CN103289794B

CN103289794B - 一种极压型齿轮油复合添加剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103289794B
Application number: CN201310242339.8A
Authority: CN
Inventors: 范海粉; 王瑞兴
Original assignee: SHANGHAI HITECRUN SPECIAL LUBRICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI HITECRUN SPECIAL LUBRICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: CN103289794A

Abstract

本发明提供了一种极压型齿轮油复合添加剂及其制备方法，所述极压型齿轮油复合添加剂包含以下组分：A、至少一种极压抗磨剂；B、至少一种含硫化合物，所述含硫化合物为二硫代氨基甲酸酯(盐)或二硫代磷酸酯(盐)；C、至少一种胺类或酚类或它们的混合物的抗氧剂；D、至少一种金属减活剂；E、至少一种破乳剂；F、至少一种抗泡剂；所述极压抗磨剂为具有特定结构的磷酸酯胺盐。本发明的极压型齿轮油复合添加剂具有强抗氧化性和极压性能，还具有优异的高温清净性、润滑油性和粘温性。

Description

一种极压型齿轮油复合添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种齿轮油复合添加剂，更确切的是一种具有强抗氧化性和极压性能的齿轮油复合添加剂。

背景技术

对于齿轮油来说，除了具有使用条件下的润滑性以外，还要求具有优异的极压性、氧化安定性、耐磨损性等。齿轮的载荷一般都很高，为了使齿轮传递载荷时，齿面不会擦伤、磨损、胶合，必须要求齿轮油具有良好的极压抗磨性能。此外齿轮油在工作时，被剧烈搅动，与空气接触充分，加上水分、杂质及金属的作用，很容易氧化，使油的质量变劣，使齿轮腐蚀、磨损，因此还需油品具有良好的热氧化安定性。

目前齿轮油最常用的极压剂主要为含硫化合物，这类添加剂国外称为“含硫承载添加剂”。CN102041145A公开了一种新型极压齿轮油，该组合物通过添加1-2%的硫磷丁辛醇锌盐和1.5-3.5%的二苄基二硫化物两种含硫化合物来提高其极压承载能力。CN1962836A公开了一种开式齿轮油组合物，加入4%的高含硫量化合物硫化异丁烯（含硫量44%）后，其四球机试验烧结负荷PD(kgf)达到400。但含硫极压剂中硫元素在提高承载能力的同时，也会因为较强的活性而加速油品的氧化，减小齿轮油寿命。此外还易和齿轮表面发生化学腐蚀，产生应力腐蚀裂纹，降低齿轮的抗微点蚀能力。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的是提供一种与以上现有技术不同的齿轮油复合添加剂，此复合添加剂选择合适的添加剂，利用各个添加剂之间的协同作用，制备出了具有强抗氧化性和极压性能的齿轮油复合添加剂，此外本发明的复合添加剂还具有优异的高温清净性、润滑油性和粘温性。

本发明的另一个目的是提供一种上述齿轮油复合添加剂的制备方法。

用于解决问题的方案

为了实现以上目的，本发明提供了一种极压型齿轮油复合添加剂，其包含以下组分：A、至少一种极压抗磨剂；B、至少一种含硫化合物，所述含硫化合物为二硫代氨基甲酸酯(盐)或二硫代磷酸酯(盐)；C、至少一种胺类或酚类或它们的混合物的抗氧剂；D、至少一种金属减活剂；E、至少一种破乳剂；F、至少一种抗泡剂；

所述极压抗磨剂为具有以下结构式的磷酸酯胺盐，

其中，R1和R2相同或不同，且选自C1-C22、优选C4-C12的烷基；R3和R4相同或不同，且为H，或选自C1-C18、优选C5-C12的烷基；R5为C4-C12、优选C8-C12的烷基，或者或该R为C1-C12，优选C4-C12的烷基。

本发明还提供了上述极压型齿轮油复合添加剂的制备方法，其包括将A组分、B组分、C组分、D组分、E组分、和F组分加入到带搅拌的容器中，于20-60℃下搅拌至均匀透明。

