CN101875879A - 防锈型水基润滑添加剂、润滑油及添加剂制备方法 - Google Patents

防锈型水基润滑添加剂、润滑油及添加剂制备方法 Download PDF

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防锈型水基润滑添加剂，它是通过将菜籽油或大豆油用双氧水在硫酸的催化作用下进行部分环氧化等工艺制得，防锈型水基润滑剂，它由重量比为1-5％的防锈型水基润滑添加剂和水或机械油组成。本发明是用可再生的植物油(而不是用其加工产品)直接生产制备同时具有防锈和润滑性能的水基润滑添加剂。该润滑剂不含硫、磷、氯等元素，不含亚硝酸根离子。

Description

防锈型水基润滑添加剂、润滑油及添加剂制备方法
技术领域
本发明涉及一种防锈型水基润滑添加剂，本发明还涉及含有该添加剂的润滑油，本发明还涉及这种防锈型水基润滑添加剂的制备方法。
背景技术
在现有的金属加工过程中，为了提高加工精度与加工效率，对加工润滑剂提出了更高的要求。例如，在高速切削与拉延加工过程中，在刀具、模具与工件之间有很高的载荷，在加工过程中会产生很高的温度。如果润滑剂的冷却性与润滑性不好，会引起刀具、模具硬度降低变形、磨损、影响加工表面光洁度，使加工能耗增加，精度降低，成品率下降，甚至使刀具、模具与工件烧结，提高了生产成本、降低了生产效率。要求润滑剂要有良好的冷却性能、能更好的移走加工过程中产生的热量；有更好的润滑性能，能在刀具、模具与工件之间形成良好的润滑保护膜，对加工刀具、模具有更好的保护作用，减小刀具、模具的磨损，提高它们的使用寿命和加工精度，对加工工件提供良好的润滑保护作用，提高加工表面光洁度和成品率；能提供良好的润滑减摩作用，降低加工能耗。另外金属加工润滑剂还承担着工序间防锈的作用。在进行不同的加工时，需要更换不同的刀具和模具，因而在更换刀具和模具之前，需要积累一定的工件数量，工件在进行下一批次的加工之前，有一定的工序间存放期。如果采用工序间防锈油防锈，那么不仅需要增加工序间防锈油的涂装工序，还需要有防锈油的清洗工序，否则防锈油将会影响下一道加工过程中润滑剂的性能。因而如果金属加工润滑剂不仅具有加工过程中对工件的防腐防防锈作用，还有工序间的防腐防防锈作用，将会简化加工工序，降低加工成本和提高加工效率。具有合理配方的油基加工液一般具有良好的工序间防锈的作用，但是油基加工液冷却性能与抗燃性能不佳，不适宜于用于会产生大量加工热的重载高速的切削或拉延加工过程的润滑。水具有良好的冷却性能，相对油来说，价格低廉、资源丰富、而且易于清洗，但是其润滑性能及防锈性能差。要将水用于高速与重载金属加工液，要求提高水基润滑剂的润滑与防锈性能。目前许多水基金属加工液是通过水基润滑剂与水基防锈剂制备。但是由于不同物质稳定性不同，它们的消耗速率不同，随着使用时间的推移，它们的比例逐渐偏离最初的最佳配比，从而使润滑与防锈性能发生很大的变化；而且由于配比的研究是一费时的工作，因而这种水基加工液的再生也较困难。
目前许多水基金属加工液是通过水基润滑剂与水基防锈剂制备。但是由于不同物质稳定性不同，它们的消耗速率不同，随着使用时间的推移，它们的比例逐渐偏离最初的最佳配比，从而使润滑与防锈性能发生很大的变化；而且由于配比的研究是一件费时的工作，因而这种水基加工液的再生也较困难。目前许多商业化的水基润滑添加剂含有硫、磷或氯元素，这些元素会对环境产生一定的不利影响。因此研究同时具有润滑与防锈双重功能的水基润滑添加剂有重要的意义。用这种双重功能的添加剂制备水基金属加工液很便利，同时制备的水基加工液的再生也很容易。
因此研究同时具有润滑与防锈双重功能的水基润滑添加剂有重要的意义。用这种双重功能的添加剂制备水基加工液很便利，同时制备的水基加工液的再生也很容易。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种防锈型水基润滑添加剂。
本发明的第二目的在于提供含有这种防锈型水基润滑添加剂的润滑油。
本发明的第三目的在于提供这种防锈型水基润滑添加剂的制备方法。
本发明的目的是通过如下措施来达到的：防锈型水基润滑添加剂，其特征在于它的结构式为如下二种中的一种：
其中R为C8-C18的醇或酚，或C8-C18醇基或酚基的聚乙撑氧醚，聚乙撑氧醚的单元数为1-10，Z为二异丙醇胺或三异丙醇胺。
防锈型水基润滑添加剂的制备方法，其特征在于它包括以下反应过程：
(A)、将菜籽油或大豆油用双氧水在硫酸的催化作用下进行部分环氧化；其中植物油分子与双氧水分子的比例为1∶1～4；反应温度为20～70℃，时间为2～5小时；反应毕，水洗，分离除去催化剂，干燥；得到环氧化植物油；
(B)、将步骤(A)所制得的环氧化植物油在酸性或碱性催化剂的作用下与ROH进行加成反应生成羟基化合物；步骤(A)所制得的环氧化植物油与ROH的比例为1∶1～3，反应温度20～70℃，时间1～5小时；
所述的ROH为C8-C18的醇或酚，或C8-C18醇基或酚基聚乙撑氧醚)；
