陷，本发明提供的锂盐化合物不含磷、硫、氯元素，不会造成水体富营养化，减少用户因废水处理带来的成本；而且，本发明的化合物pH为8～9，在此pH范围内，大部分细菌不易增长，可延长本发明的使用周期，还避免了因pH过低导致的人体伤害及机器腐蚀问题，因此，本发明的锂盐化合物可替代极压剂和防锈剂。

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

1.一种锂盐化合物，具有式(I)或(II)所示结构：

所述n为8。

2.一种权利要求1所述的锂盐化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将酸类化合物与二乙醇胺反应，得产物一；所述酸类化合物为十二烯基琥珀酸酐或十二烯基琥珀酸；

步骤二，将一水氢氧化锂与产物一反应，得出锂盐化合物。

3.根据权利要求2所述的锂盐化合物的制备方法，其特征在于，按重量份计，所述酸类化合物为50-65份；二乙醇胺为25-35份；一水氢氧化锂为10-15份。

4.根据权利要求2所述的锂盐化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一反应时添加触媒，按重量份计，所述触媒为0.5-2.5份。

5.根据权利要求4所述的锂盐化合物的制备方法，其特征在于，所述触媒选自六氢吡啶、二乙烯三胺中的一种或两种；所述触媒为六氢吡啶和二乙烯三胺时，六氢吡啶和二乙烯三胺质量比为1:(0.8-1)。

6.根据权利要求2所述的锂盐化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一反应温度控制在90-110℃。

7.根据权利要求2所述的锂盐化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤二中反应温度为50-65℃，所述反应时间为2-3小时。

8.根据权利要求2至7任意一项所述的锂盐化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一中产物一的酸值为140-170mg KOH/g，所述锂盐化合物的酸值为0～10mg KOH/g。

9.根据权利要求1所述的锂盐化合物和权利要求2～8任意一项所述的制备方法制得的锂盐化合物在金属加工中的应用。