发明的效果

在本发明所提供的极压型齿轮油复合添加剂具有以下优点：（1）优异的极压性能，可承受强负载或大负荷冲击，防止齿轮磨损或烧结，有效延长齿轮的寿命。（2）良好的热氧化稳定性。

本发明复合添加剂在润滑油氧化过程中具有终止氧化自由基和分解过氧化合物的作用，保证齿轮油良好的抗氧化性。

具体实施方式

本发明提供的极压型齿轮油复合添加剂包含以下组分：A、至少一种极压抗磨剂；B、至少一种含硫化合物，所述含硫化合物为二硫代氨基甲酸酯(盐)或二硫代磷酸酯(盐)；C、至少一种胺类或酚类或它们的混合物的抗氧剂；D、至少一种金属减活剂；E、至少一种破乳剂；F、至少一种抗泡剂；

所述极压抗磨剂为具有以下结构式的磷酸酯胺盐，

其中，R1和R2可相同或不同，为选自C1-C22，优选C4-C12的烷基。R3和R4相同或不同，且为H，或选自C1-C18，优选C5-C12的烷基。R5为C4-C12，优选C8-C12的烷基，或者为或该R为C1-C12，优选C4-C12的烷基；特别地，当R5为烷基取代的苯基时，本发明所选磷酸酯胺盐化合物还具有一定的抗氧化性能。在本发明中，所述磷酸酯胺盐优选为磷酸二丁酯与4-四亚丙基苯胺的化合物(CAS：68127-32-2)。

本发明的磷酸酯胺盐主要通过酸性磷酸酯和胺类化合物发生中和反应来制备。

本发明所述的B组分为含硫化合物，其优选选自硫代氨基甲酸酯（盐）或硫代磷酸酯（盐），可举例的有亚甲基双二丁基二硫代氨基甲酸酯、二丁基二硫代氨基甲酸酯、二戊基二硫代氨基甲酸锌、二戊基二硫代氨基甲酸铅、二戊基二硫代氨基甲酸锑、二正丁基二硫代氨基甲酸钼和丁基/辛基二硫代磷酸锌中的一种或多种。

所述的C组分为抗氧剂，其优选选自烷基二苯胺、萘胺、苯二胺、二苯胺类、受阻酚、硫醚酚类抗氧剂，如单叔丁基二苯胺、单辛基二苯胺、对,对-二叔丁基二苯胺、辛基/丁基二苯胺、对,对-二异辛基二苯胺、2,6-二叔丁基对甲酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫醚的一种或任意两种以上的组合。

金属表面能引发烃类的链反应，微量的金属离子尤其是Cu²⁺，Fe³⁺，对烃类的氧化起着催化作用。润滑油中加入金属减活剂，可以抑制金属离子对氧化的催化作用。适合本发明D组分的金属减活剂优选选自苯并三唑、甲苯基三唑、4-甲基苯并三唑、5-甲基苯并三唑，辛基三唑、癸基三唑、十二烷基三唑、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、苯并咪唑、苯并噻唑和甲苯吲唑衍生物中的一种或多种。

所述的E组分破乳剂优选可选自聚氧亚烷基醚、聚氧亚烷基脂肪酸酯，或胺与环氧化合物的缩合物，或磺酸盐型破乳剂，例如环氧丙烷/环氧乙烷嵌段共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯乙二胺，聚氧乙烯聚氧丙烯乙基磷酸酯、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

所述的F组分抗泡剂优选可选自聚硅氧烷、有机硅酸酯、聚烷基丙烯酸酯、表面活性剂等。可以提及：二甲基聚硅氧烷、氟硅氧烷、二乙基硅酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和全氟聚醚中的一种或多种。

根据本发明提供的极压型齿轮油复合添加剂，以极压型齿轮油复合添加剂的总重量为基准，A组分极压抗磨剂的含量为40～70重量%，优选50～60重量%；B组分含硫化合物的含量为20～60重量%，优选20～40重量%；组分C抗氧剂的含量为6～60重量%，优选10～30重量%；D组分金属减活剂的含量为0.8～20重量%，优选2～10重量%；E组分破乳剂的含量为0.1-0.8重量%，优选0.2-0.4重量%；F组分抗泡剂的含量为0.1-1重量%，优选0.3-0.6重量%。并且，所有组分之和为100重量%。

