Способ получения алкенилсукцинимидов

Способ получения алкенилсукцинимидов

Реферат

Изобретение относится к области нефтехимического синтеза, в частности к способу получения алкенилсукцинимидов, и может быть использовано в качестве моющей и диспергирующей присадки в составе смазочных масел для уменьшения образования углеродистых отложений на деталях двигателей внутреннего сгорания.

Известен двухстадийный синтез сукцинимидных присадок из алкенилянтарного ангидрида и аминов, где на первой стадии малеиновый ангидрид реагирует при температуре 200-300°С с полиизобутиленом, образуя полиизобутиленянтарный ангидрид, который взаимодействует на второй стадии с полиамином (см. V.Kashmin //Chem. tech, 1990, 20, №4, С.242-247). Недостатком известного способа получения сукцинимида является проведение синтеза на первой стадии при высокой температуре (200-300°С), в результате чего наблюдается ухудшение качества алкенилянтарного ангидрида за счет частичного его разложения и образования побочных продуктов.

Наиболее близким к заявленному по сущности является способ получения алкенилсукцинимидов взаимодействием алкенилзамещенной янтарной кислоты или ее ангидрида (≥90% алкенильного заместителя, С_10-30) со смесью аминов в мольном соотношении 1:0,8÷1,5 при температуре 125-135°С в присутствии ароматического растворителя в течение 3,5 ч, после чего продукт фильтруют. На первой стадии алкилирование малеинового ангидрида проводят при 150-250°С в течение 15 ч. Для предотвращения помутнения добавляют до 10% (на алкенилсукцинимид) полигликольалкилфенолформальдегидную смолу. В качестве аминов используют смесь, содержащую 5-70% аминоэтилэтаноламина, 5-30% аминоэтилпиперазина, 0-25% триэтилентетрамина (ТЭТА), 0-20% гидроксиэтилпиперазина, 0-10% диэтилентриамина (ДЭТА), 10-15% олигомеров этих аминов (см. пат. США, МКИ С 10 L 1/18, С 10 L 1/22; РЖХ 16П213П, 1990). Недостатком известного способа является высокая температура 150-250°С на первой стадии синтеза и длительность процесса получения.

Задача изобретения - разработка способа получения алкенилсукцинимидов, упрощение технологического процесса и использование доступных производств.

Технический результат при использовании изобретения выражается в интенсификации производства, повышении качества продукции.

Вышеназванный результат получения алкенилсукцинимидов - присадок для моторных масел достигается особенностью способа получения алкенилсукцинимидов путем алкилирования малеинового ангидрида олефинами (с содержанием атомов углерода С_10-30) при повышенной температуре с последующим взаимодействием полученного алкенилянтарного ангидрида саминами в присутствии растворителя, особенность которого заключается в том, что алкилирование малеинового ангидрида осуществляют полиальфаолефином молекулярной массой 800-1000 или полиизобутиленом молекулярной массой 800-1000 в присутствии инициатора сначала при температуре 60-100°С в течение 0,5-1,0 ч, затем при 165-175°С в течение 3,5-4,5 ч при мольном соотношении полиальфаолефин (полиизобутилен): малеиновый ангидрид = 1:1-1,1 с последующей конденсацией полученного алкенилянтарного ангидрида в присутствии масла с 5-метил-1,4,7,10-тетраминодеканом или 8-метил-1,4,7,10,13,16-гексаминогексадеканом сначала при 30-58°С в течение 0,5-1,0 ч, затем при 136-145°С в течение 3,5-4,0 ч в мольном соотношении алкенилянтарный ангидрид:амин = 1-1,5:1. Кроме того, особенность заключается в том, что мольные соотношения полиальфаолефина (или полиизобутилена) и малеинового ангидрида, а также 5-метил-1,4,7,10-тетраминодекана (или 8-метил-1,4,7,10,13,16-гексаминогексадекана) берут равным 1:1,1 и 1-1,5:1 соответственно; в качестве инициатора используют перекись третичного бутила или метилэтилкетона в количестве 0,8-1,4% от веса исходных продуктов полиальфаолефина (или полиизобутилена) и малеинового ангидрида; в качестве масла используют индустриальные масла марки И-20А и И-40А (ГОСТ № 20799-88 с изм. 1-5).

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. В реактор, снабженный механической мешалкой, термометром, холодильником и капельной воронкой загружают 80 г (0,1 моль) полиальфаолефина (молекулярная масса 800), 9,8 г (0,1 моль) малеинового ангидрида, 0,7 г (0,8%) перекиси третичного бутила (0,8% от веса ПАО и МА), мольное соотношение ПАО: МА=1:1. Реакционную смесь перемешивают при 60°С в течение 1 ч и выдерживают при 165-170°С в течение 3,5 ч. Полученный алкенилянтарный ангидрид охлаждают до 50-70°С, смешивают с маслом И-20А в весовом соотношении 1:1, фильтруют (от механических примесей и гомополимеров). Раствор янтарного ангидрида в масле И-20А переводят в промежуточную емкость. Затем в реактор загружают 16,0 г (0,1 моль) 5-метил-ТЭТА, 16,0 г масла И-20А, перемешивают в течение 0,5 ч при комнатной температуре, затем температуру повышают до 55-58°С и при этой температуре дозируют раствор алкенилянтарного ангидрида в масле (мольное соотношение алкенилянтарного ангидрида: амина = 1:1), выдерживают при 135-140°С в течение 4 ч, охлаждают до 80-90°С, после чего к системе подключают вакуум и при 130-140°С (15-20 мм рт.ст.) отгоняют воду, затем содержимое реактора охлаждают до 50-80°С и фильтруют через суконный фильтр.

