CN103374451A - 一种食品级工业齿轮油组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种食品级工业齿轮油组合物，其包括如下重量百分含量的组分：食品级的基础油：聚α烯烃5-95％，酯类油4-40％；至少一种食品级的抗氧剂0.02-3％；至少一种食品级的极压抗磨剂：0.05-3％；至少一种食品级的防腐抑制剂0.02-3％；至少一种食品级的金属减活剂0.02-3％。本发明食品级工业齿轮油组合物符合NSF/USDA H1批准标准，具有良好的氧化安定性、极压抗磨性能和清洁性能的特点，用作食品加工等行业齿轮设备上。

Description

一种食品级工业齿轮油组合物

技术领域

本发明涉及一种工业齿轮油组合物，具体地说，涉及一种食品级工业齿轮油组合物。

背景技术

在我国，国家高度重视食品安全，早在1995年就颁布了《中华人民共和国食品卫生法》。在此基础上，2009年2月28日，十一届全国人大常委会第七次会议通过了《中华人民共和国食品安全法》，并于2009年6月1日正式实施。食品安全法是适应新形势发展的需要，为了从制度上解决现实生活中存在的食品安全问题，更好地保证食品安全而制定的，其中确立了以食品安全风险监测和评估为基础的科学管理制度，明确食品安全风险评估结果作为制定、修订食品安全标准和对食品安全实施监督管理的科学依据。

食品级润滑油被广泛应用于食品加工、饮料、医药、化工玩具制造等领域，是一种适用于食品加工、饮料、烟草及制药行业其产品可能与润滑油存在偶然接触场合，具有安全性兼有润滑性能。

在食品级润滑油领域，美国农业部(USDA)标准和美国国家科学基金会NSF/美国食品及药物管理局FDA标准是行业内公认的比较具有权威性质的认证标准。规定的食品级润滑剂H1、H2标准如下：

H1标准：USDA H1是美国农业部审批的真正的食品级润滑剂标准。H1标准较H2标准更为严格，不仅要求润滑剂的所有组分是无毒的，而且要求所有组分和食品偶尔接触的时候也不会污染食品。这是因为某些无毒成分有时也可能和食品组分发生化学反应，或者导致其他一些意外情况发生。产品可用于设备与部件的润滑或防锈膜，这些润滑部件可能暴露到食品处，亦可用于密封垫片或油池密封垫，用于防锈组分时，必须易于除去。

H2标准：USDAH2标准要求润滑剂采用的所有组分都是无毒的。该级别的润滑剂可用于和食品不直接接触的食品机械润滑点上。产品可用于设备与部件的润滑或防锈膜，脱模剂等，这些部件不可能和食品接触。

此外，食品级润滑油相关的认证还有穆斯林HALAL认证和犹太KOSHER认证，以及国家标准化组织制定的ISO 9001∶2000和ISO21469。“HALAL”在阿拉伯语中的意思为“守法的、禁止的”，所有用于生产HALAL食品的原料都必须经过HALAL认证。KOSHER，意思是符合犹太教规的，清洁的，可食的，泛指与犹太饮食相关的产品。ISO 21469用于规定生产食品、化妆品、药品、烟草、牲畜饲料的设备润滑剂(与食品偶尔接触)的卫生要求。ISO 9001∶2000是对质量管理系统要求，通过此标准，证实企业有能力稳定地提供满足顾客和适用的法律法规要求的产品；通过体系的有效应用包括体系持续改进的过程以及保证符合顾客与适用的法律法规要求。

随着中国加入WTO，世界经济一体化，社会的进步和人们对生活要求的日益提高，食品安全的呼声也越来越高，保证食品安全是食品工业极为迫切的任务，食品安全性将成为商品市场成败的关键因素，而食品级润滑油就是在润滑环节确保食品的卫生安全。在食品加工生产过程中，食品加工机械润滑的润滑剂和食品安全息息相关。普通工业润滑剂含有危害人体健康的物质，如致癌物，人们会越来越清楚地意识到食品机械润滑剂的重要性。

在中国满足USDA，H1的食品级工业齿轮油的市场容量在8000吨，主要应用领域包括啤酒、饮料、冰激凌生产灌装行业、肉制品加工行业、面包饼干烘培行业、水产品加工行业、糖果加工行业等随着食品安全意识的增强，食品级工业齿轮油的需求量将会逐步增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种清洁、氧化安定性好、极压抗磨性好的食品级工业齿轮油组组合物。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种食品级工业齿轮油组组合物，其包括如下重量百分含量的组分：

