CN101113383B - 一种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其原料的重量配比如下：合成酯类化合物基础油：90～95％，复合多功能添加剂：1.0～5.0％，纳米抗磨添加剂：1.0～5.0％；该生产方法是：首先将合成酯类化合物基础油加热到100～120℃，然后加入抗氧剂，并在100～120℃恒温搅拌1～2小时至固体完全溶解，然后加入防锈剂和破乳化剂，最后过滤成品待用；将合成酯类化合物基础油加热到60～80℃，然后加入复合多功能添加剂、纳米抗磨添加剂和抗泡剂，并在60～80℃恒温搅拌1～3小时停加热，取样分析后包装成品。本发明有益的效果是：极大提高了产品的高温使用性能、长期润滑性能，可大大延长液压系统的使用寿命和油品的换油期。

Description

一种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油及生产方法

技术领域

本发明涉及液压油领域，主要是一种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油及生产方法，适用于冶金、汽车制造、矿山、电厂等与明火接触易发生火灾的液压系统。

背景技术

自20世纪80年代纳米材料问世以来，因其在电、力、磁、热、光及化学和腐蚀学领域表现出的特性，纳米材料的研究和应用范围正在不断扩展。在润滑油和润滑脂领域，由于纳米润滑材料具有比表面积大、扩散性好、易烧结、熔点低等特点，以纳米材料为基础制备的新型润滑材料应用于摩擦系统中，将以不同于传统添加剂的作用方式发挥抗磨减摩的作用，这种新型润滑材料不仅可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦系数，减少磨损，而且还可以对摩擦表面进行一定程度填补和修复，起到自修复作用。因此纳米润滑添加剂的研究与应用已经成为国内外润滑油脂研究者研究的重要课题。

液压油在液压系统中的作用是传递动力、对液压系统中摩擦部位进行润滑、防锈抗腐蚀、冷却、密封等。随着现代液压技术不断向高压、高速、大功率、高效率和小型化方向发展，特别是目前人们对赖以生存的环境的要求愈来愈高，液压系统对所使用的液压油提出了更高的要求，从而也促进了液压油的发展。

液压油通常分为普通液压油、抗磨液压油、抗燃液压油或阻燃液压油等，作为液压油主要系列的抗燃液压油或阻燃液压油随着现代工业技术的不断发展也得到了不断发展。70年代以前，各国主要致力于开发氯代烃型、磷酸酯型抗燃液压油、含水型乳化液(W/O型或O/W型)和水-乙二醇型抗燃液压油，虽然这些抗燃液压油目前仍然是抗燃液压油主体，但因受到使用温度、操作压力、材料适应性、安全性和环保等因素的限制，已经不能完全满足现代化工业的要求。如含水型抗燃液压油最高使用温度仅为55℃，使用压力最高为10MPa，水-乙二醇型抗燃液压油最高使用温度仅为65℃，最高使用压力也只能达到20MPa，而氯代烃型、磷酸酯型抗燃液压油虽然使用温度和使用压力较含水型抗燃液压油高，但其环保性能差(如氯代烃型抗燃液压油在国外已经被禁止使用)和使用成本高，限制了大量使用。因此国外研究开发了新一代环保型抗燃液压油-可生物降解的酯型抗燃液压油，此种液压油具有良好的润滑性、抗燃性和高温性能，能满足高温、高压液压系统的润滑要求。同时还具有较合适的价格和可生物降解等优点，因此得到了广泛应用。

然而，目前使用的酯型抗燃液压油就其配方技术而言，使用的抗磨极压的添加剂主要有两种类型，一类是二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)型，另一类是二烷基二硫代磷酸脂肪胺酯或盐，这些抗磨极压的添加剂的共同特点是都为有机化合物且含有硫和磷元素，在实际使用过程中，这类添加剂会出现受热分解、产生酸性物质等问题。这些问题的直接结果是：

