CN101928628B - 烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂、润滑剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂，它是通过将ROH和催化剂加入反应釜中，然后逐步加入环氧菜籽油，恒温15-70℃，反应2-5小时；然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物；烷基醚改性菜籽油润滑剂，它由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。本发明具有所用基本原料可再生，所制备的改性植物油可降解；不含硫、磷、氮、硼等营养元素，不会引起水资源的富营养化，没有刺激性气味，有优异的润滑性能，油膜便于清洗等特点，而且可通过对分子结构进行调整制备油基或水基润滑添加剂。可缓解矿物油资源的不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂，它属于一种金属加工中使用的润滑剂中的添加剂。本发明还涉及含有该添加剂的润滑剂，本发明还涉及这种添加剂的制备方法。
背景技术
矿物基润滑油由石油炼制而成，而石油的形成被普遍认为需要几百万年的时间，是一种不可再生的资源。我国石油的进口依赖度己高达百分之五十以上。其供给受国际影响极大，价格高居不下，而且波动很大。另外矿物油难以降解，废弃及在使用中泄漏的润滑油对生态环境有很大的影响。而生物基润滑油是三羧基甘油酯。是可再生的动物及植物油，油的分子中含有极性基团，易于在金属摩擦材料表面吸附成膜，对摩擦表面起保护作用，其润滑性能优于矿物油。另外与矿物油相比，其易于降解，不会危害生态环境。动物油脂分子中，不饱和双键含量少，饱和程度高，比植物油有更高的稳定性，但低温流动性不如植物油易凝固。植物油的低温流动性好，但由于饱和程度不高，稳定性不好，易于变质。不过也正由于其含有不饱和的双键，却也易于通过化学的方式进行改性。一方面是可以改善其稳定性，如环氧化，羟基化，目前已有商业化的产品，如环氧大豆油；另一方面是通过改性进一步提高其润滑性能，如硫化，可以提高植物油的极压性能、抗磨性能和减摩性能，目前商业化的产品有硫化棉籽油及其它一些硫化植物油，可用作润滑剂添加剂。以上两种方法是很成功的植物油改性方法，不过以过硫化改性后，产品中含硫，有令人不愉快的气味，另外硫化植物油虽然很大的提高了植物油的抗磨性能，这种抗磨性的提高是通过油中的硫与金属基底在摩擦作用下形成正机械梯度的润滑膜而获得的，这种润滑膜是一种牺牲型保护膜。如果在摩擦金属表面能形成一种强度高的正机械梯度非牺牲型保护膜，将可能进一步提高润滑剂的抗磨性能。环氧植物油虽然不含硫，没有令人不愉快的气味，但其润滑性能不如硫化植物油。这是由于氧在金属表面的吸附与反应活性不如硫，也不会象硫一样，可以在钢质摩擦表面生成低剪切强度的硫化铁。根据软硬酸碱理论，铁离子是一种中界酸，硫是一种中界碱，因而硫可以与钢的表面有较强的吸附作用和化学反应。而氧是一种强碱，它与铁的物理与化学吸附作用不如硫。而位于碳链邻位的两个带负电荷的原子，由于诱导效应而使它们所带的电荷互相减弱，从而使其碱性减弱，从强碱变成中界碱。如甘油、乙二醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺都有较好的润滑性能，这与软硬酸碱理论的解释是一致的，当然也符合螯合理论。举乙二醇为例来进行说明，乙二醇中的两个氧原子可以与铁形成螯合结构，当这种结构吸收摩擦过程中产生的能量后，其中的一个氧铁共价键断裂，并发生分子变形，消耗能量。而第二个氧原子与铁之间的共价键没有断裂，第一个断裂下的氧原子还在金属表面附近，它很快又会从另外一个角度重新与铁形成共价键，因此能形成螯合结构的分子，以及能形成多原子吸附的分子，能在金属表面形成更强的吸附膜。分子在金属表面的物理及化学吸附，存在着一个动态的吸附平衡，当解吸速率一定，吸附速度越大，吸附膜便越致密，磨损保护作用越好，抗磨性能越高。分子的吸附作用与分子的取向有关。根据相似相溶的原理，一些同时含有极性基团和非极性基团的分子具有好的空间取向性。根据以上的这些原理对植物油分子进行设计与改性，可望获得具有高润滑性能的改性植物油。
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，而提供一种烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂。
本发明的第二目的提供含有这种烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂的润滑油。
本发明的第三目的提供这种烷基醚改性植物油润滑油添加剂的制备方法。
本发明的目的是通过如下措施来达到的：烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂，其特征在于它的结构式为如下四种中的一种或多种：
其中，R为烷基、烷基聚乙撑氧醚、苯基聚乙撑氧醚中的一种，且R中烷基或苯基的碳原子数为6-18个；聚乙撑氧醚中的乙撑氧的单元数为3-10个。
烷基醚改性菜籽油润滑剂，其特征在于它由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。
烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
①、将ROH和催化剂加入反应釜中，
②、然后逐步加入环氧菜籽油，恒温15-70℃，反应2-5小时；
③、然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物；
所述反应物质的重量比为ROH∶催化剂∶环氧化菜籽油为1-4∶0.005-0.015∶1；
所述ROH为辛醇、壬基酚、十二烷基聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种；
所述催化剂为KOH或BF3·C2H5OC2H5；
化学反应式如下：
