CN102796597B - 一种合成型工业重负荷齿轮油的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种合成型工业重负荷齿轮油的制备方法，酯A由季戊四醇93-95份与乙二酸46.5-47.5份，或季戊四醇93-95份与庚酸23.25-23.75份，或季戊四醇93-95份与乙二酸93-95份和庚酸46.5-47.5份混合；酯B由季戊四醇23-24份与偏苯三甲酸17.25-18份，或丙二醇23-24份与偏苯三甲酸34.5-36份混合；酯C由丙二醇83-86份与乙二酸83-86份，或丙二醇83-86份与庚酸41.5-43份，或丙二醇41.5-43份与乙二酸83-86份和庚酸41.5-43份，混合；再将酯A与酯B混合；酯A与酯C混合；酯B与酯C混合，分别经制备得基础油；取基础油70-96份，加4-30份复配料，经制备即得成品油。

Description

一种合成型工业重负荷齿轮油的制备方法

技术领域

本发明涉及重负荷齿轮所用润滑油，由酯类合成得润滑油，具有良好的抗腐防锈、抗磨耐磨性能和抗乳化、抗氧化安定性能，尤其具有适宜的粘度和良好的黏温性以及优良的抗泡沫性和长的使用寿命。

背景技术

齿轮机构是机械中最主要的一种传动机构，其传递功率大，传动效率高，可传递任意两轴之间的运动和动力；运动和动力的传递是在齿轮机构每对啮合齿面的相互作用、相互运动中完成的，其间必然产生摩擦，为避免机件之间摩擦需要润滑剂，以保持齿轮机构的功效和延长使用寿命，润滑剂是不可或缺的。

我国的齿轮机油仍以矿物油为主，而矿物油具有使用工作寿命短，易发生着火和爆炸安全事故，环境污染严重，能耗大，换油和故障频繁，严重影响生产效率等缺点；而酯类合成润滑油产生，可以很好的解决以上问题；合成润滑油具有预定的化学结构和物理、化学性质，它相对于矿物油具有诸多优越性，能满足矿物油和天然油脂所不能满足的苛刻工况条件下的特殊使用要求。

文献检索披露：[1]专利CN201110324111公开了一种新型全合成工业齿轮油组合物：由极压抗磨剂2.0-3.0％，高温抗氧剂2.0-5.0％，金属钝化剂0.3-0.5％，丙烯酸酯非硅型抗泡剂0-0.1％，水不溶性聚醚基础油余量，按重量百分比调和而成，上述组分总和为100％；所述极压抗磨剂为1,3,4-巯基噻二唑二聚体衍生物和液态膦酸胺的混合物，两者混合的重量比为3:1；所述高温抗氧剂为胺型抗氧剂和酚型抗氧剂中的一种或两种；所述金属钝化剂为噻二唑衍生物。[2]专利CN90104292公开了一种极压工业齿轮油组合物：由硫磷氮型极压/抗磨剂(I)、硫化烃类极压剂(II)、苯三唑胺盐多效剂(III)、抗氧化剂(IV)、复合抗乳化剂(V)及矿物润滑油或合成烃类润滑油等组分组成。此齿轮油具有优良的极压性、抗磨性、热氧化安定性、防锈性、抗腐蚀性和抗乳化性等性能，可用作钢铁、矿山和水泥工业等齿轮装置的润滑剂。[3]专利CN200910187842公开了一种新型极压齿轮油：100^#机械油30-45份，38^#气缸油40-50份，BHT抗氧剂0.1-1.0份，亚磷酸二正丁酯0.1-0.7份，硫磷丁辛醇锌盐1.0-2.0份，烯基二丁酸0.2-0.8份，破乳剂0.2-0.9份，二苄基二硫化物1.5-3.5份，甲基硅油10×10^-6份，烷基萘0.5-1.0份，由上述原料按重量份数比制备而成。[4]中国专利CN200410071109公开了一种通用齿轮油组合物：包括矿物润滑油、合成润滑油或其混合物；至少一种粘度指数改进剂和/或降凝剂；至少一种选自硫化烯烃、二硫化二苄、烷基多硫化物、硫化油脂的含硫极压剂；至少一种选自硫磷酸含氮衍生物、硫代磷酸复酯胺盐、硫代磷酸三苯酯、亚磷酸二正丁酯、磷酸三甲酚酯、亚磷酸二异丁酯的含磷抗磨剂；磷酸酯型多效剂；1-羟基乙叉-1,1－二膦酸酯油性剂；至少一种苯三唑型或噻二唑型金属减活剂和/或磺酸盐型防锈剂。[5]中国专利CN200910139773公开了一种醚酯型合成齿轮油：包括聚氧乙烯聚氧丙烯醚60-80；邻苯二甲酸二异癸酯15-35；抗氧剂0.1-1；苯三唑衍生物0.03-0.1；磷酸三甲酚酯0.5-2；以上组分以重量计。

