CN102776053B - 复合极压抗磨剂及含有该复合极压抗磨剂的全合成抗磨液压油 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合极压抗磨剂及含有该复合极压抗磨剂的全合成抗磨液压油，属于润滑油生产领域。所述液压油主要由水基基础油及复合极压抗磨剂混合制成，所述复合极压抗磨剂为两种咪唑基四氟硼酸盐离子液体的复配物。与现有技术相比，本发明的全合成抗磨液压油具有润滑性能优异、节能环保等特点，具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及润滑油生产领域，具体地说是一种复合极压抗磨剂及含有该复合极压抗磨剂的全合成抗磨液压油。
背景技术
液压油生产领域中，由于矿物油基础油存在性能及来源上的诸多不足，非石油型液压油得到了更为广泛、深入的应用。现有技术中的非石油型液压油主要是在水或其它基础液（包括乳化液或合成液,如高水基液、水 -乙二醇液、磷酸酯液等）中加入各类添加剂，以使它们更适合于传统的液压系统使用。
液压系统工作时，液压系统通过液压泵把系统内介质以一定压力向前推进，经过分配阀控制介质的流向和流量使介质进入缸体从而推动液压挺杆前进或后退，从这一点来讲只要液压系统内充满介质就可以；从动作的灵敏性和准确性来讲，就要求介质的可压缩性越小越好；从节能来讲介质的黏度越小越好；从设备使用寿命来讲就要求介质对液压系统的影响越小越好；同时由于液压系统内有泵和阀等摩擦副因此要求介质具有一定的抗磨减摩和润滑特性，为了满足不同使用环境温度就要求该介质具有一定的高低温使用性能；再从使用寿命来讲就要求该介质性能稳定；再从环保角度来讲就要求该介质对环境友好；其次是成本低。在上述要求中人们最难解决的是抗磨减摩问题，目前使用的抗磨减摩剂主要是蓖麻油皂和油酸三乙醇胺的配合物以及蓖麻油酸皂硼酸络合物，但是，它们最大只能提供68Kgf力的四球PB值，这在一定程度上限制了非石油型液压油的应用范围。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种具有良好抗磨极压性能的复合极压抗磨剂。
本发明进一步的技术任务是提供一种含有上述复合极压抗磨剂的全合成抗磨液压油。
复合极压抗磨剂，其特点是，含有A离子液体及B离子液体：
所述A离子液体为结构式（ 
）表示的1-（蓖麻油酸乙基酯）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，
（
）
（
）
所述B离子液体为结构式（
）表示的1-（O，O-二乙基膦酰丙基）-3-十二烷基咪唑四氟硼酸盐。
结构式（
）表示的1-（蓖麻油酸乙基酯）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的制备方法如下：
A）将计量好的蓖麻油酸和1-（2-羟基）乙基-3甲基咪唑四氟磷酸盐(泵入摩尔比1.05比1)泵入反应釜中，加入无水DMF（二甲基甲酰胺）作反应介质（与蓖麻油酸的体积为3比1），搅拌混合均匀；
B）泵入催化剂烷基吡啶基四氟硼酸盐（与蓖麻油酸的摩尔比为1比20），搅拌混合均匀，并用导热油加热，反应温度控制在80℃到180℃，用分水装置除水反应2到10小时；
C）反应结束后，减压蒸馏除去反应溶剂DMF即得到A离子液体。
结构式（
）表示的1-（O，O-二乙基膦酰丙基）-3-十二烷基咪唑四氟硼酸盐的制备方法如下：
A）按照摩尔比1:1的比例将十二烷基咪唑和3-（O，O-二乙基膦酰）氯丙烷泵入反应釜中，进行搅拌混合均匀；
B）搅拌混合均匀，并用导热油加热，反应温度控制在50℃到100℃；
C）反应结束后，得到白色结晶体，加入四氟硼酸盐水溶液常温反应得到B离子液体水溶液。
经大量试验发现，上述咪唑基四氟硼酸盐离子液体（A离子液体、B离子液体）作为液压油添加剂时具有良好的抗磨性能。