食品级的基础油：聚α烯烃                5-95％，

酯类油                                  4-40％；

至少一种食品级的抗氧剂：                0.02-3％；

至少一种食品级的极压抗磨剂：            0.05-3％；

至少一种食品级的防腐抑制剂和金属减活剂：0.02-3％。

聚α烯烃基础油具有较好的低温和高温性能、粘度指数高、闪点燃点高、使用性能安全等特点，可延长润滑油的使用寿命。对于酯类油，酯类分子中所含氧元素使其具有正电极，含氢元素使它具有负电极。由于电极作用，可以是酯类分子吸附在金属表面，形成一层称为黏附分子油膜的油层。正是这层粘附分子油膜使酯类油从其他因粘性而形成油膜的油中脱颖而出，它能与金属进行电气化学的结合，这样使得它无论是在高温还是在低温都能保持一层连续且润滑作用的油膜。

所述的聚α烯烃选自PAO 2、PAO 4、PAO 6、PAO 10、PAO 40或PAO 100中的一种或多种。

所述酯类油为饱和多元醇酯，比如英国CRODA公司的PRIOLUBE 3970(三元醇酯)、PRIOLUBE 3987(四元醇酯)。

在对多种酯进行测试后，1996年MOTUL选择了复合酯作为新一代的基础油。复合酯具有更强的吸附能力，由它调制的合成油也具有更加优越的性能。

本发明食品级工业齿轮油组合物是在连续高温环境下工作，对油品的抗氧化性能有较高的要求，决定油品氧化安定性好与坏，在同剂量下取决于抗氧剂的质量。

本发明中所述的食品级工业齿轮油组合物，抗氧剂选自酚型抗氧剂、胺型抗氧剂，或是两种类型抗氧剂的组合物。其含量优选为0.2-2.0％，更优选为0.6-1.0％。当加入量过小时，油品容易被氧化；当加入量过大时，不利于成本控制。

所述食品级胺型抗氧剂商品牌号有IRGANOX L 57(辛基/戊基二苯胺)、Additin RC 7130(N-苯基-α-萘胺PANA)等。所述食品级酚型抗氧剂商品牌号有IRGANOX L 101(高分子量酚类)、IRGANOX L109(高分子量酚类)、IRGANOX L 115(含硫醚基的高分子量酚类抗氧剂)等。两种类型抗氧剂的组合物(混合型抗氧剂)食品级商品牌号有IRGANOX L 150、IRGANOX L 64、VANLUBE 961、VANLUBEPCX等。

本发明的酚型和胺型抗氧剂具有协同作用，在抗氧化过程中，胺型抗氧剂捕获自由基的能力比酚型抗氧剂强，酚型抗氧剂捕获自由基后生成新的自由基稳定性好，因而此自由基会进一步与酚型抗氧剂作用生成更稳定的自由基。这样，胺型和酚型抗氧化剂的协同作用，既有强的捕获自由基的能力，又能使生成的自由基更稳定，延缓烃类形成自由基氧化反应的进行。

齿轮油应在齿轮机构高速、低速重载或冲击负荷下迅速形成边界吸附膜，以防止齿面磨损、擦伤、胶合。极压抗磨性是齿轮油最重要的性质、最主要的特点，因此合适的极压抗磨剂很关键。

本发明中所述的食品级极压抗磨剂选自亚磷酸二丁酯、三苯基连偶磷硫酸盐、烷基连偶磷硫酸盐、磷酸壬基胺盐、2-正辛基亚磷酸盐、无灰型丁基三苯基硫代磷酸酯或酸性磷酸酯铵盐，或它们任意组合的组合物。含量优选为0.1-1.5％，更优选的为0.3-0.8％。当加入量过小时，油品的极压抗磨性不够，会导致金属表面出现磨损；当加入量过大时，极压抗磨剂中的P元素过量，造成润滑油的腐蚀性增加，从而导致金属的腐蚀。

所述极压抗磨剂优选采用三苯基连偶磷硫酸盐、无灰型丁基三苯基硫代磷酸酯、磷酸壬基胺盐、2-正辛基亚磷酸盐等，比如BASF-CIBA公司的IRGALUBE TPPT(三苯基连偶磷硫酸盐)、IRGALUBE 232(液态无灰丁基三苯基硫代磷酸酯)、IRGALUBE 211(无灰烷基三苯基连偶磷硫酸盐)、IRGALUBE 349(磷酸壬基胺盐混合物)、IRGALUBEOPH(液态无灰二正辛基亚磷酸盐)。

