CN102690717A - 一种极压长寿命汽轮机润滑油组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种极压长寿命汽轮机润滑油组合物，该润滑油组合物具有优异的氧化安定性、高温稳定性、极压性能、破乳性能和液相防锈性能。本发明极压长寿命汽轮机润滑油组合物含有：A>主要量的聚α-烯烃合成润滑油基础油；B>复合抗氧剂，包括萘胺型抗氧剂，烷基化二苯胺抗氧剂，硫代酚酯型抗氧剂，还可以包括非必要的硫醚酚型抗氧剂；C>金属钝化剂；D>极压抗磨剂；E>无灰防锈剂；F>破乳剂。本发明还可以含有其它类型的添加剂。

Description

一种极压长寿命汽轮机润滑油组合物

技术领域

本发明涉及一种润滑油组合物，尤其涉及一种极压长寿命的汽轮机润滑油组合物。

背景技术

汽轮机是发电产业主体设备之一，动力驱动有燃气、蒸汽、水力等形式。

蒸汽汽轮机是一种将蒸汽的热能转变为旋转机械能的高速旋转式热能动力机械，它的润滑部位主要是变速箱和转子轴承。因其转子轴封有可能窜汽，故该润滑系统进水的可能性较大，再加之设备转速高、负荷大、运行周期长，故对油品的防锈性、抗乳化性及抗氧化性的要求都很高。而燃气轮机利用燃烧产生的燃气直接做功，不同于常规蒸汽轮机由燃烧加热产生蒸汽做功，燃气轮机润滑油受轴承热表面的作用并在调速系统高压下使用，应具有优异的氧化安定性和热稳定性、良好的防锈和抗乳化性能，对于齿轮传动的汽轮机，还应具备好的极压抗磨承载能力等，特别是蒸汽-燃气联合循环系统所用的汽轮机润滑油，既要满足蒸汽轮机润滑要求，也要满足燃气轮机的润滑使用要求。因此，对具有较高承载能力的长寿命汽轮机润滑油的需求变得越来越高。

CN200810101208.7公开了一种联合循环汽轮机润滑油组合物，其组分和含量按重量百分比为：抗氧剂0.1～2.0％、抗磨剂0.01～1.0％、无灰防锈剂0.01～1.0％、金属钝化剂0.01～1.0％、抗泡剂0.001～1.0％，其余为基础油，所述的抗氧剂为烷基二苯胺或/和烷基吩噻嗪，所采用的极压剂为烷基硫代磷酸酯，烷基亚磷酸酯，烷基磷酸酯胺盐和烷基硫代氨基甲酸酯。该润滑油组合物具有良好的高温氧化性能、极压性和防锈性能，可满足大型联合循环汽轮机组的润滑需求。

CN99121597.4公开了一种具有优异的高温氧化稳定性的汽轮机润滑油，选用90-99.75重量％、硫含量少于0.03重量％、饱和物含量大于90体积％的基础油；采用胺类物质，烷基化二苯胺或者苯基萘胺作为抗氧剂，含有活性硫的物质，如硫化烯烃，硫化脂肪酸等作为极压剂。保证了油品的抗氧化性能和极压性能。

US6165951公开了一种燃气与蒸汽轮机联合循环系统润滑组合物，该润滑组合物包括烃类润滑基础油，其中含有(a)一种苯基-α-萘胺；(b)一种硫代磷酸酯；(c)一种烷基化的二苯胺；(d)一种天冬氨酸酯型防锈剂。高温氧化腐蚀试验表明，在高温下该润滑组合物具有较低的油泥生成趋势。

CN200810112603.7公开了一种具有极压高抗氧化性能的汽轮机润滑油，其组分特征是由1，3，5三(3，5-二叔丁基，4羟基苄基)均三嗪、二(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇双亚磷酸酯、二烷基二硫代氨基甲酸锑、双聚异丁烯二酰亚胺、4，4-二异辛基二苯胺、辛基二苯胺、2，6-二叔丁基对甲酚、三苯基硫代磷酸酯、硫化异丁烯、丁基辛基磷酸十二胺盐、十二烯基丁二酸、苯三唑十八胺盐、胺的四聚丙撑衍生物、聚丙烯酸酯和基础油组成。该润滑油具有优异的抗氧化安定性和极压性，适用于具有极压要求的特殊工况条件，拥有较长的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种极压长寿命汽轮机润滑油组合物，该润滑油组合物具有优异的氧化安定性、高温稳定性、极压性能、破乳性能和液相防锈性。

