PAO，是聚α-烯烴的簡稱，合成潤滑油有較多優點，其顯著特點粘度指數較高、低溫性能好以及高溫氧化安定性等而備受關注。α-烯烴中C8~C12的三、四聚體主要用來制PAO。改性的催化劑發展前景是十分可觀的，因為較高質量的合成潤滑油要求較好的工藝指標，而改性催化劑恰恰能保證這一點。用三氯化鋁作為催化劑對比采用改性三氯化鋁制得的齊聚產物粘度指數較高，分子量分布較窄，凝固點較低。本文嘗試用多元醇作為配位體對三氯化鋁進行改性，擬采用形成的絡合物作為催化劑，催化α-烯烴齊聚反應并利用氣相色譜儀對齊聚產物進行分離分析，找出齊聚反應所需較佳聚合工藝條件。

1實驗部分

1.1實驗原料和儀器

原料與試劑：1-癸烯(成都思天德生物科技有限公司，純度98%)、無水三氯化鋁（M=133.34，上海美興化工股份有限公司，分析純），丙三醇（分析純）、乙二醇（分析純）、氫氧化鈉溶液(質量分數為5%，實驗室自制)。

儀器：A2004NT(上海電子天平學儀器有限公司)、98-1-C型數字控溫電熱套(天津市泰斯特儀器有限公司)、電熱恒溫水浴鍋(浙江浦東儀表有限公司)、SP-6000氣相色譜儀(美國Varian公司)、N2000色譜工作站(浙江大學)、JJ-160W型機械攪拌器(深圳市沙頭角國華儀器廠)、HJ-2A數顯恒溫雙頭磁力攪拌器(江蘇金壇市雙捷實驗儀器廠)、100mL錐形瓶，分液漏斗，燒杯，試管，量筒等。

1.2齊聚反應步驟

稱取一定質量的原料烯烴（1-癸烯），通過1-癸烯的量計算無水三氯化鋁的量，再通過無水三氯化鋁的量計算多元醇的量。將稱量好的無水三氯化鋁和多元醇放入干燥錐形瓶中，在機械磁力攪拌器作用下滴入原料1-癸烯，經過固定反應時間、反應溫度后將聚合產物轉移到干燥而潔凈的分液漏斗。

1.3堿洗和水洗步驟

（1）將反應后得到的產物移入分液漏斗中，分多次少量的滴入氫氧化鈉溶液,至催化劑與反應體系完全分離后，將蒸餾水向產物中滴加，然后搖勻，靜止一段時間至分層。

（2）待水層明顯的析出后，上層的是產物，下層的是水層，對水層進行pH值的測定。反復進行水洗的操作，直至水層為中性(pH值為7)，操作停止，靜置一段時間，待水層全部析出，將水層分離出去，得到齊聚后的產物。

（3）將分離的齊聚產物移至事先干燥好的試管內，封存好待測。

（4）對1-癸烯齊聚產物有效分離之后的產品進行氣相色譜分析。

1.4收率的計算

原料1-癸烯的轉化率，將按照產物在氣相色譜儀上分析后得到的色譜圖數據來進行計算

2結果與討論

2.1三氯化鋁-丙三醇絡合催化1-癸烯齊聚反應條件的研究

丙三醇作為催化劑中的配位體，和三氯化鋁形成絡合物作為催化劑催化1-癸烯齊聚反應，研究出最佳工藝條件。考察三氯化鋁與配位體摩爾比、AlCl3摩爾分數、齊聚實驗時間、齊聚實驗溫度對原料轉化率的影響及產品收率分析。

2.2三氯化鋁/丙三醇的摩爾比對實驗產物收率分析

在充分攪拌下，于100mL干燥錐形瓶中，勻速滴加20mL1-癸烯，實驗條件如表1，考察三氯化鋁與配位體丙三醇的不同摩爾比的聚合產物分析，實驗結果如圖1。

從圖1顯示出，丙三醇與三氯化鋁的摩爾比在0.2~0.5之間時，產物的收率與摩爾比值是成正比的，兩者摩爾比確定在0.5時，聚α-烯烴合成油收率值最高，比值超過0.5，PAO產品收率開始出現下降趨勢。所以，丙三醇與三氯化鋁的摩爾比最佳值為0.5。
 

2.3三氯化鋁摩爾分數對產物收率分析

于100mL干燥錐形瓶中，在充分攪拌下，勻速滴加20mL1-癸烯，實驗條件如表2，考察三氯化鋁摩爾分數于2%~7%范圍之間的變化，烯烴齊聚產物分析情況，實驗結果如圖2。
 

從圖2可以看出：隨著三氯化鋁摩爾分數的增大，隨著三氯化鋁用量在2%~7%之間變化，明顯看出用量在4%時產物收率最大。三氯化鋁加入到一定量時，隨著加入量的增加，收率降低。形成此現象原因分析：（1）催化劑濃度偏大時，伴隨有部分沒有溶解完全的催化劑，實際參與反應的活性中心數量將低于加入的催化劑量；（2）在催化劑的活性過高時，剎時產生大量的齊聚產物會包裹在催化活性中心的周圍，屏蔽了部分活性中心；（2）隨著催化劑在齊聚反應中濃度的不斷增加，產物中產生大量的齊聚物，產物粘稠度也隨之增大，影響原料的傳質速率，最終確定催化劑量的選擇4%是最佳。

2.4反應時間對實驗產物收率分析

于100mL干燥錐形瓶中，在充分攪拌下，勻速滴加20mL1-癸烯，實驗條件如表3，考察不同的反應時間對實驗產物收率的影響，實驗結果如圖3。從圖3可得出，在齊聚反應過程中PAO產物收率先是上升隨之下降,此跡象表明：在反應前期，單體濃度均偏高，活性點較多，隨后反應容器內可供給參加反應的1-癸烯份數不斷的減少，導致催化劑活性衰減，收率提高緩慢。原料1-癸烯齊聚反應一般有兩個步驟：首先是原料的聚合反應；第二個步驟是原料和第一步的聚合產物繼續反應；反應初期的4h，產品主體大多是原料的聚合反應,反應后期的4h，齊聚反應的第二個步驟占據主體。綜合考慮，最佳反應時間是4h。
 

2.5反應溫度對實驗產物收率的分析

在充分攪拌下，于100mL干燥錐形瓶中勻速滴加20mL1-癸烯原料，實驗條件如表4，考察反應溫度對齊聚產品收率的影響（見圖4）以及產物組成分析情況(見表5)。
 

從圖4和表5可得出，溫度變化范圍為20～50℃之間時，產物收率隨齊聚反應溫度的升高逐漸增多；溫度高過50℃后明顯減小。出現這種現象的原因，由于分子接觸頻率增加伴隨高溫下的裂解，加快分解作用，反應產生的物質可能會把催化劑顆粒包覆住，致使催化劑活性降低，這就會影響主反應的進行，最終導致PAO產物收率的降低。因此，確定反應溫度為50℃為佳。
 

3結論

綜上所述，1-癸烯齊聚的最佳工藝條件如下：丙三醇/三氯化鋁(摩爾比)=0.5，三氯化鋁摩爾分數是4%，反應時間是4h，反應溫度是50℃，PAO合成油產物中二聚體、五聚體含量較少，有效的三聚體、四聚成分偏高，無裂解產品，產物收率較高為79.6%。