CN102766508B - 一种长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，它包括(A)至少一种合成基础油；(B)至少一种抗氧剂；(C)至少一种金属钝化剂；(D)至少一种金属清净剂；(E)至少一种抗磨剂；(F)至少一种防锈剂；(G)至少一种摩擦改进剂。上述润滑油组合物具有粘度指数高、倾点低的特点，可满足68～680粘度级别工业齿轮油要求；上述润滑油组合物具有优良的防腐防锈性、抗泡性、抗乳化性、抗氧化性及抗磨性，抗氧化性能尤为突出，适用于高温、高压、重载等苛刻条件下的工业齿轮和轴承润滑系统，特别在设备保护、油品寿命及无故障操作方面表现杰出。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种润滑油组合物，尤其是一种用于工业齿轮传动系统润滑油组合物，属于润滑油及润滑油添加剂技术领域。
(二)背景技术
随着我国冶金、建材、煤炭、化工、船舶等行业机械设备精密度的不断提高，对润滑油的性能要求越来越苛刻。矿物油在低温性、氧化性、低挥发性等方面已无法满足苛刻的使用环境，因此合成工业齿轮油的需求量将日益增长。合成工业齿轮油是指应用于重负荷、高温、有水混入等工况下运转的齿轮，如齿面接触应力大于1.1GPa的冶金轧钢、井下采掘等高温、有冲击、含水部位的齿轮传动等，它是闭式齿轮油中的最高质量档次的油品。
合成工业齿轮油在欧、美、日本等工业发达国家开发较早，并在整个齿轮润滑油中所占比例日益增大。如Mobil、Shell、Klober等石油公司都有自己的合成工业齿轮油产品系列，用于大中功率传动齿轮、蜗轮蜗杆和高温下运行的轴承链条，以降低齿轮磨损延长齿轮寿命和换油期，节约检修费用，节能等。目前多数行业采用进口合成型工业齿轮油，如美孚的SHC600系列，壳牌的德纳系列。美孚的SHC600系列在市场的占有率最高，它相比于其它齿轮油，具有突出的特点和性能，经分析在抗氧化、抗磨、抗乳化性等方面上都有突出的表现。
国内合成工业齿轮油的研制正在起步阶段，产品很少。合成型工业齿轮油的市场基本被国外公司所垄断，但对合成工业齿轮油基础油、添加剂的具体组成尚未有公开的文献报道。本发明提供的长寿命全合成工业齿轮油组合物具有优异的高低温性能、氧化安定性、热稳定性及抗磨减摩性、防锈防腐性、抗乳化性和抗泡性，与国外顶级同类产品相比具有更好的抗氧化性能，适用于高温、高压、重载等苛刻条件下的工业齿轮和轴承润滑系统，特别在设备保护、油品寿命及无故障操作方面表现杰出。
(三)发明内容
本发明的目的是：提供一种长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，具有优良的高低温性能、氧化安定性、热稳定性及抗磨减摩性、防锈防腐性、抗乳化性和抗泡性，可满足苛刻条件下工业齿轮和轴承的长期良好润滑，突出的特点是优异的热安定性、氧化安定性及部件清净性，大大延长润滑油的换油周期，节约维修成本和换油成本。
本发明为实现上述目的，对润滑油组合物中的各基础油组分、添加剂组分进行精心选择，并对各组分油、各组分功能添加剂以及基础油与添加剂间的相互作用关系进行了全面系统的研究，把润滑油组合物的热氧化安定性能作为研究的重点，以期达到本发明的润滑油组合物可满足高温、高压、重载、有水等苛刻条件下工业齿轮和轴承的润滑，延长换油期，节约成本，降低排放，达到环保节能的目的。