本发明具有所用基本原料可再生，所制备的改性植物油可降解；不含硫、磷、氮、硼等营养元素，不会引起水资源的富营养化，没有刺激性气味，有优异的润滑性能，油膜便于清洗等特点，而且可通过对分子结构进行调整制备油基或水基润滑添加剂。可缓解矿物油资源的不足。
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。
烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂，其特征在于它的结构式为如下四种中的一种或多种：
其中，R为烷基、苯基、烷基聚乙撑氧醚、苯基聚乙撑氧醚中的一种，且R中烷基或苯基的碳原子数为6-18个；聚乙撑氧醚中的乙撑氧的单元数为3-10个。
烷基醚改性菜籽油润滑剂，其特征在于它由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。
烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
①、将ROH和催化剂加入反应釜中，
②、然后逐步加入环氧菜籽油，恒温15-70℃，反应2-5小时；
③、然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物；
所述反应物质的重量比为ROH∶催化剂∶环氧化菜籽油为1-4∶0.005-0.015∶1；
所述ROH为辛醇、壬基酚、十二烷基聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种；
所述催化剂为KOH或BF3、C2H5OC2H5；
化学反应式如下：
实施例1
将3mol辛醇和0.015mol催化剂KOH(氢氧化钾)加入反应釜中，控制温度65℃，然后加入环氧菜籽油1mol，反应3-5小时。然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物(烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂)。
烷基醚改性菜籽油润滑剂，由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。
实施例2
将4molTX-10(壬基酚聚氧乙烯醚)和0.005mol催化剂KOH(氢氧化钾)加入反应釜中，控制温度70℃，然后加入环氧菜籽油1mol，反应3-5小时。然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物。
烷基醚改性菜籽油润滑剂，由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。
实施例3
将3mol十二烷基聚氧乙烯醚(AEO9)和0.015mol催化剂KOH(氢氧化钾)加入反应釜中，控制温度70℃，然后加入环氧菜籽油1mol，反应3小时。然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物。
烷基醚改性菜籽油润滑剂，由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。
实施例4
将3mol壬基酚和0.005mol催化剂BF3(C2H5)O(三氟化硼和乙醚的络合物)加入反应釜中，控制温度15℃，然后加入环氧菜籽油1mol，反应5小时。然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物。
烷基醚改性菜籽油润滑剂，由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。
实施例5
将4mol十二烷基聚氧乙烯醚(AEO3)和0.01mol催化剂BF3(C2H5)O(三氟化硼和乙醚的络合物)加入反应釜中，控制温度30℃，然后加入环氧菜籽油1mol，反应2小时。然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物。
烷基醚改性菜籽油润滑剂，由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。
实施例6
将1molTX-10(壬基酚聚氧乙烯醚)和0.005mol催化剂KOH(氢氧化钾)加入反应釜中，控制温度70℃，然后加入环氧菜籽油1mol，反应5小时。然后通过蒸馏、过滤等方法分离提纯，所得粘稠液体及为目标产物。
烷基醚改性菜籽油润滑剂，由质量比为1-5％的烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂和水或机械油组成。
将实例2、3润滑剂分别配制成含量为3％水溶液，将实例1、4润滑剂用32#机械油分别配制成含量为3％油溶液。用四球实验机测试其极压抗磨性能。其润滑效果如下：
以上润滑性能实验结果表明：本发明的润滑剂可以极大的提高基础润滑介质的极压、抗磨与减摩润滑性能。而且本发明润滑剂不含硫、磷、氮、硼等营养元素，不会引起水资源的富营养化，没有刺激性气味，是一种优良的绿色环保润滑添加剂。
Claims (2)
1.烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂，其特征在于它的结构式为如下四种中的一种或多种：
其中，R为烷基或苯基，烷基或苯基的碳原子数为6-18个。
2.烷基醚改性菜籽油润滑油添加剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
①、将ROH和催化剂加入反应釜中，
②、然后逐步加入环氧菜籽油，恒温15-70℃，反应2-5小时；
③、然后通过蒸馏、过滤方法分离提纯，所得粘稠液体即为目标产物；
所述反应物质的重量比为ROH∶催化剂∶环氧菜籽油为1-4∶0.005-0.015∶1；
所述ROH为辛醇、壬基酚、十二烷基聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种；
所述催化剂为KOH或BF3·C2H5OC2H5；
化学反应式如下：
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