本发明还提供一种上述润滑油组合物的制备方法。

本发明提供的极压长寿命汽轮机润滑油组合物含有：A>聚α-烯烃合成润滑油基础油；B>复合抗氧剂；C>金属钝化剂；D>极压抗磨剂；E>无灰防锈剂；F>破乳剂。本发明还可以含有其它类型的添加剂，如分散剂、油性剂、消泡剂等。

作为用于本发明的润滑油基础油A，可以选用聚α-烯烃(PAO)合成润滑油基础油，例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯-异丁烯共聚物、氯化的聚丁烯、聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯)等，一般其40℃运动粘度为5～500mm²/s，优选为10～200mm²/s，其粘度指数一般大于150。

组分A占润滑油组合物总质量的95％～99.8％，优选为97.5％～99.5％。

用于本发明的B成分为复合抗氧剂，其组分之一为萘胺型抗氧剂；另一组分为烷基化二苯胺和硫代酚酯型抗氧剂以及非必要的硫醚酚型抗氧剂的组合物，可按照专利CN200910177175.9制备。

B组分中萘胺型抗氧剂的结构式为：

其中R₁，R₂各自为H或者为C₁-C₂₀的烷基，优选H原子或C₁-C₁₀的烷基，所在的位置优选为氨基的对位或者邻位。

萘胺型抗氧剂占复合抗氧剂中总质量的20％-80％，优选为30％-70％，最好为40％-60％。萘胺型抗氧剂可优选天津五一化工公司生产的苯基-α-萘胺T531或德国巴斯夫公司生产的烷基化N-苯基-α-萘胺IRGANOX L-06。

B组分中烷基化二苯胺结构式为：

其中R₃、R₄各自为H或者C₁-C₁₂烷基，优选C₄-C₉烷基，所在的位置处于氨基的对位或者邻位，最好是叔丁基和/或异辛基。

烷基化二苯胺占复合抗氧剂中总质量的10％-70％，优选为20％-60％，最好为30％-50％。烷基化二苯胺可选用德国巴斯夫公司汽巴公司生产的IRGANOX L-01、IRGANOX L-57，北京兴普公司生产的T534，路博润兰炼添加剂有限公司生产的LZ5150A，美国Vanderbilt公司生产的VANLUBE NA、VANLUBE 961、二辛基二苯胺VANLUBE 81，二壬基二苯胺VANLUBE DND，德国莱茵化学公司生产的对，对’二异辛基二苯胺RC7001。

优选的烷基化二苯胺抗氧剂为叔丁基/异辛基二苯胺(例如北京兴普公司生产的T534)。

B组分中硫代酚酯型抗氧剂的结构式为：

其中R₅、R₆各自为H或者C₁-C₁₂烷基，优选C₁-C₉烷基，最好为甲基和/或叔丁基。其中m、n为0-10之间的整数，优选为0、1或2。

硫代酚酯型抗氧剂占复合抗氧剂中总质量的1％-40％，优选为5％-30％，最好为8％-20％。优选的硫代酚酯型抗氧剂为2，2′-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯](例如四川永业化工有限公司生产的抗氧剂1035，德国巴斯夫公司汽巴公司生产的IRGANOX L115)。

B组分中硫醚酚型抗氧剂的结构式为：

其中R₇、R₈各自为H或者C₁-C₁₂烷基，优选C₁-C₉烷基，最好为甲基和/或叔丁基。其中q为0-10之间的整数，优选0、1或2。

硫醚酚型抗氧剂占复合抗氧剂中总质量的0-20％，优选为0.2％-15％，最好为2％-10％。优选的硫醚酚型抗氧剂为硫代双-(3，5-二叔丁基-4-羟基苄)(例如常州凌驰化工公司生产的甲叉4426-S，美国大湖公司生产的Lowinox TBP-6，德国巴斯夫公司汽巴公司生产的Irganox 1081)。