本发明调配的齿轮油组合物，产品的硫含量为200～2000ppm(质量)，磷含量为500～1000ppm(质量)，氮含量为200～800ppm(质量)，钙含量为100～2000ppm(质量)，具有优良的高低温性能、氧化安定性、热稳定性及抗磨减摩性、防锈防腐性、抗乳化性和抗泡性，产品满足68～680工业齿轮油粘度级别要求，以2.0wt％的加剂量很好地通过了防锈防腐试验、抗泡抗乳化试验、润滑油氧化安定性试验(旋转氧弹)、润滑油氧化寿命试验、四球机极压抗磨试验、FZG齿轮机承载能力试验及Timken极压试验，
可满足高温、高压、重载、有水等苛刻环境下的工业齿轮和轴承的润滑，大大延长润滑油使用寿命。该产品使用寿命长，应用范围广，可满足各种工业齿轮和轴承的润滑，具有很好的经济效益与社会效益。该润滑油组合物调配方便，性能优良，有广阔的推广应用前景。
本发明的长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，它含有：(A)至少一种合成基础油；和(B)至少一种抗氧剂；(C)至少一种金属钝化剂；(D)至少一种金属清净剂；(E)至少一种抗磨剂；(F)至少一种防锈剂；(G)至少一种摩擦改进剂。所说的(A)为合成基础油，所说的润滑油组合物含(A)组分89.00～99.08wt％；所说的(B)为2，6-二叔丁基酚，或N-苯基-α-萘胺与二烷基二苯胺缩合物，或二烷基二硫代氨基甲酸酯，或它们任意组合的混合物，所说的润滑油组合物含(B)组分0.5～5.0wt％；所说的(C)为苯三唑二烷基胺甲醛缩合物，或噻二唑烷基硫醇过氧化氢缩合物，或它们任意组合的混合物，所说的润滑油组合物含(C)组分0.02～1.0wt％；所说的(D)为烷基水杨酸盐，或硫化烷基酚盐，或烷基苯磺酸盐，或它们任意组合的混合物，所说的润滑油组合物含(D)组分0.1～2.0wt％；所说的(E)为磷酸酯，或亚磷酸酯，或磷酸酯胺盐，或硫代磷酸酯，或它们任意组合的混合物，所说的润滑油组合物含(E)组分0.2～2.0wt％；所说的(F)为烯基丁二酸酯，或脂肪酸酰胺，或它们任意组合的混合物，所说的润滑油组合物含(F)组分0.1～1.0wt％；所说的(G)为脂肪酸，或脂肪胺，或脂肪醇，或脂肪酸酯，或脂肪酸胺盐，或它们任意组合的混合物，所说的润滑油组合物含(G)组分0.1～2.0wt％。
更进一步，本发明的长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，它含有：(A)至少一种合成基础油；和(B)至少一种抗氧剂；(C)至少一种金属钝化剂；(D)至少一种金属清净剂；(E)至少一种抗磨剂；(F)至少一种防锈剂；(G)至少一种摩擦改进剂。
其中所说的(A)是聚a-烯烃合成油，含(A)组分的适宜含量为89.00～98.25wt％；
(B)组分较适宜的是2，6-二叔丁基酚，或N-苯基-α-萘胺与二正辛基二苯胺缩合物，或N-苯基-α-萘胺与壬基乙基二苯胺缩合物，或N-苯基-α-萘胺与丁辛基二苯胺缩合物，或N-苯基-α-萘胺与二壬基二苯胺缩合物，或N-苯基-α-萘胺与丁壬基二苯胺缩合物，或二正丁基二硫代氨基甲酸酯，或二正辛基二硫代氨基甲酸酯，或它们任意组合的混合物，组分(B)在润滑油组合物中的适宜含量为0.8～5.0wt％；
(C)组分较适宜的是苯三唑二正丁胺甲醛缩合物，或苯三唑二正辛胺甲醛缩合物，或噻二唑十二烷基硫醇过氧化氢缩合物，或噻二唑十八烷基硫醇过氧化氢缩合物，或它们任意组合的混合物，组分(C)在润滑油组合物中的适宜含量为0.05～1.0wt％；
(D)组分较适宜的是C14-18烷基水杨酸盐，或C8-12硫化烷基酚盐，或C20-24烷基苯磺酸盐，或它们任意组合的混合物，组分(D)在润滑油组合物中的适宜含量为0.2～2.0wt％；
(E)组分较适宜的是磷酸三甲酚酯，或亚磷酸正辛酯，或亚磷酸十二烷基酯，或磷酸酯正辛胺盐，或磷酸酯十二胺盐，或硫代磷酸三苯酯，或硫代磷酸三正丁酯，或硫代磷酸三正辛酯，或硫代磷酸三(十二)烷基酯，或它们任意组合的混合物，组分(E)在润滑油组合物中的适宜含量为0.2～2.0wt％；