所述金属减活剂对齿轮有良好的保护作用，可以有效地抑制金属的催化作用，从而起到抗氧作用。本发明中所述的金属减活剂为噻二唑、苯三唑、苯三唑-醛-胺缩合物、甲基苯并三唑及其衍生物中的一种或几种物质的任意组合物，含量为0.02-1％，优选为0.05-1％。加入金属碱活剂，可以减少金属离子对润滑油的氧化。

所述金属减活剂优选的是甲苯并三唑衍生物。比如BASF-CIBA公司的IRGAMET 39(甲苯并三唑衍生物)等。

所述防腐抑制剂选自咪唑啉、烷基羟基苯甲酸酯、正油烯基肌氨酸及其衍生物等，含量为0.02-2％，优选为0.05-2％。防腐抑制剂的存在，可以减少润滑油对金属表面的腐蚀作用。

所述防腐抑制剂优选采用咪唑啉以及正油烯基肌氨酸。比如BASF-CIBA公司的IRGAMET Amine O(液态咪唑啉衍生物)、IRGAMET Sarkosyl O(液态正油烯基肌氨酸)等。

本发明的食品级工业齿轮油组合物至少还包含一种防锈剂、增稠剂或抗泡剂。

所述防锈剂对于齿轮部件有良好的防锈性能，其包括烯基丁二酸半脂型、羧酸衍生物和有机胺的其中之一或几种物质的任意组合物。优选为烯基丁二酸半酯(比如十二烯基丁二酸半酯T747)和异壬基苯氧基乙酸(比如IRGACOR NPA液态异壬基苯氧基乙酸)等。

所述增稠剂选自聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、烯烃共聚物等其中之一或几种物质的任意组合物，其增稠剂含量为0-20％，根据齿轮油所需粘度进行调整。优选聚甲基丙烯酸酯，比如Lubrizol 4305FG等。

所述抗泡剂选用符合NSF/USDA H1批准的甲基丙烯酸酯、硅酮等。所述硅酮可采用美国GE公司AF-9020所述甲基丙烯酸酯可采用雅富顿公司的H1861FG，含量为50-500ppm。

本发明的食品级工业齿轮油组合物，包括如下重量百分含量的组分：

食品级的基础油：聚α烯烃                   5-95％，

酯类油                                     4-40％；

至少一种食品级的抗氧剂：                   0.2-2％；

至少一种食品级的极压抗磨剂：               0.1-1.5％；

至少一种食品级的防腐抑制剂：               0.05-2％；

至少一种食品级的金属减活剂：               0.05-1％；

至少一种食品级的防锈剂：                   0.02-0.6％；

至少一种食品级的增稠剂：                   0-20％；

至少一种食品级的抗泡剂：                   50-500ppm。

本发明中所述的食品级工业齿轮油组合物符合NSF/USDA H1批准标准。

本发明的食品级工业齿轮油具有优良的润滑性能和清洁性以及具有油品寿命长的特点，可调配成等不同黏度级别。

本发明所述的食品级工业齿轮油组合物的制备方法，包括如下步骤：将上述各成分进行混合，控制温度在35-50℃之间，搅拌1.5-2小时而成。

本发明的食品级工业齿轮油至少具有下列优点：具有优异的极压抗磨性，能够防止齿轮的磨损；优异的抗氧化性能和优异的热安定性能，能够阻止油泥的快速生成；优异的水、气分离特性，保证食品级工业齿轮油在实际运行过程中，能够形成油气、油水混合体系的快速分离，降低油品乳化的可能性。

本发明采用酯类油、PAO(聚α烯烃)基油，选择与其相配伍的配合多种功能添加剂，各组分合理配比，达成协同作用，调配成性能优异的食品级工业齿轮油，具有很好的润滑性能、兼顾优异的安全性，适用于食品加工行业，同时油品具有优异的抗氧性和极压抗磨性能，减少齿轮的磨损、降低油泥的生成，从而延长油品的使用寿命，延长设备维修周期。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例

本发明提出的食品级工业齿轮油按照重量百分比计，选取适量的组分，将各成分进行混合，控制温度在50℃，搅拌1.5小时调和出实施例1-4的食品级工业齿轮油。

实施例1-4的组分含量以及性能评价数据参见表1-5。各组分皆可以在市场上以商品购买方式获得。

表1实施例1的组分含量

组分	实施例1(wt％)
		PAO40	余量
PAO 10	20
		饱和多元醇酯PRIOLUBE 3970	4
烷基二苯胺IRGANOX L 57	0.6
		IRGALUBE TPPT	0.5
IRGAMET 39	0.1
		IRGAMET Amine O	0.5
异壬基苯氧基乙酸IRGACOR NPA	0.05
		甲基丙烯酸酯H1861FG	0.01