组分B占润滑油组合物总质量的0.05％～3.0％，优选为0.1％～1.5％。

用于本发明的C组分为金属钝化剂，选自一种或多种三唑类、苯并三唑类、噻唑类和噻二唑类及它们的衍生物，常用的金属钝化剂包括苯并噻唑、甲苯基三唑、辛基三唑、2-巯基苯并噻唑、2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑、2-巯基-5-烃取代-1，3，4-噻二唑、2-二巯基-5-二硫代-1，3，4-噻二唑、N，N-二丁基氨基亚甲基苯三唑、N，N-二己基氨基亚甲基苯三唑、N，N-二辛基氨基亚甲基苯三唑、2-巯基苯并噻二唑等，优选为N，N-二丁基氨基亚甲基苯三唑或N，N-二辛基氨基亚甲基苯三唑。

组分C占润滑油组合物总质量的0.01％～0.5％，优选为0.1％～0.3％。

用于本发明的D组分为极压抗磨剂，包括而不限于磷酸酯、硫代磷酸酯、烷基亚磷酸酯、烷基磷酸酯胺盐、硫代磷酸胺盐、酸性磷酸酯胺盐、硫代磷酸苯酯、硼化硫代磷酸酯胺盐、硫化异丁烯、二苄基二硫、多烷基苯苄基硫化物、多硫化物、环烷酸铅、硼酸盐、氯化石蜡等，优选烷基二硫代磷酸盐和磷酸酯，所述的烷基二硫代磷酸盐优选丁基辛基二硫代磷酸十二胺盐或丁基辛基二硫代磷酸复酯胺盐(T307)，所述的磷酸酯选自磷酸三间甲酚酯、二丁基二硫代磷酸酯或膦酸酯(T451)。

组分D占润滑油组合物总质量的0.01％～1.0％，优选为0.1％～0.5％。

用于本发明的E组分为无灰防锈剂，所述的无灰防锈剂选自脂肪酸多元醇酯、烯基丁二酸衍生物、磷酸酯胺盐、酰胺、聚氧化烯多元醇及其酯中的一种或多种。常用作防锈剂的脂肪酸多乙醇酯优选山梨糖醇酐单油酸脂、山梨糖醇酐三油酸酯等；所述的烯基丁二酸衍生物优选烯基含有8～24个碳原子的烯基丁二酸或其酯、咪唑啉烯基丁二酸盐、烯基丁二酸聚乙二醇酯，例如十二烯基丁二酸(T746)、十二烯基丁二酸半酯(T747)、十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐(T703)或十二烯基丁二酸聚乙二醇酯；常用作防锈剂的磷酸酯胺盐优选磷酸辛酯十二胺盐；常用作防锈剂的酰胺优选N-油酰肌氨酸；常用作防锈剂的聚氧化烯多元醇及其酯优选聚氧乙烯乙二醇酯、聚氧乙烯油酸山梨糖醇酯。

组分E占润滑油组合物总质量的0.01％～0.5％，优选为0.1％～0.3％。

用于本发明的F组分为破乳剂为高聚物，所述的破乳剂选自胺与环氧乙烷的缩合物、乙二醇酯和环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种，一般优选胺的四聚氧丙撑衍生物(T1001)，及环氧乙烷-环氧丙烷共聚物(美孚化学公司的MOBILAD C310B)。

组分F占润滑油组合物总质量的含量为0.01％～0.2％。优选为0.05％～0.15％。

本发明还可以加入其他非必要的添加剂，如分散剂、油性剂、消泡剂等，所述的分散剂包括聚异丁烯丁二酰亚胺、硼化聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯丁二酸酯等，所述的油性剂包括脂肪酸多元醇酯、脂肪族胺、脂肪族酰胺等，所述的消泡剂包括聚硅氧烷、丙烯酸酯醚共聚物等。