(F)组分较适宜的是十二烯基丁二酸单异辛酯，或十二烯基丁二酸二异辛酯，或硬脂酸酰胺，或油酸酰胺，或它们任意组合的混合物，组分(F)在润滑油组合物中的适宜含量为0.5～2.0wt％；
(G)组分较适宜的是十八烯酸，或十八烯胺，或十八烯醇，或十八烯酸酯，或十八烯酸胺盐，或它们任意组合的混合物，组分(G)在润滑油组合物中的适宜含量为0.2～2.0wt％。
制法：上述长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物的制备方法是：先将按比例所需量的组分油(A)加入带搅拌器的不锈钢调合釜内，其次将按比例所需量的抗氧剂(B)、金属钝化剂(C)、金属清净剂(D)、抗磨剂(E)、防锈剂(F)、摩擦改进剂(G)、加入到调合釜中，升温至50～60℃下搅拌4小时，至混合物均匀透明。
为了筛选添加剂组分和润滑油组合物，本发明在实验室采用了各种试验方法进行模拟评定。其中有人工老化试验、润滑油极压性能测定法(GB/T3142)、润滑油抗磨性能测定法(SH/T0189)、润滑油氧化寿命测定法(GB/T12581或ASTM D943)、润滑油抗泡性能测定法(ASTM D892)、石油和合成液水分离性测定法(GB/T7305或ASTM D1401)、润滑油氧化安定性测定法(旋转氧弹法)(SH/T0193)。
为了评价润滑油组合物，采用了石油产品铜片腐蚀试验(GB/T5096或ASTM D130)，润滑油防锈性能测定法(GB/T11143或ASTM D665)，FZG齿轮机试验(ASTM D5182或DIN 51354)，润滑油抗擦伤能力测定法(梯姆肯法)(SH/T0532)。
(四)具体实施方式
本发明的效果通过下面的实施例进一步说明。但应明白，下面的实施例不是限制本发明的范围，任何不超出本发明构思和范围的改动，都在本发明的范围之内。
实施例1：
润滑油组合物(I)，它包括：95.9wt％的聚α-烯烃合成基础油PAO-10(性质见表1)(组分A)；0.50wt％的2、6-二叔丁基酚，0.50wt％的N-苯基-α-萘胺与二壬基二苯胺缩合物(组分B)；0.20wt％苯三唑二正辛胺甲醛缩合物(组分C)；0.2wt％的C14-18烷基水杨酸盐(组分D)；2.0wt％的磷酸三甲酚酯(组分E)；0.50wt％的油酸酰胺(组分F)；0.20wt％的十八烯酸胺盐(组分G)。润滑油组合物(II)除组分(B)0.50wt％的N-苯基-α-萘胺与二壬基二苯胺缩合物被0.50wt％的二正辛基二硫代氨基甲酸酯替代外，其余均同组合物(I)。润滑油组合物(III)除组分(A)0.50wt％的N-苯基-α-萘胺与二壬基二苯胺缩合物被0.25wt％的N-苯基-α-萘胺与二壬基二苯胺缩合物和0.25wt％的二正辛基二硫代氨基甲酸酯替代外，其余均同组合物(I)。组合物(I)、(II)、(III)的主要性质、性能表2中。
表1聚α-烯烃合成基础油性质
表2组合物(I)、(II)、(III)的主要性质、性能
从表中可以看出：(1)2、6-二叔丁基酚、N-苯基-α-萘胺与二壬基二苯胺缩合物、0.25wt％的二正辛基二硫代氨基甲酸酯复合使用在旋转氧弹试验中产生了明显的协合效应；(2)N-苯基-α-萘胺与二壬基二苯胺缩合物抗氧剂比二正辛基二硫代氨基甲酸酯抗氧剂在润滑油氧化寿命试验中表现更好。
实施例2：
润滑油组合物(IV)，它包括：13.7wt％的聚α-烯烃合成基础油PAO-4，77.8wt％的聚α-烯烃合成基础油PAO-100(性质见表1)(组分A)；1.0wt％的2、6-二叔丁基酚，1.0wt％的N-苯基-α-萘胺与丁壬基二苯胺缩合物，1.0wt％的二正丁基二硫代氨基甲酸酯(组分B)；1.0wt％噻二唑十二烷基硫醇过氧化氢缩合物(组分C)；2.0wt％的C8-12硫化烷基酚盐(组分D)；1.0wt％的磷酸三甲酚酯(组分E)；0.50wt％的十二烯基丁二酸单异辛酯(组分F)；1.0wt％的十八烯酸酯(组分G)。润滑油组合物(V)除组分(E)1.0wt％的磷酸三甲酚酯被1.0wt％的亚磷酸十二烷基酯替代外，其余均同组合物(IV)。润滑油组合物(VI)除组分(E)1.0wt％的磷酸三甲酚酯被1.0wt％的磷酸酯十二胺盐替代外，其余均同组合物(IV)。润滑油组合物(VII)除组分(E)1.0wt％的磷酸三甲酚酯被1.0wt％的硫代磷酸三苯酯替代外，其余均同组合物(IV)。润滑油组合物(VIII)除组分(E)1.0wt％的磷酸三甲酚酯被1.0wt％的硫代磷酸三(十二)烷基酯替代外，其余均同组合物(IV)。组合物(V)、(VI)、(VII)、(VIII)的主要性质、性能列表3中。
表3组合物主要性质性能
表3结果表明，不同结构的抗磨添加剂均具有好的防锈性能；磷酸三甲酚酯、亚磷酸十二烷基酯、磷酸酯十二胺盐的防腐性能略好于硫代磷酸三苯酯和硫代磷酸三(十二)烷基酯；含磷抗磨添加剂的抗磨和抗氧化是一对矛盾，必须在配方中仔细平衡；含磷抗磨剂中引入硫，对抗氧和极压抗磨有利，但会产生腐蚀，因此，极压和腐蚀也是一对矛盾，也必须在配方中仔细平衡。
实施例3：
润滑油组合物(IX)，它包括：88.73wt％的聚α-烯烃合成基础油PAO-40，4.67wt％的聚α-烯烃合成基础油PAO-100(性质见表1)(组分A)；0.3wt％的2、6-二叔丁基酚，0.5wt％的N-苯基-α-萘胺与二壬基二苯胺缩合物，0.5wt％的二正辛基二硫代氨基甲酸酯(组分B)；0.1wt％苯三唑二正丁胺甲醛缩合物(组分C)；2.0wt％的C8-12硫化烷基酚盐(组分D)；0.5wt％磷酸三甲酚酯，0.5wt％亚磷酸十二烷基酯，0.5wt％磷酸酯十二胺盐，0.5wt％硫代磷酸三(十二)烷基酯(组分E)；1.0wt％的油酸酰胺(组分F)；0.2wt％的十八烯酸胺盐(组分G)。润滑油组合物(X)除组分(D)2.0wt％的C8-12硫化烷基酚盐被2.0wt％的C14-18烷基水杨酸盐替代外，其余均同组合物(IX)。润滑油组合物(XI)除组分(D)2.0wt％的C8-12硫化烷基酚盐被2.0wt％的C20-24烷基苯磺酸盐替代外，其余均同组合物(IX)。组合物(IX)、(X)、(XI)的主要性质、性能列表4中。
表4组合物主要性质、性能
注【1】杯底油泥越少、钢片评级越小，说明润滑油的高温清净性越好。
表4结果表明，不同类别的金属清净剂对油品高温清净性影响较大。水杨酸盐金属清净剂优于硫化烷基酚盐和烷基磺酸盐。
实施例4：
润滑油组合物(XII)，它包括：98.0wt％的聚α-烯烃合成基础油PAO-10(性质见表1)(组分A)；0.15wt％的2、6-二叔丁基酚，0.4wt％的N-苯基-α-萘胺与丁辛基二苯胺缩合物，0.25wt％的二正丁基二硫代氨基甲酸酯(组分B)；0.06wt％苯三唑二正丁胺甲醛缩合物(组分C)；0.2wt％的C8-12硫化烷基酚盐(组分D)；0.44wt％的磷酸三甲酚酯，0.1wt％硫代磷酸三苯酯(组分E)；0.2wt％的硬脂酸酰胺(组分F)；0.2wt％的十八烯胺(组分G)。
表5组合物(XII)评价结果
实验结果表明，本发明的产品与同类国外油相比具有更好的抗泡性、抗乳化性、极压抗磨性、承载能力、抗氧化性和高温清净性，突出的特点是热安定性、氧化安定性及部件清净性。
实施例5：
润滑油组合物(X III)，它包括：19.6wt％的聚α-烯烃合成基础油PAO-10，78.4wt％的聚α-烯烃合成基础油PAO-40(性质见表1)(组分A)；0.15wt％的2、6-二叔丁基酚，0.4wt％的N-苯基-α-萘胺与丁辛基二苯胺缩合物，0.25wt％的二正辛基二硫代氨基甲酸酯(组分B)；0.06wt％苯三唑二正丁胺甲醛缩合物(组分C)；0.2wt％的C8-12硫化烷基酚盐(组分D)；0.44wt％的磷酸三甲酚酯，0.1wt％硫代磷酸三正丁酯(组分E)；0.2wt％的硬脂酸酰胺(组分F)；0.2wt％的十八烯胺(组分G)。
表6组合物(X III)评价结果
实验结果表明，本发明的产品与同类国外油相比具有更好的抗泡性、抗乳化性、极压抗磨性、承载能力、抗氧化性和高温清净性，突出的特点是热安定性、氧化安定性及部件清净性。
Claims (7)
1.一种长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，其特征在于它含有：
(A)至少一种合成基础油，组合物含组分(A)89.00～99.08wt％，
(B)抗氧剂，为二烷基二硫代氨基甲酸酯和2,6-二叔丁基酚、N-苯基-α-萘胺与二烷基二苯胺缩合物的混合物，组合物含组分(B)0.5～5.0wt％，
(C)至少一种金属钝化剂，为苯三唑二烷基胺甲醛缩合物，或噻二唑烷基硫醇过氧化氢缩合物，或它们任意组合的混合物，组合物含组分(C)0.02～1.0wt％，
(D)至少一种金属清净剂，为烷基水杨酸盐，或硫化烷基酚盐，或它们任意组合的混合物，组合物含组分(D)0.1～2.0wt％，
(E)抗磨剂，为磷酸三甲酚酯和硫代磷酸三苯酯的混合物或磷酸三甲酚酯和硫代磷酸三正丁酯的混合物，组合物含组分(E)0.2～2.0wt％，
(F)至少一种防锈剂，为脂肪酸酰胺，组合物含组分(F)0.1～1.0wt％，
(G)至少一种摩擦改进剂，为十八烯酸胺，组合物含组分(G)0.1～2.0wt％。
2.根据权利要求1所述的长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，其特征在于(Ａ)组分为聚а-烯烃合成油，含量为89.00～98.25wt％。
3.根据权利要求1所述的长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，其特征在于(B)组分含量为0.8～5.0wt％。
4.根据权利要求1所述的长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，其特征在于(C)组分为苯三唑二正丁胺甲醛缩合物，或苯三唑二正辛胺甲醛缩合物，或噻二唑十二烷基硫醇过氧化氢缩合物，或噻二唑十八烷基硫醇过氧化氢缩合物，或它们任意组合的混合物，含量为0.05～1.0wt％。
5.根据权利要求1所述的长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，其特征在于(D)组分为C14-18烷基水杨酸盐，或C8-12硫化烷基酚盐，或它们任意组合的混合物，含量为0.2～2.0wt％。
6.根据权利要求1所述的长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，其特征在于(F)组分为硬脂酸酰胺，或油酸酰胺，或它们任意组合的混合物，含量为0.5～2.0wt％。
7.根据权利要求1所述的长寿命全合成工业齿轮润滑油组合物，其特征在于(G)组分含量为0.2～1.0wt％。
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