本发明提供的极压型齿轮油复合添加剂的制备方法包括：按比例将所需各添加剂组分依次加入到带搅拌的容器中，于20-60℃搅拌至均匀透明。

本发明所提供的极压型齿轮油复合添加剂具有以下优点：（1）优异的极压性能，A组分磷酸酯胺盐类化合物本身具有较好的极压性，特别是与含硫化合物B组分二硫代氨基甲酸酯（盐）或二硫代磷酸酯（盐）配合后，还具有一定的极压协同作用，进一步增强本发明齿轮油的极压性能，可承受强负载或大负荷冲击，防止齿轮磨损或烧结，有效延长齿轮的寿命。（2）良好的热氧化稳定性，本发明所用胺类抗氧剂和含硫化合物B组分还具有抗氧协同作用，在润滑油氧化过程中分别起到终止自由基和分解过氧化合物的作用，保证齿轮油良好的抗氧化性。

以下采用实施例的方式对本发明进行进一步详细说明，以下实施例仅为示例性的说明，本发明不限于这些实施例。

实施例1

取53重量份作为磷酸酯胺盐的磷酸二丁酯与4-四亚丙基苯胺的化合物Vanlube692（R.T.Vanderbilt Company,Inc，下同），10重量份作为抗氧剂的丁基/辛基二苯胺，30重量份作为含硫化合物的亚甲基双二丁基二硫代氨基甲酸酯，6.3重量份作为金属减活剂的苯三唑类衍生物T551（锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同），0.5重量份的作为抗泡剂的甲基硅油（锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同）、0.2重量份作为破乳剂的环氧丙烷/环氧乙烷嵌段共聚物Lubrizol5957（Lubrizol Corporation，下同），加入到调和釜中，20℃开动搅拌至混合物全部溶解，均匀透明，得到极压型齿轮油复合添加剂I。

比较例1

除了将实施例1中的Vanlube692换成硫化异丁烯T321（锦州康泰润滑油添加剂有限公司）以外，按与实施例1相同的方法，制备得到极压型齿轮油复合添加剂II。

比较例2

除了将实施例1中的亚甲基双二丁基二硫代氨基甲酸酯换成磷酸三甲酚酯以外，按与实施例1相同的方法，制备得到极压型齿轮油复合添加剂III。

实施例2

取40重量份作为磷酸酯胺盐的磷酸二丁酯与4-四亚丙基苯胺的化合物Vanlube692，13重量份作为抗氧剂的丁基辛基二苯胺，40重量份作为含硫化合物的亚甲基双二丁基二硫代氨基甲酸酯，6.3重量份作为金属减活剂的苯三唑类衍生物T551，0.5重量份的作为抗泡剂的甲基硅油、0.2重量份作为破乳剂的环氧丙烷/环氧乙烷嵌段共聚物Lubrizol5957，加入到调和釜中，20℃开动搅拌至混合物全部溶解，均匀透明，得到极压型齿轮油复合添加剂IV。

实施例3

取65重量份作为磷酸酯胺盐的脂肪族磷酸胺类化合物Vanlube672（R.T.Vanderbilt Company,Inc，），8重量份作为抗氧剂的丁基辛基二苯胺，20重量份作为含硫化合物的二戊基二硫代氨基甲酸锌，6.3重量份作为金属减活剂的苯三唑类衍生物T551，0.5重量份的作为抗泡剂的甲基硅油、0.2重量份作为破乳剂的环氧丙烷/环氧乙烷嵌段共聚物Lubrizol5957（LubrizolCorporation，下同），加入到调和釜中，20℃开动搅拌至混合物全部溶解，均匀透明，得到极压型齿轮油复合添加剂V。

以基础油总质量为基准，将本方法获得的极压型齿轮油复合添加剂，按照1.5重量%的添加量加入到水不溶聚醚油基础油Emkarox VG462（CrodaChemical Company,Inc）中，分别得到齿轮油组合物I、II、III、IV和V，经测试结果验证见表2。

