聚α—烯烃在合成润滑油的应用

崔凯　杜欣桐

摘要：我国关于低黏度的聚α-烯烃的合成技术并不成熟，国外关于聚α-烯烃的合成技术已经被垄断。本文从聚α-烯烃的性能说起，介绍了聚α-烯烃的合成现状，概述了α-烯烃在合成润滑油领域的应用，并分析了各种生产技术的特点，旨在与提高我国关于聚α-烯烃的认识与应用。

关键词：聚α-烯烃；生产现状；生产应用

润滑油主要由基础油加上添加剂构成，顾名思义，基础油是润滑油的基础，基础油的质量直接决定了润滑油的质量优劣。基础油的制备可以从矿物质、动植物油中提取制备，但是由于从动植物油中提取制备的润滑油性质不稳定极易氧化，因此，这种方式逐渐被淘汰。常见的合成润滑油的方法是采用有机合成的方式制备。此种润滑油种类繁多，有烃类、有机酸之类、硅油以及磷酸酯类等。其中，以聚α-烯烃合成油性能最为良好，这引起了研究者的兴趣，使聚α-烯烃在合成润滑油方面的应用更加广泛。

一、聚α-烯烃概述

线性α-烯烃是一类直链烯烃，在分子末端仅含有一个不饱和双键，最为一种重要的有机化工合成中间体，α-烯烃在合成润滑油、洗涤剂、增塑剂等领域得到了广泛的应用。将线性α-烯烃应用于润滑油领域是近些年来最受关注的话题。通过α烯烃合成的润滑油与聚磷酸酯类以及酯类等相比具有良好的性能。传统的矿物质润滑油中，分子大小不一，使得润滑效果也不理想。利用α-烯烃合成润滑油的核心技术一直掌握在英、美等发达国家中，我国对合成润滑油的研究起步较晚，因此，当前国内的合成润滑油大多还依赖进口。近些年来，我国不断开展针对合成润滑油的研究，在生产方面取得了进步。

聚α-烯烃是最常见的合成润滑油的原料之一，聚α-烯烃在稳定性以及流动性方面均优于矿物油以及动植物油，因此，在多种较为高档的润滑油中得到了广泛的应用。通过化学手段，在α-烯烃的第一二位碳原子之间加入含有8-12个碳原子的双链碳链即可制成聚α-烯烃，此反应的机理是在催化剂的作用下，通过共聚反应加入氢达到饱和。聚α-烯烃抗氧化能力高，黏度指数高，性能温和，是制备润滑油的理想基础油。加之聚α-烯烃制备的润滑油无毒，环保、以及对皮肤的伤害性小等特点，聚α-烯烃已经成为众多高档润滑油中首选的基础油。

二、聚α-烯烃合成润滑油的生产现状

在早期，国外主要采用石蜡裂解法来生产α-烯烃，得到的混合α-烯烃大多在5-18个碳原子之间，这种方式制成的烯烃杂质含量较多，包括了大量的烷烃、烯烃以及芳烃杂质等。石蜡裂解法制备的聚α-烯烃通常是三聚体或者四聚体，制得的粗滤液需要经过一系列的去除杂质的过程，去除的杂质包括胶质、石蜡石灰以及残留的催化剂等。将粗滤液置于常减压塔中在320℃-340℃之间，蒸出前馏份，在减压塔中分馏出不同黏度的的润滑油馏份，将这些粗产品经过加氢精制，再加入不同成分得添加剂，即可得到不同要求的润滑油。这种工艺制备的润滑油质量参差不齐，受生产条件影响较大，且收率较低，黏度性能不稳定，这种工艺并没有得到认可。

目前，比较推崇的润滑油生产工艺是乙烯齐聚工艺，以乙烯齐聚物为原料通过加氢使其饱和，达到制备聚α-烯烃的目的。此种工艺需要选择相应的催化剂。乙烯齐聚物的纯度较高，加之严格的工艺条件，使得制备的聚α-烯烃产物的纯度较高，性能也更加温和，经测定，通过乙烯齐聚工艺制备的聚α-烯烃与石蜡裂解法制备的聚α-烯烃相比，在热氧化方面、低温性能以及黏度性质方面都具有优势，对各种添加剂感受性良好，可直接作为各种润滑油的基础油。由乙烯齐聚法制备的聚α-烯烃润滑油已经在世界各国的制造业、航空业、汽车业等得到了广泛的应用。但是目前，我国缺乏制备乙烯聚合物原料的设备，生产聚α-烯烃依旧以石蜡裂解法为主，但是这中工艺制得的润滑油纯度低，性能差。因此，研发乙烯齐聚技术，以其齐聚产物作为润滑油制备的原材料，是合成聚α-烯烃润滑油领域需要努力的方向。

三、聚α-烯烃合成油所需的催化剂体系

（一） Friedel Crafts催化剂

Friedel Crafts催化剂主要包括了三氟化硼催化剂、三氯化铝催化剂以及固载氯化铝催化剂等。三氟化硼催化剂在常温下是气体，在使用时需要与醇类、羧酸等制成络合物变为液态形式方可使用。直接使用三氟化硼气体作为催化剂对工业生产的压力要求比较大。在三氟化硼的催化下，通过调节反应条件，可以获得以乙烯为原料的齐聚物。氯化铝催化剂的原理是利用了阳离子聚合法，这种催化剂对原料的适应性强，操作起来比较简单，消耗的成本也较低。使用该催化剂制得的聚合油黏度指数较高，在各方面的性能也优于矿物质油制得的聚合油。使用氯化铝作为催化剂中最为不足的一点就是氯化铝具有腐蚀性，这导致在催化剂与目标产物进行分离时会产生大量的污水，限制了氯化铝催化剂的使用。研究发现，以三氯化铬以及硫酸镍作为助催化剂，氯化铝最为主催化剂，可以避免污水问题，且能够保持氯化铝催化剂的良好性能，这使其得到了广泛的应用。

（二）齐格勒一纳塔催化剂

齐格勒一纳塔催化剂是采用了烷基铝化合物以及金属钛的卤化物作为催化剂，用以进行α-烯烃的聚合反应。经过大量的实验证明，当金属钛与铝的比重小于1时，聚合物大多为高分子量的聚合物，当金属钛与铝的物质的量比逐渐升高时，产物的收率也逐渐提高。因此，在金属钛与铝的物质的量比在2-20之间时，可以得到大量的液态产物，通常工业制备中将这一比值控制在2-7之间。除此以外，研究表明，以六个碳原子的烯烃作为原料进行聚合是时，产物大多为固体聚合物。

四、总结

由聚α-烯烃作为原料合成的润滑油尽管成本偏高，但其各方面性能均优于石油裂解法制备的润滑油，目前，这一产品已经广泛的应用于各个领域中。我国目前还主要采用较为落后的石油裂解法制备α-烯烃，与国外相比有一定的差距。因此，需要加快研究脚步，提高国内的润滑油质量。

参考文献：

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（作者单位：沈阳奥吉娜化工有限公司）