本发明提出的合成型酯类重负荷工业齿轮机油，具有预定的化学结构和物理、化学性质，它相对于矿物油具有诸多优越性，可代替以矿物油为基础油的齿轮机油，极大提高齿轮传动设备的性能，具有优良的粘温性能、适宜的闪点、抗氧化且安定性作用好、积碳倾向性极低、抗锈蚀腐蚀性能、抗泡性能、极好的油水分离性，且具有可生物降解和很长的使用寿命特点，无毒不会造成污染符合绿色环保的要求。用该方法合成的重负荷齿轮机油，符合矿物油型齿轮机油的国家GB13895-92的标准。

发明内容

本发明的目在于：所得的合成酯类齿轮油具有抗乳化性能、抗氧化安定、积碳倾向性小、抗腐蚀、抗锈、油水分离性能优异、极好的消泡性和优异的粘温性能等优点，主要用于重负荷工业齿轮系统机械设备等。

本发明的目的是这样实现的：一种合成型工业重负荷齿轮油的制备方法，原料以重量份数配制，分步骤实施：

步骤1基础油配制：

酯A：将季戊四醇93-95份与乙二酸46.5-47.5份，或季戊四醇93-95份与庚酸23.25-23.75份，或季戊四醇93-95份与乙二酸93-95份和庚酸46.5-47.5份混合，待制备；

酯B：将季戊四醇23-24份与偏苯三甲酸17.25-18份，或丙二醇23-24份与偏苯三甲酸34.5-36份混合，待制备；

酯C：将丙二醇83-86份与乙二酸83-86份，或丙二醇83-86份与庚酸41.5-43份，或丙二醇41.5-43份与乙二酸83-86份和庚酸41.5-43份混合，待制备；

混合酯A和酯B：取48-50份酯A与45-47份酯B混合，待制备；

混合酯A和酯C：取45-46份酯A与40-41份酯C混合，待制备；

混合酯B和酯C：取41-43份酯B与41-43份酯C混合，待制备；

经制备：将酯A、酯B、酯C、混合酯A和酯B、混合酯A和酯C、混合酯B和酯C，分别置于带搅拌器的不锈钢调和釜中反应，维持釜温在70-80℃，连续反应2-4小时，混合均匀得基础油；

步骤2齿轮油的制备：

基础油：由93-95份酯A、或69-72份酯B、或83-86份酯C、或48-50份混合酯A和45-46份混合酯B，或45-46份混合酯A和40-41份混合酯C，或41-43份混合酯B和41-43份混合酯C组成；

复配料：由1.4-1.6份硫磷酸含氮衍生物、0.45-1.5份二酚基丙烷、0.20-0.80份石油磺酸钡、0.5-1.2份硼化磺酸盐、0.3-0.4份噻二唑类衍生物、0.01-0.06份乳化硅油、0.04-0.2份胺与环氧化物缩合物，或0.9-1.2份磷氮化合物、或1.3-1.5份二烷基二硫代磷酸氧钼、或6.5-12份聚乙烯基正丁基醚、或17.5-19.0份矿物油组成；

经制备：

将酯A、或酯B、或酯C、或混合酯A和混合酯B、或混合酯A和混合酯C、或混合酯B和酯C的基础油70-96份，加入到带搅拌器的不锈钢调和釜中反应，维持釜温在50-60℃，连续搅拌2-3小时，依次加入4-30份复配料，即硫磷酸含氮衍生物、二酚基丙烷、石油磺酸钡、硼化磺酸盐、噻二唑类衍生物、乳化硅油、胺与环氧化物缩合物、或磷氮化合物、或二烷基二硫代磷酸氧钼、或聚乙烯基正丁基醚、或矿物油，维持釜温在70-80℃，连续搅拌2-4小时，至混合物全部溶解，即得成品油。