(C)、将步骤(B)所制得的产物在酸的催化作用下与马来酸酐进行加成反应；步骤(B)所制得的产物与马来酸酐的比例为1∶1～3。在温度为30～60℃，反应1～5小时，然后在70～150℃反应1～5小时；真空出去未反应的马来酸酐；
(D)、将步聚(C)所制得的产物与二异丙醇胺或二异丙醇胺与三异丙醇胺的混合物进行中和反应，调PH值7-9；反应温度30～70℃，反应时间0.5～2小时。
反应式中Z为二异丙醇胺或三异丙醇胺
3、防锈型水基润滑剂，其特征在于它由重量比为1-5％的防锈型水基润滑添加剂和水或机械油组成。
本发明是用可再生的植物油(而不是用其加工产品)直接生产制备同时具有防锈和润滑性能的水基润滑添加剂。该润滑剂不含硫、磷、氯等元素，不含亚硝酸根离子。
具体实施方式
下面结合具体实施例来详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
本发明防锈型水基润滑添加剂，其特征在于它的结构式为如下二种中的一种：
Figure BSA00000162940600061
其中R为C8-C18的醇或酚，或C8-C18醇基或酚基的聚乙撑氧醚，聚乙撑氧醚的单元数为1-10，Z为二异丙醇胺或三异丙醇胺。
防锈型水基润滑添加剂的制备方法，它包括以下反应过程：
(A)、将菜籽油或大豆油用双氧水在硫酸的催化作用下进行部分环氧化；其中植物油分子与双氧水分子的比例为1∶1～4；反应温度为20～70℃，时间为2～5小时；反应毕，水洗，分离除去催化剂，干燥；得到环氧化植物油；
菜籽油环氧化反应式：
Figure BSA00000162940600071
大豆油环氧化反应式：
Figure BSA00000162940600072
(B)、将步骤(A)所制得的环氧化植物油在酸性或碱性催化剂的作用下与ROH进行加成反应生成羟基化合物；步骤(A)所制得的环氧化植物油与ROH的比例为1∶1～3，反应温度20～70℃，时间1～5小时；
环氧菜籽油开环接枝反应式：
Figure BSA00000162940600081
环氧大豆油开环接枝反应式：
Figure BSA00000162940600082
所述的ROH为C8-C18的醇或酚，或C8-C18醇基或酚基聚乙撑氧醚)；
(C)、将步骤(B)所制得的产物在酸的催化作用下与马来酸酐进行加成反应；步骤(B)所制得的产物与马来酸酐的比例为1∶1～3。在温度为30～60℃，反应1～5小时，然后在70～150℃反应1～5小时；真空出去未反应的马来酸酐；(以菜籽油的支链化产物与马来酸酐的加成反应为例进行说明)；
(D)、将步聚(C)所制得的产物与二异丙醇胺或二异丙醇胺与三异丙醇胺的混合物进行中和反应，调PH值7-9；反应温度30～70℃，反应时间0.5～2小时。
以菜籽油的加成产物与胺的中和反应为例进行说明。
反应式中Z为二异丙醇胺或三异丙醇胺
防锈型水基润滑剂，它由重量比为1-5％的防锈型水基润滑添加剂和水或机械油组成。
实施例1
将1份菜籽油、3份双氧水和0.03份硫酸加入到反应釜中，在70℃反应5小时。反应毕，水洗，分离除去催化剂，干燥。然后加入2份十二醇和0.005份三氟化硼，反应温度为70℃，反应5小时。然后加入3份马来酸酐，在温度为60，反应2小时，然后在110℃反应5小时。反应毕除去未反应完的马来酸酐。加入3份二醇胺，70℃反应1小时。最后加入三异丙醇胺3份，在50℃下反应1小时(用量为重量份)。
实施例2
将1份大豆油、3份双氧水和0.03份对甲苯磺酸加入到反应釜中，在70℃反应5小时。反应毕，水洗，分离除去催化剂，干燥。然后加入1份辛基酚和0.005份氢氧化钾，反应温度为70℃，反应5小时。然后加入3份马来酸酐，在温度为60，反应2小时，然后在110反应5小时。反应毕除去未反应完的马来酸酐。加入6份三异丙醇胺，在50℃下反应1小时(用量为重量份)。
实施例3
将1份菜籽油、4份双氧水和0.03份硫酸加入到反应釜中，在70℃反应2小时，反应毕，水洗，分离除去催化剂，干燥。然后加入1份十二醇聚乙撑氧醚和0.005份三氟化硼，反应温度为70℃，反应1小时。然后加入3份马来酸酐，在温度为60，反应1小时。然后在150℃反应1小时。反应毕除去未反应完的马来酸酐。加入3份二异丙醇胺，调节PH值7-9，70℃反应1小时。最后加入三异丙醇胺3份，在50℃下反应1小时(用量为重量份)。
实施例4
将1份菜籽油、1份双氧水和0.03份硫酸加入到反应釜中，在20℃反应5小时，反应毕，水洗，分离除去催化剂，干燥。然后加入3份壬基酚聚乙撑氧醚和0.005份三氟化硼，反应温度为20℃，反应5小时。然后加入1份马来酸酐，在温度为30，反应5小时。然后在70℃反应5小时。反应毕除去未反应完的马来酸酐。加入3份二异丙醇胺，调节PH值7-9，30℃反应0.5小时。最后加入三异丙醇胺3份，在50℃下反应0.5小时(用量为重量份)。
防锈与润滑效果对比实验：
Figure BSA00000162940600121
Figure BSA00000162940600122
将钢片浸入各种待测液体中在35℃实验48小时。
以上实验结果表明，所制备的产品具有很好的防锈和极压、抗磨性能。