本发明的汽轮机润滑油组合物可采用以下方法制备：将各添加剂(包括复合抗氧剂中的一种或多种)分别加入聚α-烯烃合成润滑油基础油中、或将添加剂混合制成浓缩物再加入到基础油中加热混合，混合温度在40℃-90℃之间，混合时间在1小时-6小时之间。

本发明汽轮机润滑油组合物的旋转氧弹氧化诱导期可高达2300min以上，齿轮试验承载能力11级以上，具有优异的极压性能、防锈性能、破乳性能、抗氧化性能及氧化安定性，符合长寿命汽轮机润滑油的要求。

本发明所述的润滑油组合物可满足蒸汽汽轮机润滑油、燃气汽轮机润滑油、燃气-蒸汽联合循环汽轮机润滑油等类别国家GB11120标准和IS08068-2006标准的技术要求。

具体实施方式

现通过实施例1-5和对比例1-3来说明本发明，润滑油配方组成见表1。实施例1与对比例1、2的区别在于实施例1中使用的是本发明的复合抗氧剂，而对比例1中加入的是烷基化二苯胺与苯基-α-萘胺的混合物，二者之间质量比为50∶50，对比例2中加入的是硫代酚酯型抗氧剂；实施例2与对比例3的区别在于实施例2中加入了聚α-烯烃合成润滑油基础油，而对比例3中加入的是矿物基础油。

表1中组分说明如下：

组分A

A-1：40℃运动粘度为32mm²/s，粘度指数为190的聚α-烯烃合成润滑油基础油

A-2：40℃运动粘度为32mm²/s，粘度指数为110的矿物基础油

组分B

B-1：

C₈单取代苯基-α-萘胺IRGANOX L-06                     40％

C₄/C₈烷基取代二苯胺 T534                             50％

2，2′-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]  10％

B-2：

B-3：

B-4：

对比例组分B*-1为常用的烷基化二苯胺与苯基-α-萘胺的混合物，二者之间质量比为50∶50。

对比例组分B*-2为硫代酚酯型抗氧剂，本专利指2，2′-硫代双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯]。

组分C

C-1：N，N-二正丁基氨基亚甲基苯三唑

C-2：N，N-二正辛基氨基亚甲基苯三唑

组分D

D-1：磷酸三间甲酚酯

D-2：二丁基二硫代磷酸丙酯

组分E

E-1：十二烯基丁二酸半酯

E-2：N-油酰肌氨酸

组分F

F-1：胺的四聚氧丙撑衍生物T1001

F-2：环氧乙烷-环氧丙烷共聚物C310B

对实施例1-5和对比例1-3分别进行了氧化安定性试验、液相锈蚀试验、承载能力测试、破乳试验和高温氧化试验，试验结果见表1。氧化安定性试验采用旋转氧弹法进行快速比较，按照SH/T0193进行；液相锈蚀试验采用海水作为腐蚀源，按照GB/T11143进行；承载能力测试采用齿轮试验机进行试验，按照GB/T19936进行；破乳实验按照GB/T7305进行；高温氧化试验按照GJB563进行。

由表1可以看出，实施例1和对比例1、2相比表明在采用本发明复合抗氧剂的情况下，本发明的润滑油组合物具有更长的诱导期、更强的承载能力、更低的产品黏度及酸值变化，表明本发明润滑油组合物具有更好的抗氧化性能、抗磨性能、破乳性能、防锈性能及氧化安定性；实施例2和对比例3相比表明在采用聚α-烯烃合成润滑油作为基础油的情况下，本发明润滑油组合物的抗氧化能力、高温氧化试验和破乳能力明显优于矿物基础油。

总体来说，本发明的润滑油组合物具有更好的抗氧化性能、防锈性能、抗磨性能、破乳性能及氧化安定性，符合长寿命汽轮机润滑油的要求。

Claims (25)

1.一种极压长寿命汽轮机润滑油组合物，包括以下组分：

A>主要量的聚α-烯烃合成润滑油基础油，占润滑油组合物总质量的95.0％～99.8％；

B>复合抗氧剂，其中至少包括以下组分：萘胺型抗氧剂，烷基化二苯胺抗氧剂，硫代酚酯型抗氧剂以及非必要的硫醚酚型抗氧剂，所述复合抗氧剂占润滑油组合物总质量的0.05％～3.0％；