本发明的原理与作用：将含硫的极压抗磨剂、抗磨剂、金属减活剂、清净剂、防锈剂、消泡剂和抗氧剂，以及酯类合成油为基础油所得的齿轮机油组合物，改善了国产齿轮机油，可替代部分进口品牌(如Shell、Mobil等)的合成酯类重负荷工业齿轮润滑油。

本发明的合成型重负荷工业齿轮油的基础油，该基础油化学分子式为：

本发明的多元醇和有机酸选择和组合，设计并合成具有倾点低、良好的粘温性能、抗磨耐磨、极好的消泡性、不腐蚀金属、防锈性能及油水分离性好，无毒且可以生物降解的性能优良的润滑油产品，较适用于重负荷工业齿轮机设备；同时，为促进我国装备制造业以及军事装备业发展解决润滑材料方面的关键技术问题，彰显技术进步。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将94.8份混合酯A加入到带搅拌器的不锈钢调和釜中反应，维持釜温在60℃，连续搅拌2小时；依次将1.8份磷氮化合物、1.4份硫磷酸含氮衍生物、0.5份二酚基丙烷、0.4份石油磺酸钡、0.6份硼化磺酸盐、0.4份噻二唑类衍生物、0.05份乳化硅油、0.05份胺与环氧化物缩合物加入到调和釜内，维持釜温在75℃，连续搅拌2小时，至混合物全部溶解，得成品齿轮油。

实施例2

将70.29份混合酯B，7份聚乙烯基正丁基醚和18.65份矿物油加入到带搅拌器的不锈钢调和釜内维持釜温在50℃，连续搅拌2小时；依次将0.8份硫磷酸含氮衍生物、0.9份二酚基丙烷、0.7份石油磺酸钡、1份硼化磺酸盐、0.5份噻二唑类衍生物、0.08份乳化硅油、0.08份胺与环氧化物缩合物加入到调和釜内，维持釜温在75℃，连续搅拌4小时，至混合物全部溶解，得成品齿轮油。

实施例3

将85.84份混合酯C和10份聚乙烯基正丁基醚加入到带搅拌器的不锈钢调和釜内，维持釜温在50℃，连续搅拌2小时；依次将1.1份磷氮化合物、1.2份硫磷酸含氮衍生物、0.6份二酚基丙烷、0.5份石油磺酸钡、0.5份硼化磺酸盐、0.2份噻二唑类衍生物、0.01份乳化硅油、0.05份胺与环氧化物缩合物加入到调和釜内，维持釜温70℃，连续搅拌4小时，至混合物全部溶解，得成品齿轮油。

实施例4

将49.39份混合酯A和46份混合酯B加入到带搅拌器的不锈钢调和釜内，维持釜温在50℃，连续搅拌2小时；依次将1份磷氮化合物、1份硫磷酸含氮衍生物、0.6份二酚基丙烷、0.8份石油磺酸钡、0.8份硼化磺酸盐、0.01份乳化硅油、0.35噻二唑类衍生物、0.05份胺与环氧化物缩合物加入到调和釜内，维持釜温80℃，连续搅拌4小时，至混合物全部溶解，得成品齿轮油。

实施例5

将45.09份混合酯A，40.2份混合酯C和9份聚乙烯基正丁基醚加入到带搅拌器的不锈钢调和釜内，维持釜温在55℃，连续搅拌2小时；依次将1.5份二烷基二硫代磷酸氧钼、1.6份硫磷酸含氮衍生物、0.9份的二酚基丙烷、0.01份乳化硅油、0.3份石油磺酸钡、1份硼化磺酸盐、0.3份噻二唑类衍生物、0.1份胺与环氧化物缩合物加入到调和釜内，维持釜温80℃，连续搅拌4小时，至混合物全部溶解，得成品齿轮油。