(1)添加剂消耗快。因为添加剂高温性能差，在温度达到80度以上时就会分解，使添加剂的有效成分在成品中浓度很快降低，油中的添加剂消耗快。

(2)易造成液压系统的金属腐蚀。由于含硫含磷的化合物受热分解时，会产生酸性物质，这些酸性物质会与金属发生反应，从而产生金属腐蚀问题。

(3)液压系统摩擦部位磨损快。由于抗磨极压添加剂受热分解消耗快，使得液压系统摩擦部位很难保证良好的润滑，从而导致液压系统摩擦部位磨损快，设备寿命短。

(4)液压油换油周期短，油品使用成本高。由于抗磨极压添加剂受热分解消耗快，要确保液压系统摩擦部位的良好润滑，就必须频繁的补加或更换新油，以确保油品中有足够的起润滑作用的添加剂，保证液压系统的良好润滑。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术的不足，而提供一种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油及生产方法，极大提高了产品的高温使用性能、长期润滑性能，可大大延长液压系统的使用寿命和油品的换油期。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其原料的重量配比如下：合成酯类化合物基础油：90～95％，复合多功能添加剂：1.0～5.0％，纳米抗磨添加剂：1.0～5.0％；其中合成酯类化合物基础油为动物或植物油酸的三羟甲基丙烷酯(即：三羟甲基丙烷油酸酯)、动物或植物油酸的季戊四醇酯(即：季戊四醇油酸酯)、动物或植物油酸的新戊二醇复酯(即：油酸新戊二醇复酯)中的一种、两种或三种的混合物，其技术指标为：40℃运动粘度40～1500mm²/s，闪点不低于300℃，酸值不大于3mgKOH/g油，倾点-35～-15℃。纳米抗磨添加剂是油溶性纳米金属添加剂、油溶性纳米无机盐以及它们的复合物；复合多功能添加剂由抗氧剂、防锈剂和破乳化剂组成。

本发明所述纳米抗磨添加剂是油溶性纳米金属添加剂、油溶性纳米无机盐以及它们的复合物，其重量百分含量如下：油溶性纳米金属铜抗磨添加剂：0～5％，油溶性纳米碳酸钙抗磨添加剂：0～5％。其中油溶性纳米金属铜添加剂是由市售纳米金属铜(纯度99.9％，规格为25nm)经表面改性、分散等处理而成的稳定透明液体。油溶性纳米碳酸钙添加剂是由纳米碳酸钙(纯度99.9％，规格30nm)表面改性、经分散等处理而成的稳定透明液体。

本发明所述的复合多功能添加剂中加入合成酯类化合物基础油，合成酯类化合物基础油是三羟甲基丙烷油酸酯或季戊四醇油酸酯，各组分含量的重量百分比是：

抗氧剂：                  35～50％

防锈剂：                  10～23％

破乳化剂：                5.0～10％

合成酯类化合物基础油：    5～15％。

本发明所述的抗氧剂为胺型抗氧剂、酚型抗氧剂，具体为二异辛基二苯胺、苯基-1-萘胺、苯基-2-萘胺或2，6-二叔丁基对甲酚，其加入量为总油重量的0.3～3％。

本发明所述的防锈剂为中性二壬基萘磺酸钡(T705A)、碱性二壬基萘磺酸钡(T705)、12-烯基丁二酸(T746)或石油磺酸钡(T702)，其加入量为总油重量的0.1～1.0％。

本发明所述的破乳化剂为T1001或美国LUBRIZOL公司LZ5957，其加入量为总油重量的0.01～1.0％。

本发明可以在上述的原料中外加抗泡剂，其加入量为总油重量的0.001～0.3％，所述的抗泡剂为硅油型抗泡剂(T901)或非硅型抗泡剂。

本发明所述的这种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油的生产方法，主要步骤如下：

1)、复合多功能添加剂的生产：首先将合成酯类化合物基础油加入反应釜中，加热到100～120℃，然后加入抗氧剂，并在100～120℃恒温搅拌1～2小时至固体完全溶解，停加热，然后加入防锈剂和破乳化剂，搅拌1小时，最后过滤成品待用；

2)、含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油的生产：首先将合成酯类化合物基础油加入反应釜中，加热到60～80℃，然后加入复合多功能添加剂、纳米抗磨添加剂和抗泡剂，并在60～80℃恒温搅拌1～3小时停加热，取样分析，质量达到指标后包装成品。

本发明有益的效果是：

(1)在酯型阻燃液压油中引入了纳米抗磨添加剂；

(2)本发明的酯型阻燃液压油具有更长的使用寿命；

(3)换油期显著延长，油品使用成本低；

(4)长期抗磨性能突出，设备使用寿命可显著延长；

(5)不含传统的硫磷型抗磨添加剂，不易腐蚀金属。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

将100公斤三羟甲基丙烷油酸酯加入带有加热、搅拌、密封的调和釜中，搅拌加热到110℃，加入抗氧剂苯基-1-萘胺38公斤，恒温搅拌1.5小时，停止加热。加入15公斤T705A，5.3公斤LZ5957，搅拌混合1小时，停止搅拌，过滤即为复合多功能添加剂。

实施例2

将920公斤三羟甲基丙烷油酸酯加入带有加热、搅拌、密封的调和釜中，搅拌加热到70℃，加入实施例1的复合多功能添加剂30公斤，油溶性纳米金属铜添加剂50公斤，0.01公斤T901，恒温搅拌1小时，过滤得产品。分析数据见表1。

实施例3

将920公斤三羟甲基丙烷油酸酯加入带有加热、搅拌、密封的调和釜中，搅拌加热到70℃，加入实施例1的复合多功能添加剂30公斤，油溶性纳米碳酸钙添加剂50公斤，0.01公斤T901，恒温搅拌1小时，过滤得产品。分析数据见表1。