Claims (3)

1.防锈型水基润滑添加剂，其特征在于它的结构式为如下二种中的一种：
Figure FSA00000162940500011
其中R为C8-C18的醇或酚，或C8-C18醇基或酚基的聚乙撑氧醚，聚乙撑氧醚的单元数为1-10，Z为二异丙醇胺或三异丙醇胺。
2.防锈型水基润滑添加剂的制备方法，其特征在于它包括以下反应过程：
(A)、将菜籽油或大豆油用双氧水在硫酸的催化作用下进行部分环氧化；其中植物油分子与双氧水分子的比例为1∶1～4；反应温度为20～70℃，时间为2～5小时；反应毕，水洗，分离除去催化剂，干燥；得到环氧化植物油；
(B)、将步骤(A)所制得的环氧化植物油在酸性或碱性催化剂的作用下与ROH进行加成反应生成羟基化合物；步骤(A)所制得的环氧化植物油与ROH的比例为1∶1～3，反应温度20～70℃，时间1～5小时；
所述的ROH为C8-C18的醇或酚，或C8-C18醇基或酚基聚乙撑氧醚；
(C)、将步骤(B)所制得的产物在酸的催化作用下与马来酸酐进行加成反应；步骤(B)所制得的产物与马来酸酐的比例为1∶1～3，在温度为30～60℃，反应1～5小时，然后在70～150℃反应1～5小时；真空出去未反应的马来酸酐；
(D)、将步聚(C)所制得的产物与二异丙醇胺或二异丙醇胺与三异丙醇胺的混合物进行中和反应，调PH值7-9；反应温度30～70℃，反应时间0.5～2小时；
3.防锈型水基润滑剂，其特征在于它由重量比为1-5％的防锈型水基润滑添加剂和水或机械油组成。
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