表2实施例2的组分含量

组分	实施例2(wt％)
		PAO40	余量
PAO 10	5
		饱和多元醇酯PRIOLUBE 3987	15
IRGANOXL 115	0.6
		IRGALUBE 349	0.5
IRGAMET 39	0.1
		IRGAMET Amine O	0.5
烯基丁二酸半酯T747	0.05
		甲基丙烯酸酯H1861FG	0.01

表3实施例3的组分含量

组分	实施例3(wt％)
		PAO40	余量
PAO 10	10
		饱和多元醇酯PRIOLUBE 3970	10
Additin RC 7130	0.6
		IRGANOX L 109	0.4
IRGALUBE 232	0.5
		IRGALUBE 349	0.3
IRGAMET 39	0.1
		正油烯基肌氨酸IRGAMET  Sarkosyl O	0.5
烯基丁二酸半酯T747	0.05
		甲基丙烯酸酯H1861FG	0.01
Lubrizol 4305FG	3

表4实施例4的组分含量

组分	实施例4(wt％)
		PAO40	余量
PAO 10	20
		饱和多元醇酯PRIOLUBE 3970	10
IRGANOXL 57	0.4

IRGANOX L 101	0.6
		IRGALUBE 232	0.3
IRGALUBE 349	0.5
		IRGAMET 39	0.1
正油烯基肌氨酸IRGAMET Sarkosyl O	0.5
		烯基丁二酸半酯T747	0.05
甲基丙烯酸酯H1861FG	0.01

表5实施例1-4的性能评价数据

表5中的性能评定数据表明，本发明的实施例1-4的食品级工业齿轮油，在氧化安定性和抗磨性等方面优势显著。

实施例3、4的抗氧剂和抗磨剂的复配、以及加入一定量的金属钝化剂和防腐抑制剂，显示出油品具有优异的抗氧化性能和抗磨性，能够减缓油品的氧化进程，减少磨损，从而减少油泥的产生，具有很好的清洁性能。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种食品级工业齿轮油组合物，其特征在于，其包括如下重量百分含量的组分：

食品级的基础油：聚α烯烃                  5-95％，

酯类油                                    4-40％；

至少一种食品级的抗氧剂：                  0.02-3％；

至少一种食品级的极压抗磨剂：              0.05-3％；

至少一种食品级的防腐抑制剂：              0.02-3％；

至少一种食品级的金属减活剂：              0.02-3％。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚α烯烃选自PAO 2、PAO 4、PAO 6、PAO 10、PAO 40或PAO 100中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述酯类油为饱和多元醇酯。

4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述抗氧剂选自酚型抗氧剂或胺型抗氧剂，或酚型抗氧剂和胺型抗氧剂的任意组合物。

5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂选自亚磷酸二丁酯、三苯基连偶磷硫酸盐、烷基连偶磷硫酸盐、磷酸壬基胺盐、2-正辛基亚磷酸盐、无灰型丁基三苯基硫代磷酸酯或酸性磷酸酯铵盐，或它们任意组合的组合物。

6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述金属减活剂选自噻二唑、苯三唑、苯三唑-醛-胺缩合物、甲基苯并三唑及其衍生物中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述防腐抑制剂选自咪唑啉、烷基羟基苯甲酸酯、正油烯基肌氨酸及其衍生物。

8.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，至少还包含一种防锈剂、增稠剂或抗泡沫剂。

9.根据权利要求8所述的组合物，其特征在于，其包括如下重量百分含量的组分：

食品级的基础油：聚α烯烃                   5-95％，

酯类油                                     4-40％；

至少一种食品级的抗氧剂：                   0.2-2％；

至少一种食品级的极压抗磨剂：               0.1-1.5％；

至少一种食品级的防腐抑制剂：               0.05-2％；

至少一种食品级的金属减活剂：               0.05-1％；

至少一种食品级的防锈剂：                   0.02-0.6％；

至少一种食品级的增稠剂：                   0-20％；

至少一种食品级的抗泡剂：                   50-500ppm。

10.根据权利要求8或9所述的组合物，其特征在于，所述防锈剂选自烯基丁二酸半脂型、羧酸衍生物和有机胺中的一种或几种；所述增稠剂选自聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、烯烃共聚物中的一种或几种；所述抗泡剂选用符合NSF/USDA H1批准的甲基丙烯酸酯、硅酮。