Получено 101,7 г (97,8%) алкенилсукцинимида. Образование имида подтверждается образованием эквимольного количества воды, данными ИК-спектров. На первой стадии присутствие малеинового ангидрида не обнаружено. Результаты испытаний на соответствие ТУ приведены в таблице.

Пример 2. В условиях примера 1 в реактор загружают 100,0 г (0,1 моль) ПАО с молекулярной массой 1000, 10,7 г (0,11 моль) МА, 1,5 г перекиси МЭК, мольное соотношение ПАО: МА = 1:1,1. Реакционную смесь нагревают до 80°С в течение 1 ч и выдерживают при 165-169°С в течение 4,5 ч, после чего охлаждают до 60-65°С, смешивают с 110,7 г масла И-40А (1:1), фильтруют и переводят содержимое реактора в промежуточную емкость. В реактор загружают 24,6 г (0,1 моль) 8-метил-ПЭГА, 24,6 г масла И-40А, перемешивают при 30-40°С в течение 1 ч и дозируют раствор алкенилянтарного ангидрида в масле И-40А (мольное соотношение алкенилянтарного ангидрида: амина = 1:1), выдерживают при 136-140°С в течение 3,5 ч. Затем отгоняют воду при 135-140°С и давлении 15-20 мм рт.ст. Смесь охлаждают до 60°С и фильтруют.

Получено 229,0 г (98,1%) имида. Результаты испытаний на соответствие ТУ приведены в таблице.

Пример 3. В условиях примера 1 в реактор загружают 90,0 г (0,1 моль) ПИБ с молекулярной массой 900, 10,3 г (0,105 моль) МА, 1,1 г ПДТБ, мольное соотношение ПИБ: МА = 1:1,05. Реакционную смесь нагревают до 100°С в течение 0,5 ч и выдерживают при 166-169°С в течение 3,5 ч, затем содержимое реактора охлаждают до 70°С, смешивают с 100 г масла И-20А (1:1), фильтруют и переводят содержимое реактора в промежуточную емкость. В реактор загружают 16,0 г (0,1 моль) 5-метил-ТЭТА, 16,0 г масла И-20А, перемешивают при 50-55°С в течение 0,5 ч и дозируют раствор алкенилянтарного ангидрида в масле (мольное соотношение алкенилянтарного ангидрида:амина = 1:1), выдерживают при 135-145°С в течение 4 ч. Затем отгоняют воду при 135-140°С и давлении 15-25 мм рт.ст. Смесь охлаждают до 60°С и фильтруют.

Получено 112,4 г (98,2%) продукта. Результаты испытаний на соответствие ТУ приведены в таблице.

Пример 4. В условиях примера 1 в реактор загружают 120 г (0,15 моль) ПАО с молекулярной массой 800, 14,7 г (0,15 моль) МА, 1,95 г (1% от суммарного веса ПАО и МА) ПДТБ, мольное соотношение ПАО:МА = 1:1. Реакционную смесь нагревают до 60°С в течение 1 ч и выдерживают при 165-170°С в течение 4 ч, затем содержимое реактора охлаждают и растворяют в 90 г масла И-40А, фильтруют и переводят содержимое реактора в промежуточную емкость. Затем в реактор загружают 24,6 г (0,1 моль) 8-метил-ПЭГА, 24,6 г масла И-40А, перемешивают при 60°С в течение 1 ч и дозируют 134,7 г (0,15 моль) алкенилянтарного ангидрида в масле (мольное соотношение алкенилянтарного ангидрида:амина = 1,5:1). Реакционную смесь выдерживают при 131-140°С в течение 3,5 ч, затем производят отгон воды при 135-140°С (15-20 мм рт.ст.). Смесь охлаждают до 60-70°С и фильтруют.

Получено 151,0 г (95,9%) алкенилсукцинимида. Результаты испытаний на соответствие ТУ приведены в таблице.

Пример 5. В условиях примера 1 в реактор загружают 90,0 г (0,1 моль) ПАО с молекулярной массой 900, 9,8 г (0,1 моль) МА, 0,5 г (0,5% от веса исходных веществ) ПДТБ, мольное соотношение ПАО:МА = 1:1. Реакционную смесь нагревают до 180-185°С в течение 3 ч, затем содержимое реактора охлаждают до 60°С, смешивают с маслом И-20А в весовом соотношении 1:1, фильтруют и переводят содержимое реактора в промежуточную емкость. После чего в реактор загружают 16,0 г (0,1 моль) метил-ТЭТА, 16,0 г масла И-20А, алкенилянтарный ангидрид перемешивают при комнатной температуре и выдерживают при 150°С в течение 5 ч. Мольное соотношение янтарного ангидрида и амина берут равным 1:1. Смесь охлаждают и фильтруют.