C>金属钝化剂，占润滑油组合物总质量的0.01％～0.5％；

D>极压抗磨剂，占润滑油组合物总质量的0.01％～1.0％；

E>无灰防锈剂，占润滑油组合物总质量的0.01％～0.5％；

F>破乳剂，占润滑油组合物总质量的0.01％～0.2％。

2.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述萘胺型抗氧剂的结构式为：

其中R₁、R₂各自为H或者C₁-C₂₀烷基；

所述烷基化二苯胺抗氧剂的结构式为：

其中R₃、R₄各自为H或者C₁-C₁₂烷基；

所述硫代酚酯型抗氧剂的结构式为：

其中R₅、R₆各自为H或者C₁-C₁₂烷基，m、n为0-10之间的整数。

所述硫醚酚型抗氧剂的结构式为：

其中R₇、R₈各自为H或者C₁-C₁₂烷基，q为0-10之间的整数。

3.按照权利要求2所述的润滑油组合物，其特征在于，所述的R₁、R₂是H原子或C₁-C₁₀烷基。

4.按照权利要求2所述的润滑油组合物，其特征在于，所述的R₃、R₄是C₄-C₉烷基。

5.按照权利要求2所述的润滑油组合物，其特征在于，所述的R₅、R₆是C₄-C₉烷基。

6.按照权利要求2所述的润滑油组合物，其特征在于，所述的R₇、R₈是H原子或C₁-C₉烷基。

7.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述萘胺型抗氧剂占复合抗氧剂总质量的20％-80％。

8.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述烷基化二苯胺抗氧剂占复合抗氧剂总质量的10％-70％。

9.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述硫代酚酯型抗氧剂占复合抗氧剂总质量的1％-40％。

10.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述硫醚酚型抗氧剂占复合抗氧剂总质量的0-20％。

11.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述萘胺型抗氧剂占复合抗氧剂总质量的30％-70％。

12.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述烷基化二苯胺抗氧剂占复合抗氧剂总质量的20％-60％。

13.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述硫代酚酯型抗氧剂占复合抗氧剂总质量的5％-30％。

14.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述硫醚酚型抗氧剂占复合抗氧剂总质量的0.2-15％。

15.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述复合抗氧剂占润滑油组合物总质量的0.1％-1.5％。

16.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述金属钝化剂选自一种或多种三唑类、苯并三唑类、噻唑类和噻二唑类及它们的衍生物。

17.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述金属钝化剂占润滑油组合物总质量的0.1％-0.3％。

18.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂选自磷酸酯、硫代磷酸酯、烷基亚磷酸酯、烷基磷酸酯胺盐、硫代磷酸胺盐、酸性磷酸酯胺盐、硫代磷酸苯酯、硼化硫代磷酸酯胺盐、硫化异丁烯、二苄基二硫、多烷基苯苄基硫化物、多硫化物、环烷酸铅、硼酸盐、氯化石蜡的一种或多种。

19.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂占润滑油组合物总质量的0.1％-0.5％。

20.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述无灰防锈剂选自脂肪酸多元醇酯、烯基丁二酸衍生物、磷酸酯胺盐、酰胺、聚氧化烯多元醇及其酯中的一种或多种。

21.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述无灰防锈剂占润滑油组合物总质量的0.1％-0.3％。

22.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述破乳剂选自胺与环氧乙烷的缩合物、乙二醇酯和环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种。

23.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述破乳剂占润滑油组合物总质量的0.05％-0.15％。

24.按照权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述聚α-烯烃合成润滑油基础油占润滑油组合物总质量的97.5％～99.5％。

25.权利要求1-24之一所述的润滑油组合物的制备方法，其特征在于，将各添加剂分别加入到基础油中、或将添加剂混合制成浓缩物再加入到基础油中加热混合，混合温度在40℃-90℃之间，混合时间在1小时-6小时之间。