表1水不溶聚醚油基础油Emkarox VG462的理化性质

项目	性质	标准
			粘度等级	460#	GB/T11137
运动粘度（40℃），mm²/s	459.6	GB/T265
			粘度指数	248	GB/T1995
闪点（开口），℃	271	GB/T3536
			倾点，℃	-28	GB/T3536

表2齿轮油组合物I、II、III、IV和V的性能指标

由表2可以看出，相对于使用含硫极压剂T321硫化异丁烯的比较例1，本发明实施例1中含有磷酸酯铵盐的极压型齿轮油复合添加剂具有更优异的极压性能（PB和PD值），且对铜片无腐蚀作用，对样品的氧化安定性影响也较小。此外，从实施例1和对比例2中可以看出，与一般的含磷抗磨剂磷酸三甲酚酯相比，本发明B组分的添加能进一步增强极压型齿轮油复合添加剂的极压性能和热氧化安定性。B组分和A、C两组分添加剂都具有一定的协同作用。

Claims

1.一种极压型齿轮油复合添加剂，其由以下组分组成：

A、至少一种极压抗磨剂；

B、至少一种含硫化合物，所述含硫化合物为二硫代氨基甲酸酯(盐)或二硫代磷酸酯(盐)；

C、至少一种胺类或酚类或它们的混合物的抗氧剂；

D、至少一种金属减活剂；

E、至少一种破乳剂；

F、至少一种抗泡剂；

所述极压抗磨剂为磷酸二丁酯与4-四亚丙基苯胺的化合物；

其中，以所述极压型齿轮油复合添加剂的总重量为基准，所述A组分的含量为40～70重量％；所述B组分的含量为20～60重量％；所述组分C的含量为6～60重量％；所述D组分的含量为0.8～20重量％；所述E组分的含量为0.1-0.8重量％；所述抗泡剂F组分的含量为0.1-1重量％，且所有组分之和为100重量％。

2.根据权利要求1所述的极压型齿轮油复合添加剂，其中，以所述极压型齿轮油复合添加剂的总重量为基准，所述A组分的含量为50～60重量％；所述B组分的含量为20～40重量％；所述组分C的含量为10～30重量％；所述D组分的含量为2～10重量％；所述E组分的含量为0.2-0.4重量％；所述抗泡剂F组分的含量为0.3-0.6重量％，且所有组分之和为100重量％。

3.根据权利要求1或2所述的极压型齿轮油复合添加剂，其中，所述含硫化合物选自亚甲基双二丁基二硫代氨基甲酸酯、二丁基二硫代氨基甲酸酯、二戊基二硫代氨基甲酸锌、二戊基二硫代氨基甲酸铅、二戊基二硫代氨基甲酸锑、二正丁基二硫代氨基甲酸钼和丁基/辛基二硫代磷酸锌中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的极压型齿轮油复合添加剂，所述抗氧剂选自烷基二苯胺、萘胺、苯二胺、受阻酚和硫醚酚类中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的极压型齿轮油复合添加剂，其中，所述金属减活剂选自苯并三唑、甲苯基三唑、4-甲基苯并三唑、5-甲基苯并三唑，辛基三唑、癸基三唑、十二烷基三唑、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、苯并咪唑、苯并噻唑和甲苯吲唑衍生物中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的极压型齿轮油复合添加剂，其中，所述破乳剂选自聚氧亚烷基醚、聚氧亚烷基脂肪酸酯、胺与环氧化合物的缩合物和磺酸盐型破乳剂中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的极压型齿轮油复合添加剂，其中，所述的抗泡剂选自聚硅氧烷、有机硅酸酯、聚烷基丙烯酸酯和表面活性剂中的一种或多种。

8.权利要求1-7任一项所述的极压型齿轮油复合添加剂的制备方法，其包括，将A组分、B组分、C组分、D组分、E组分、和F组分加入到带搅拌的容器中，于20-60℃下搅拌至均匀透明。