CN101597535A - 一种新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂 - Google Patents
一种新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂。采用的技术方案是：有机含氮硼酸酯润滑油添加剂，其制备方法包括如下步骤：将植物油和二乙醇胺置于容器中，于100～130℃反应3～5小时，得到混合植物油二乙醇酰胺；所述的植物油是蓖麻油或色拉油或蓖麻油和色拉油任意比的混合体；将制备的混合植物油二乙醇酰胺与硼酸混合，搅拌均匀；减压至100～170mmHg，60～80℃反应0.5～1.5小时；再减压到70～100mmHg，逐渐加热到100～130℃，反应3～6小时；降温，过滤。本发明生产方法简单，成本低，产品耐水解性高，产率高，对环境友好。
Description
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体地说涉及一种润滑油添加剂的合成。
背景技术
为了增加润滑油的减摩抗磨效果，通常在润滑油中添加少量的润滑油添加剂，传统的润滑油添加剂为硫、磷或氯型抗磨剂，此种添加剂对摩擦副材料具有腐蚀性和选择性。特别是含硫、磷或氯等元素的润滑油添加剂在生产、使用过程中，会排放大量的废水、废气和污染物，因而对环境造成污染。
有机硼酸酯是一类重要的含硼化合物，近年来，主要在润滑油添加剂和汽车制动液等方面应用。目前，作为润滑油添加剂的硼酸酯类产品在应用过程中存在的主要问题是：产品的耐水解性差，在生产过程中，需要大量的溶剂将反应过程中产生的水份带走，如需要以大量的甲苯、丙酮或丁醇等溶剂作为带水剂，不仅生产工艺复杂，而且生产成本较高，同样由于大量有机溶剂的应用，对环境造成污染。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种生产方法简单，成本低，产品耐水解性高，对环境友好，产率高的有机含氮硼酸酯润滑油添加剂。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂，其制备方法包括如下步骤：
1)混合植物油二乙醇酰胺的合成
将植物油和二乙醇胺置于容器中，于100～130℃反应3～5小时，得到混合植物油二乙醇酰胺；
所述的植物油是蓖麻油或色拉油或蓖麻油和色拉油任意比的混合体；
优选的，植物油和二乙醇胺的重量比为：100∶10～25；
2)含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成
将制备的混合植物油二乙醇酰胺与硼酸混合，搅拌均匀；减压至100～170mmHg，60～80℃反应0.5～1.5小时；再减压到70～100mmHg，逐渐加热到100～130℃，反应3～6小时；降温，过滤。
优选的，混合植物油二乙醇酰胺与硼酸的配比为：每100ml的混合植物油二乙醇酰胺加入5～8克的硼酸。
上述的新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂的制备方法中，在含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成步骤中，降温后，还可以加入基础油充分搅拌，过滤。
优选的，基础油的加入量为：每100ml的混合植物油二乙醇酰胺加入20～40ml的基础油。基础油为环烷基型基础油。
本发明中，首先以植物油为基础与二乙醇胺合成酰胺，最后与硼酸反应制成新型含氮硼酸酯润滑油添加剂。
硼酸酯中的硼是缺电子原子，它有一个空的轨道，很容易受到孤对电子的进攻。所以，硼酸酯很容易被水分解。本发明采用螯合配位方式，在形成硼酸酯时有孤对电子填入空轨道，与成酯的羟基形成螯合配位，因而使整个分子的水解速度相对减缓。
硼酸酯一般在应用时只占最终产品的一部分。例如，作为润滑油添加剂时硼酸酯只占润滑油的1.0-2.0％。因此需要解决相容性问题。分子中的长链部分使硼酸酯易溶于稀释剂中，本发明中合成的硼酸酯保留了此类基团，根据相似者相溶的原理，易与稀释剂混溶，解决了相溶性差的问题。
本发明的有益效果是：本发明不象传统的硫、磷或氯型抗磨剂那样对摩擦副材料具有腐蚀性和选择性。避免了以甲苯、丙酮、丁醇等溶剂作为带水剂，大大简化了生产工艺，降低了生产成本。本发明通过两步减压蒸馏，将反应过程中产生的水分带走，因而体系中，含水量很少，制备的产品，具有良好的水解稳定性，经验证，1080小时而不水解。本发明还具有优异的抗氧化安定性，使用的原料都是无毒无害无污染的产品，在生产、使用过程中没有废水、废气、污染物等的排放，是一种环境友好型的绿色润滑油添加剂。
具体实施方式
实施例1
1、混合植物油二乙醇酰胺的合成
将植物油和二乙醇胺按重量比100∶18，置于500ml三口瓶中，于120℃反应4.5小时，得到混合植物油二乙醇酰胺；
其中，植物油是蓖麻油和色拉油按重量比9∶1的混合体；
2、含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成
在装有机械搅拌器、温度计和蒸馏头的500ml三口烧瓶中，取上述制备的混合植物油二乙醇酰胺150ml，加入8.67克硼酸，搅拌均匀；减压至150mmHg，70℃反应1.0小时；再减压到100mmHg，逐渐加热到100℃，反应4小时；降温至70℃，过滤、包装，即得含氮硼酸酯润滑油添加剂，产率为90.2％。