含有上述复合极压抗磨剂的全合成抗磨液压油，包括水基基础油及复合极压抗磨剂，水基基础油与极压抗磨剂的重量配比为：
水基基础油 56.9～90份
复合极压抗磨剂 2～10份，
所述复合极压抗磨剂为上述A离子液体与B离子液体的复配物，A离子液体与B离子液体的质量比为1：1～1：3。
含有上述复合极压抗磨剂的全合成抗磨液压油的优选以下重量配比的原料混合而成：
水基基础油 56.9～90份
粘度调节剂 15～31份
PH值调节剂 1～8份
复合极压抗磨剂 2～10份
减摩剂 1～5份
防锈剂 1～5份
杀菌剂 0.001～0.1份
消泡剂 0.001～0.1份。
上述水基基础油优选去离子水和倾点调节剂混合而成，水基基础油中倾点调节剂的质量百分含量为：35% ~54%，所述倾点调节剂为乙二醇和/或二甲基亚砜。
作为抗磨液压油，要求黏度调节剂具有好的成膜性能，以便赋予所调和的液压油具有较好的减摩、抗磨性能，上述粘度调节剂优选聚乙烯基吡咯烷酮、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、聚丙烯酸酯、聚乙烯基亚胺或羧甲基纤维素中的任意一种或一种以上物质的混合物。
所述PH值调节剂优选为三乙醇胺和/或氢氧化钠。
所述减磨剂为蓖麻油酸皂、二聚酸钾、水基钼、磷酸三丁酯中的任意一种或一种以上物质的混合物。减摩剂在摩擦副表面具有好的吸附性能，在液压油中可以起到减摩作用，具有较好的减摩性能。
所述防锈剂优选为硼酸、辛酸、苯并三氮唑中的任意一种或一种以上物质的混合物。
所述杀菌剂优选为苯甲酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵、聚季铵盐或三嗪类杀菌剂中的任意一种或一种以上物质的混合物。
所述消泡剂优选为水基含硅消泡剂和/或聚醚多元醇消泡剂。
本发明的咪唑基四氟硼酸盐离子液体及含有该离子液体的全合成抗磨液压油与现有技术相比具有以下突出的有益效果：
（一） 本发明采用两种咪唑基四氟硼酸盐离子液体与蓖麻油酸皂、二聚酸钾等常规减磨剂配合使用，不仅具有较好的减摩和抗磨效果，而且含有活性极压物质，具有极好的极压性能；
（二） 复合极压抗磨剂、减磨剂和成膜性能较好的粘度调节剂等助剂配合使用，使得有机全合成抗磨液压油的最大无卡咬负荷和抗磨性能得到极大提高，获得了优异的润滑性能，应用于液压设备时，能够显著减小液压设备的磨损，延长设备的使用寿命；
（三） 本发明的有机全合成抗磨液压油以水基基础油为载体，配以环保型复合极压抗磨剂、减摩剂、黏度调节剂和少量其他助剂，原材料不依赖于石油资源，具有生产成本低、可生物降解、节能环保等特点。
具体实施方式
以具体实施例及试验例对本发明的咪唑基四氟硼酸盐离子液体及含有该离子液体的全合成抗磨液压油作以下详细地说明。
实施例一
结构式（
）表示的A离子液体的制备：
A）将计量好的蓖麻油酸和1-（2-羟基）乙基-3甲基咪唑四氟磷酸盐(泵入摩尔比1.05比1)泵入反应釜中，加入无水DMF（二甲基甲酰胺）作反应介质（与蓖麻油酸的体积为3比1），搅拌混合均匀；
B）泵入催化剂烷基吡啶基四氟硼酸盐（与蓖麻油酸的摩尔比为1比20），搅拌混合均匀，并用导热油加热，反应温度控制在120℃，用分水装置除水反应6小时；
C）反应结束后，减压蒸馏除去反应溶剂DMF即得到1-（蓖麻油酸乙基酯）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体。
结构式（
）表示的B离子液体的制备：
A）按照摩尔比1:1的比例将十二烷基咪唑和3-（O，O-二乙基膦酰）氯丙烷泵入反应釜中，进行搅拌混合均匀；
B）搅拌混合均匀，并用导热油加热，反应温度控制在80℃；
C）反应结束后，得到白色结晶体，加入四氟硼酸盐水溶液常温反应得到1-（O，O-二乙基膦酰丙基）-3十二烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体水溶液；