实施例4

将920公斤三羟甲基丙烷油酸酯加入带有加热、搅拌、密封的调和釜中，搅拌加热到70℃，加入实施例1的复合多功能添加剂30公斤，油溶性纳米碳酸钙添加剂25公斤，油溶性纳米碳酸钙添加剂25公斤，0.01公斤T901，恒温搅拌1.5小时，过滤得产品。分析数据列于表1中。

实施例5

将690公斤季戊四醇油酸酯加入带有加热、搅拌、密封的调和釜中，搅拌加热到63℃，加入实施例1的复合多功能添加剂22.5公斤，油溶性纳米碳酸钙添加剂37.5公斤，0.007公斤T901，恒温搅拌1小时，过滤得产品。分析数据见表1。

实施例6

将736公斤三羟甲基丙烷油酸酯和184公斤油酸新戊二醇复酯加入带有加热、搅拌、密封的调和釜中，搅拌加热到80℃，加入实施例1的复合多功能添加剂30公斤，油溶性纳米碳酸钙添加剂50公斤，0.01公斤T901，恒温搅拌1小时，过滤得产品。分析数据见表1。

表1各实施例与市售参考例性能分析数据

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其特征在于：其原料的重量配比如下：合成酯类化合物基础油：90～95％，复合多功能添加剂：1.0～5.0％，纳米抗磨添加剂：1.0～5.0％；其中合成酯类化合物基础油为动物或植物油酸的三羟甲基丙烷酯(即：三羟甲基丙烷油酸酯)、动物或植物油酸的季戊四醇酯(即：季戊四醇油酸酯)、动物或植物油酸的新戊二醇复酯(即：油酸新戊二醇复酯)中的一种、两种或三种的混合物；纳米抗磨添加剂是油溶性纳米金属添加剂、油溶性纳米无机盐以及它们的复合物；复合多功能添加剂由抗氧剂、防锈剂和破乳化剂组成。

2.根据权利要求1所述的含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其特征在于：所述纳米抗磨添加剂的成分和重量百分含量如下：油溶性纳米金属铜抗磨添加剂：0～5％，油溶性纳米碳酸钙抗磨添加剂：0～5％。

3.根据权利要求1所述的含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其特征在于：所述的复合多功能添加剂中加入合成酯类化合物基础油，合成酯类化合物基础油是三羟甲基丙烷油酸酯或季戊四醇油酸酯，各组分含量的重量百分比是：

抗氧剂：              35～50％

防锈剂：              10～23％

破乳化剂：            5.0～10％

合成酯类化合物基础油：5～15％。

4.根据权利要求1或3所述的含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其特征在于：所述的抗氧剂为胺型抗氧剂、酚型抗氧剂，具体为二异辛基二苯胺、苯基-1-萘胺、苯基-2-萘胺或2，6-二叔丁基对甲酚，其加入量为总油重量的0.3～3％。

5.根据权利要求1或3所述的含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其特征在于：所述的防锈剂为中性二壬基萘磺酸钡、碱性二壬基萘磺酸钡、12-烯基丁二酸或石油磺酸钡，其加入量为总油重量的0.1～1.0％。

6.根据权利要求1或3所述的含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其特征在于：所述的破乳化剂为T1001或LZ5957，其加入量为总油重量的0.01～1.0％。

7.根据权利要求1所述的含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其特征在于：在上述的原料中加入抗泡剂，其加入量为总油重量的0.001～0.3％。

8.根据权利要求7所述的含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油，其特征在于：所述的抗泡剂为硅油型抗泡剂或非硅型抗泡剂。

9.一种含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油的生产方法，其特征在于：主要步骤如下：

1)、复合多功能添加剂的生产：首先将合成酯类化合物基础油加入反应釜中，加热到100～120℃，然后加入抗氧剂，并在100～120℃恒温搅拌1～2小时至固体完全溶解，停加热，然后加入防锈剂和破乳化剂，搅拌1小时，最后过滤成品待用；

2)、含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油的生产：首先将合成酯类化合物基础油加入反应釜中，加热到60～80℃，然后加入复合多功能添加剂、纳米抗磨添加剂和抗泡剂，并在60～80℃恒温搅拌1～3小时停加热，取样分析，质量达到指标后包装成品；

含纳米抗磨添加剂的酯型阻燃液压油的原料的重量配比如下：合成酯类化合物基础油：90～95％，复合多功能添加剂：1.0～5.0％，纳米抗磨添加剂：1.0～5.0％；其中合成酯类化合物基础油为动物或植物油酸的三羟甲基丙烷酯(即：三羟甲基丙烷油酸酯)、动物或植物油酸的季戊四醇酯(即：季戊四醇油酸酯)、动物或植物油酸的新戊二醇复酯(即：油酸新戊二醇复酯)中的一种、两种或三种的混合物；纳米抗磨添加剂是油溶性纳米金属添加剂、油溶性纳米无机盐以及它们的复合物；复合多功能添加剂由抗氧剂、防锈剂和破乳化剂组成。