产品中硼含量的测定：按照SH/T0227-92标准，添加剂中硼含量的测定法测定，硼含量为0.998％。
产品的水解稳定性的考察：采用敞口观察法，取干燥的50mL烧杯，加入30毫升的产品，在空气中观察液体开始变浑浊的时间，变浑浊表示已水解生成固态硼酸等物质，以此时间来判断水解稳定性。实验证明，本发明具有很好的水解性，时间大于1080小时。
产品的减摩抗磨性和承载能力的考察：利用四球机测定，设定载荷(温度20℃，负荷392N，速度1450R/min，时间30min)下的极压和减摩抗磨性能，四球试验所用的钢球为直径12.7mm的GCR钢球，试验表明产品具有良好的极压和减摩抗磨性能。通过对比，直接采用润滑油，磨斑直径达到0.8mm，润滑油中添加本实施例制备的产品，磨斑直径达到0.38mm。
实施例2
1、混合植物油二乙醇酰胺的合成
将植物油和二乙醇胺按重量比100∶20，置于500ml三口瓶中，于120℃反应4小时，得到混合植物油二乙醇酰胺；
其中，植物油是蓖麻油和色拉油按重量比1∶9的混合体；
2、含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成
在装有机械搅拌器、温度计和蒸馏头的500ml三口烧瓶中，取上述制备的混合植物油二乙醇酰胺100ml，加入7.51克硼酸，搅拌均匀；减压至150mmHg，70℃反应1.0小时；再减压到100mmHg，逐渐加热到100℃，反应4小时；降温至70℃，加入30ml基础油充分搅拌，过滤、包装，即得含氮硼酸酯润滑油添加剂，产率为93.2％。
产品中硼含量为1.0％；产品的水解稳定性的考察：时间大于1080小时；产品的减摩抗磨性和承载能力的考察：负荷392N载荷下具有良好的极压和减摩抗磨性能。
实施例3
1、混合植物油二乙醇酰胺的合成
将蓖麻油和二乙醇胺按重量比100∶10，置于500ml三口瓶中，于100℃反应5小时，得到混合植物油二乙醇酰胺；
2、含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成
在装有机械搅拌器、温度计和蒸馏头的500ml三口烧瓶中，取上述制备的混合植物油二乙醇酰胺100ml，加入5.0克硼酸，搅拌均匀；减压至100mmHg，80℃反应0.5小时；再减压到70mmHg，逐渐加热到130℃，反应3小时；降温至70℃，过滤、包装，即得含氮硼酸酯润滑油添加剂，产率为88.5％。
产品中硼含量为0.997％；产品的水解稳定性的考察：时间大于1080小时；产品的减摩抗磨性和承载能力的考察：负荷392N载荷下具有良好的极压和减摩抗磨性能。
实施例4
1、混合植物油二乙醇酰胺的合成
将色拉油和二乙醇胺按重量比100∶25，置于500ml三口瓶中，于130℃反应3小时，得到混合植物油二乙醇酰胺；
2、含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成
在装有机械搅拌器、温度计和蒸馏头的500ml三口烧瓶中，取上述制备的混合植物油二乙醇酰胺100ml，加入8.0克硼酸，搅拌均匀；减压至170mmHg，60℃反应1.5小时；再减压到100mmHg，逐渐加热到100℃，反应6小时；降温至70℃，加入40ml基础油充分搅拌均匀，过滤、包装，即得含氮硼酸酯润滑油添加剂，产率为91.6％。
产品中硼含量为1.0％；产品的水解稳定性的考察：时间大于1080小时；产品的减摩抗磨性和承载能力的考察：负荷392N载荷下具有良好的极压和减摩抗磨性能。
Claims (4)
1、一种新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂，其特征在于其制备方法包括如下步骤：
1)混合植物油二乙醇酰胺的合成
将植物油和二乙醇胺置于容器中，于100～130℃反应3～5小时，得到混合植物油二乙醇酰胺；
所述的植物油是蓖麻油或色拉油或蓖麻油和色拉油任意比的混合体；
2)含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成
将制备的混合植物油二乙醇酰胺与硼酸混合，搅拌均匀；减压至100～170mmHg，60～80℃反应0.5～1.5小时；再减压到70～100mmHg，逐渐加热到100～130℃，反应3～6小时；降温，过滤。
2、按照权利要求1所述的新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂，其特征在于：在含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成步骤中，降温后，加入基础油充分搅拌，过滤。
3、按照权利要求1或2所述的新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂，其特征在于：
植物油和二乙醇胺的重量比是：100∶10～25；
混合植物油二乙醇酰胺与硼酸的配比是：每100ml的混合植物油二乙醇酰胺加入5～8克的硼酸。
4、按照权利要求2所述的新型有机含氮硼酸酯润滑油添加剂，其特征在于：基础油的加入量为：每100ml的混合植物油二乙醇酰胺加入20～40ml的基础油。
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