D）80℃减压蒸馏除去离子液体中的水分，得到目标产物。
复合极压抗磨剂的制备：
将A离子液体与B离子液体以1：2的质量比混合，搅拌均匀即可得到复合极压抗磨剂。
实施例二
全合成抗磨液压油配方：
水基基础油 60.3Kg
粘度调节剂（环氧乙烷-环氧丙烷共聚物） 19.5 Kg
PH值调节剂（三乙醇胺） 5Kg
复合极压抗磨剂 9.6Kg
减摩剂 3.5 Kg
防锈剂 2Kg
杀菌剂 0.1 Kg
水基含硅消泡剂 0.05 Kg
所述水基基础油为二甲基亚砜水溶液，二甲基亚砜质量百分含量为40%；
所述复合极压抗磨剂由实施例一所述方法制得；
所述减摩剂为蓖麻油酸皂与磷酸三丁酯的混合物，蓖麻油酸皂与磷酸三丁酯的质量比为19：1；
所述防锈剂为硼酸和苯并三氮唑的混合物，硼酸和苯并三氮唑的质量比为9：1；
所述杀菌剂为三嗪类杀菌剂和苯甲酸钠的混合物，三嗪类杀菌剂和苯甲酸钠的质量比为4：1。
制备方法：
A、 将配方量的水基基础液用水泵泵入反应釜中，用蒸汽或导热油加热到30~50℃之间，加热过程中启动搅拌；
B、 加入粘度调节剂，并搅拌20到30分钟；
C、 加入复合极压抗磨剂、减摩剂，并搅拌20到30分钟，用PH值调节剂调节酸碱性至pH值9.6；
D、 加入防锈剂及消泡剂，在搅拌状态下降温到20~35℃之间时再加入杀菌剂，搅拌均匀后过滤即得液压油成品。
实施例三
全合成抗磨液压油配方：
水基基础油 60.9Kg
粘度调节剂（聚乙烯基亚胺） 20Kg
PH值调节剂（三乙醇胺） 5.5Kg
复合极压抗磨剂 8Kg
减摩剂 3.5 Kg
防锈剂 2 Kg
杀菌剂（十二烷基二甲基苄基氯化铵） 0.1 Kg
聚醚多元醇消泡剂 0.005 Kg
所述水基基础油为二甲基亚砜水溶液，二甲基亚砜质量百分比为40%；
所述复合极压抗磨剂由实施例一所述方法制得；
所述减摩剂为蓖麻油酸钠与二聚酸钾的混合物，蓖麻油酸钠与二聚酸钾质量比为9：1；
所述防锈剂为硼酸与辛酸的混合物，硼酸与辛酸的质量比为9：1。
制备方法与实施例二所述制备方法相同。
实施例四
全合成抗磨液压油配方：
水基基础油 63Kg
粘度调节剂（羧甲基纤维素） 21.8 Kg
PH值调节剂（氢氧化钠） 4 Kg
复合极压抗磨剂 5.56Kg
减摩剂 3.5 Kg
防锈剂 2 Kg
杀菌剂（苯甲酸钠） 0.1 Kg
聚醚多元醇消泡剂 0.005 Kg
所述水基基础油为乙二醇水溶液，乙二醇质量百分含量为40%；
所述复合极压抗磨剂由实施例一所述方法制得；
所述减摩剂为蓖麻油酸皂与水基钼的混合物，蓖麻油酸皂与水基钼的质量比为9：1；
所述防锈剂为硼酸与苯并三氮唑的混合物，硼酸与苯并三氮唑的质量比为9：1。
制备方法与实施例二所述制备方法相同。
实施例五
全合成抗磨液压油配方：
水基基础油 64Kg
粘度调节剂（环氧乙烷-环氧丙烷共聚物） 22Kg
PH值调节剂（三乙醇胺） 5 Kg
复合极压抗磨剂 3.4 Kg
减摩剂 3 .5Kg
防锈剂 （苯并三氮唑） 2Kg
杀菌剂（苯甲酸钠） 0.1 Kg
聚醚多元醇消泡剂 0.07Kg
所述水基基础油为乙二醇水溶液，乙二醇质量百分比为40%；
所述复合极压抗磨剂由实施例一所述方法制得；
所述减摩剂为蓖麻油酸皂、水基钼及磷酸三丁酯的混合物，蓖麻油酸皂、水基钼及磷酸三丁酯的质量比为9：5：6；
制备方法与实施例二所述制备方法相同。
实施例六
全合成抗磨液压油配方：
水基基础油 60.9Kg
粘度调节剂（环氧乙烷-环氧丙烷共聚物） 20Kg
PH值调节剂（三乙醇胺） 5.5Kg
极压抗磨剂（十二烷基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐） 8 Kg
减摩剂 3 .5Kg
防锈剂 2 Kg
杀菌剂 0.1 Kg
水基含硅消泡剂 0.05 Kg
所述水基基础油为二甲基亚砜水溶液，二甲基亚砜质量百分比为40%；