实施例6

将42.6份季混合酯B，42.89份混合酯C和8份聚乙烯基正丁基醚加入到带搅拌器的不锈钢调和釜内，维持釜温在55℃，连续搅拌2小时；依次将1.5份二烷基二硫代磷酸氧钼、1.5份硫磷酸含氮衍生物、1.5份的二酚基丙烷、0.01份乳化硅油、0.5份石油磺酸钡、1份硼化磺酸盐、0.3份噻二唑类衍生物、0.2份胺与环氧化物缩合物加入到调和釜内，维持釜温80℃，连续搅拌4小时，至混合物全部溶解，得成品齿轮油。

本方法获取的酯类合成型基础油调和的重负荷工业齿轮油，经测试结果验证见下表。

由上表数据得知：齿轮油的抗氧化安定性、抗乳化性能、抗泡沫性和使用寿命都有极大的提高。

本方法选用的配料：季戊四醇、丙二醇、有机酸，由江苏省海安县石油化工厂提供；矿物油由独山子石化公司提供；抗磨剂为磷氮化合物(T452)，二烷基二硫代磷酸氧钼，由兰州路博润有限公司提供；极压抗磨剂为硫磷酸含氮衍生物(T305)，由锦州惠发天合化学有限公司提供；抗氧剂由为二酚基丙烷由青岛聚龙化工有限公司提供；防锈剂为石油磺酸钡(T701)由南京隆鹏化工有限公司提供；清净剂由硼化磺酸盐由抚顺石化公司(石化五厂)提供；金属减活剂为噻二唑类衍生物(T561)，由上海青原星化工科技有限公司提供；抗乳化剂为胺与环氧化物缩合物(T1001)，由济南新星化工有限公司提供；粘度指数改进剂为聚乙烯基正丁基醚(T601)，由吉林化学工业股份有限公司提供；消泡剂由乳化硅油由兰州路博润有限公司提供。本发明选用的不锈钢反应釜(10立方)，由无锡市政海石化设备有限公司提供。

Claims (2)

1.一种合成型工业重负荷齿轮油的制备方法，其特征在于：原料以重量份数配制，按以下步骤实施：

步骤1基础油配制：

a, 采用下列三种方法之一得到酯A：93-95份季戊四醇与46.5-47.5份乙二酸混合；或93-95份季戊四醇与23.25-23.75份庚酸混合；或93-95份季戊四醇与93-95份乙二酸和46.5-47.5份庚酸混合；

b，采用下列两种方法之一得到酯B：23-24份季戊四醇与17.25-18偏苯三甲酸份混合；或23-24份丙二醇与34.5-36份偏苯三甲酸混合；

c，采用下列两种方法之一得到酯C：83-86份丙二醇与83-86份乙二酸混合；或83-86份丙二醇与41.5-43份庚酸混合；或41.5-43份丙二醇与83-86份乙二酸和41.5-43份庚酸混合；

d，取48-50份上述酯A与45-47份上述酯B混合得到酯D；

e，取45-46份上述酯A与40-41份上述酯C混合得到酯E；

f，取41-43份上述酯B与41-43份上述酯C混合得到酯F；

g，将上述酯A、酯B、酯C、酯D、酯E、酯F，分别置于带搅拌器的不锈钢调和釜中反应，维持釜温在70-80℃，连续反应2-4h，混合均匀得基础油；

步骤2齿轮油的制备：

h，复配料：由1.4-1.6份硫磷酸含氮衍生物、0.45-1.5份二酚基丙烷、0.2-0.8份石油磺酸钡、0.5-1.2份硼化磺酸盐、0.3-0.4份噻二唑类衍生物、0.01-0.06份乳化硅油、0.04-0.2份胺与环氧化物缩合物；或0.9-1.2份磷氮化合物；或1.3-1.5份二烷基二硫代磷酸氧钼；或6.5-12份聚乙烯基正丁基醚；或17. 5-19份矿物油组成；

i，将步骤1中所得基础油70-96份，加入到带搅拌器的不锈钢调和釜中反应，维持釜温在50-60℃，连续搅拌2-3h，依次加入4-30份复配料，维持釜温在70-80℃，连续搅拌2-4h，至混合物全部溶解，即得成品油。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：选用的原料均为市售产品。