Получено 87,6 г (84,3%) продукта. Результаты испытаний на соответствие ТУ приведены в таблице.

Пример 6. В условиях примера 1 в реактор загружают 88,0 г (0,11 моль) ПАО, 9,8 г (0,1 моль) МА, 1,95 г (2% от веса исходных соединений) ПДТБ, мольное соотношение ПАО: МА = 1,1:1. Реакционную смесь нагревают до 140-150°С в течение 5 ч, затем содержимое реактора охлаждают до 70°С, смешивают с маслом И-20А в весовом соотношении 1:1, фильтруют и переводят содержимое реактора в промежуточную емкость. Для выполнения второй стадии работы в реактор загружают 24,6 г (0,1 моль) 8-метил-ПЭГА, 24,6 г масла И-20А, алкенилянтарный ангидрид в масле из первой стадии, перемешивают при комнатной температуре в течение 1 ч и выдерживают при 120-130°С в течение 5 ч, реакционную смесь охлаждают и фильтруют.

Получено 98,5 г (81,7%) продукта. Результаты испытаний на соответствие ТУ приведены в таблице.

Примеры 1-4 при условии выдерживания параметров процесса получения алкенилсукцинимидов подтверждают высокий выход 95,9-98,2% и соответствие результатов испытаний ТУ 38 101146-77 на сукцинимидные присадки.

Примеры 5-6 при условии отклонения от заявляемых параметров процесса получения алкенилсукцинимидов снижается выход (81,7-84,3%) и качество продукта (см. таблицу). Алкенилсукцинимиды по примерам 5-6 не соответствуют ТУ по следующим показателям: массовая доля активного вещества, температура вспышки и механические примеси.

ИК-спектры полученных алкенилсукцинимидов имеют полосы поглощения при 1720 см^-1 и 1780 см^-1, характерные для С=O группы в пятичленных имидах.

Таблица
Результаты испытаний алкенилсукцинимидов на соответствие ТУ 38 101146-77
Наименование показателей	Норма по ТУ 38 101146-77	Примеры
		№1	№2	№3	№4	№5	№6
Аминное число, мг HCl на 1 г присадки, не менее	20,0	26,8	29,9	36,7	40,6	24,6	60,2
Кислотное число, мг КОН на 1 г присадки, не более	4,0	2,1	2,2	2,6	2,3	3,4	3,2
Массовая доля азота в присадке, %, не менее	2,4	2,8	2,7	3,2	3,4	2,4	2,6
Массовая доля механических примесей, %, не более	0,06	0,01	0,03	0,05	0,02	0,09	0,08
Массовая доля воды, %, не более	0,1	0,01	0,04	0,08	0,06	0,07	0,09
Массовая доля активного вещества, %, не менее	40,0	44,7	49,3	50,4	42,5	36,1	38,9
Массовая доля свободных полиаминов, %, не более	0,2	0,1	0,08	0,09	0,15	0,19	0,18
Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не менее	160	176	186	170	180	157	155

1. Способ получения алкенилсукцинимидов путем алкилирования малеинового ангидрида олефинами (с содержанием атомов углерода С_10-30) при повышенной температуре с последующим взаимодействием полученного алкенилянтарного ангидрида с аминами в присутствии растворителя, отличающийся тем, что алкилирование малеинового ангидрида осуществляют полиальфаолефином молекулярной массой 800-1000 или полиизобутиленом молекулярной массой 800-1000 в присутствии инициатора сначала при температуре 60-100°С в течение 0,5-1 ч, затем при 165-175°С в течение 3,5-4,5 ч при мольном соотношении полиальфаолефин (полиизобутилен): малеиновый ангидрид = 1:1-1,1 с последующей конденсацией полученного алкенилянтарного ангидрида в присутствии масла с 5-метил-1,4,7,10-тетраминодеканом или 8-метил-1,4,7,10,13,16-гексаминогексадеканом сначала при 30-58°С в течение 0,5-1,0 ч, затем при 136-145°С в течение 3,5-4,0 ч в мольном соотношении алкенилянтарный ангидрид: амин = 1-1,5:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мольные соотношения полиальфаолефина (или полиизобутилена) и малеинового ангидрида, а также 5-метил-1,4,7,10-тетраминодекана (или 8-метил-1,4,7,10,13,16-гексаминогексадекана) берут равными 1:1,1 и 1-1,5:1 соответственно.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инициатора используют перекись третичного бутила или перекись метилэтилкетона в количестве 0,8-1,4% от веса исходных продуктов полиальфаолефина (или полиизобутилена) и малеинового ангидрида.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве масла используют индустриальные масла марок И-20А и И-40А.