所述减摩剂为蓖麻油酸皂与磷酸三丁酯的混合物，蓖麻油酸皂与磷酸三丁酯的质量比为9：1；
所述防锈剂为硼酸和苯并三氮唑的混合物，硼酸和苯并三氮唑的质量比为9：1；
所述杀菌剂为三嗪类杀菌剂和苯甲酸钠的混合物，三嗪类杀菌剂和苯甲酸钠的质量比为4：1。
制备方法与实施例二所述制备方法相同。
将实施例二～六制得的有机全合成抗磨液压油进行最大无卡咬负荷（PB值）测试，实验方法采用GB/T3142，测定结果如表所示：
PB值反应了液压油的承载能力和润滑的抗磨减摩性能，目前使用的抗磨减摩剂主要是蓖麻油皂和油酸三乙醇胺的配合物以及蓖麻油酸皂硼酸络合物，它们最大只能提供68Kgf力的四球PB值。从上表可以看出实施例二号到五号所制备的有机全合成抗磨液压油在承载能力和润滑极压性能都有了很大的提高。实施例六虽然能提供70Kgf力的四球PB值，较蓖麻油酸皂络合物值大，但仍较链长更长的蓖麻油基离子液体提供的值小，这与理论预测是一致的。此外，我们选择的咪唑基离子液体的特殊结构，也是我们所制备的全合成液压油PB值较高的原因。
本发明所提供的有机全合成抗磨液压油适用于做为液压系统的介质使用。
Claims (10)
1.复合极压抗磨剂，其特征在于，含有A离子液体及B离子液体：
所述A离子液体为结构式（ 
）表示的1-（蓖麻油酸乙基酯）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，
（）
（
）
所述B离子液体为结构式（）表示的1-（O，O-二乙基膦酰丙基）-3-十二烷基咪唑四氟硼酸盐。
2.全合成抗磨液压油，其特征在于，包括水基基础油及复合极压抗磨剂，水基基础油与极压抗磨剂的重量配比为：
水基基础油 56.9～90份
复合极压抗磨剂 2～10份，
所述复合极压抗磨剂为权利要求1所述复合极压抗磨剂，A离子液体与B离子液体的质量比为1：1～1：3。
3.根据权利要求2所述的全合成抗磨液压油，其特征在于，主要由以下重量配比的原料混合而成：
水基基础油 56.9～90份
粘度调节剂 15～31份
pH值调节剂 1～8份
复合极压抗磨剂 2～10份
减磨剂 1～5份
防锈剂 1～5份
杀菌剂 0.001～0.1份
消泡剂 0.001～0.1份，
所述复合极压抗磨剂为权利要求1所述复合极压抗磨剂，A离子液体与B离子液体的质量比为1：1～1：3。
4.根据权利要求2或3所述的全合成抗磨液压油，其特征在于，所述水基基础油由去离子水和倾点调节剂混合而成，水基基础油中倾点调节剂的质量百分含量为：35% ~54%， 所述倾点调节剂为乙二醇和/或二甲基亚砜。
5.根据权利要求3所述的全合成抗磨液压油，其特征在于，所述粘度调节剂为聚乙烯基吡咯烷酮、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、聚丙烯酸酯、聚乙烯基亚胺或羧甲基纤维素中的任意一种或一种以上物质的混合物。
6.根据权利要求3所述的全合成抗磨液压油，其特征在于，所述pH值调节剂为三乙醇胺和/或氢氧化钠。
7.根据权利要求3所述的全合成抗磨液压油，其特征在于，所述减磨剂为蓖麻油酸皂、二聚酸钾、水基钼、磷酸三丁酯中的任意一种或一种以上物质的混合物。
8.根据权利要求3所述的全合成抗磨液压油，其特征在于，所述防锈剂为硼酸、辛酸、苯并三氮唑中的任意一种或一种以上物质的混合物。
9.根据权利要求3所述的全合成抗磨液压油，其特征在于，所述杀菌剂为苯甲酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵、聚季铵盐或三嗪类杀菌剂中的任意一种或一种以上物质的混合物。
10.根据权利要求3所述的全合成抗磨液压油，其特征在于，所述消泡剂为水基含硅消泡剂和/或聚醚多元醇消泡剂。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |