CN103484224B - 一种齿轮油组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种齿轮油组合物及其制备方法，该齿轮油组合物包括：75～99重量份的矿物基础油、0～20重量份的PAO基础油、0.1～3重量份的抗氧剂、0.01～0.5重量份的金属钝化剂、0.1～3重量份的腐蚀抑制剂、0.5～5.0重量份的极压抗磨剂、0.0005～0.05重量份的抗泡剂、0～0.05重量份的破乳剂。与现有技术单独添加破乳剂相比，本发明选择具有耐水作用的添加剂复合体系，各种添加剂相互作用，使得油品具有优异的耐水性、分水性，分水较快，从而使油品几乎不混入水中，进而使添加剂在排水的过程中不随水分流失，减少油品的消耗。

Description

一种齿轮油组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑油技术领域，尤其涉及一种齿轮油组合物及其制备方法。

背景技术

润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，其主要由基础油和添加剂构成，添加剂可为基础油增加新的性能或可改善、提高润滑油的性能。工业润滑油可分为机械设备用润滑油与金属加工润滑油，其中，机械设备用润滑油又可分为液压油、汽轮机油、齿轮油、空压机油、导轨油、主轴油、导热油、变压器油、真空泵油与润滑脂等。

齿轮油是以矿物基础油或合成基础油为主，加入极压抗磨剂和油性剂调制而成的一种重要的润滑油，用于各种齿轮传动装置，以防止齿面磨损、擦伤、烧结等，延长其使用寿命，提高传递功率效率，减少功率损失。齿轮传动是机械中最主要的一种传动方式，在现代化机械设备中应用极广，并且现代化的机器正朝着高载荷的方向发展，对齿轮的承载能力和使用条件提出了更苛刻的要求，要充分发挥齿轮的承载能力，减少齿轮失效的可能，延长齿轮寿命，提高齿轮的传动效率，齿轮油是非常重要的环节。齿轮油应具有良好的抗磨、耐负荷性能和合适的粘度，此外，还应具有良好的热安定性、抗泡性、水分离性能和防锈性能，即使在很高的操作温度和负荷下，仍能保证传动系统的各个部件不受磨损。

在工业生产中，由于齿轮油在齿轮运转中常不可避免地接触水分或者因密封不良造成冷却水渗漏于润滑系统，导致齿轮油乳化变质或发生泡沫，导致油膜强度变低或破裂，堵塞油路，失去润滑作用，被迫更换齿轮油以保证生产正常运行，但直接更换齿轮油增加了企业的生产成本。现有齿轮油对系统进水多采用添加破乳化剂提高齿轮油的破乳化性能以解决此问题。

添加破乳剂提高齿轮油的破乳化性能虽然能暂时解决进水对其的影响，但其只能在少量进水的情况下自行分水，如果系统大量进水，油品亦会乳化。同时，作为表面活性剂添加的破乳剂在水分存在的情况会随着水的分离会流失，逐渐减少，导致齿轮油的分水性逐渐变差。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种齿轮油组合物及其制备方法，该齿轮油组合物水解安定性好且与水易分离。

本发明提供了一种齿轮油组合物，包括：

所述抗氧剂选自有机酚类化合物、胺类化合物、硫氮型复合物和有机硒化物中的一种或几种；

所述金属钝化剂选自苯三唑衍生物、噻二唑衍生物和有机胺类化合物中的一种或几种；

所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐化合物和复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；

所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐化合物、复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；

所述极压抗磨剂选自磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、有机硫化物、磷氮复合型化合物、硫磷氮复合型化合物和有机氯化物中的一种或几种。

优选的，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯类降凝剂。

优选的，所述矿物基础油为HVI矿物基础油。

优选的，所述矿物基础油选自HVI150、HVI500和HVI150BS中的一种或几种。

优选的，所述抗氧剂选自酚酯型抗氧剂、烷基胺类抗氧剂、硫氮型复合物和有机硒化物中的一种或几种。

优选的，所述金属钝化剂选自N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑、T561噻二唑衍生物、苯并三氮唑和2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑衍生物中的一种或几种。

优选的，所述腐蚀抑制剂选自硬脂酸、油酸、油酸十八烷胺、硬脂酸环己胺、石油磺酸钡、石油磺酸钠、合成磺酸钡、合成磺酸钠和磷酸三甲酚酯中的一种或几种。

优选的，所述极压抗磨剂选自氨基硫代酯、硫代磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二丁酯中的一种或几种。

优选的，所述抗泡剂为硅型抗泡剂或非硅型抗泡剂。

本发明还提供了一种齿轮油组合物的制备方法，包括：

将0.1～3重量份的抗氧剂、0.01～0.5重量份的金属钝化剂、0.1～3重量份的腐蚀抑制剂、0.5～5.0重量份的极压抗磨剂、0.0005～0.05重量份的抗泡剂、0～0.05重量份的破乳剂、75～99重量份的矿物基础油与0～20重量份的PAO基础油混合，搅拌均匀，得到齿轮油组合物；

所述抗氧剂选自有机酚类化合物、胺类化合物、硫氮型复合物和有机硒化物中的一种或几种；

所述金属钝化剂选自苯三唑衍生物、噻二唑衍生物和有机胺类化合物中的一种或几种；

所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐和复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；

所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐和复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；

所述极压抗磨剂选自磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、有机硫化物、磷氮复合型化合物、硫磷氮复合型化合物和有机氯化物中的一种或几种。

本发明提供了一种齿轮油组合物及其制备方法，该齿轮油组合物包括：75～99重量份的矿物基础油、0～20重量份的PAO基础油、0.1～3重量份的抗氧剂、0.01～0.5重量份的金属钝化剂、0.1～3重量份的腐蚀抑制剂、0.5～5.0重量份的极压抗磨剂、0.0005～0.05重量份的抗泡剂、0～0.05重量份的破乳剂；所述抗氧剂选自有机酚类化合物、胺类化合物、硫氮型复合物和有机硒化物中的一种或几种；所述金属钝化剂选自苯三唑衍生物、噻二唑衍生物和有机胺类化合物中的一种或几种；所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐化合物和复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐化合物、复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；所述极压抗磨剂选自磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、有机硫化物、磷氮复合型化合物、硫磷氮复合型化合物和有机氯化物中的一种或几种。与现有技术单独添加破乳剂相比，本发明选择具有耐水作用的添加剂复合体系，各种添加剂相互作用，使得油品具有优异的耐水性、分水性，分水较快，从而使油品几乎不混入水中，进而使添加剂在排水的过程中不随水分流失，减少油品的消耗。

具体实施方式

本发明提供了一种齿轮油组合物，包括：

所述抗氧剂选自有机酚类化合物、胺类化合物、硫氮型复合物和有机硒化物中的一种或几种；

所述金属钝化剂选自苯三唑衍生物、噻二唑衍生物和有机胺类化合物中的一种或几种；

所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐化合物和复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；

所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐化合物、复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；

所述极压抗磨剂选自磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、有机硫化物、磷氮复合型化合物、硫磷氮复合型化合物和有机氯化物中的一种或几种。

其中，所述矿物基础油为本领域技术人员熟知的矿物基础油即可，并无特殊的限制。所述矿物油的含量优选为85～99重量份，更优选为88～99重量份。矿物基础油是通过物理蒸馏方法从石油中提炼出的基础油，加工流程是在原油提炼过程中，在分馏出有用的轻物质后，残留的塔底油再经提炼而成。生产过程基本以物理过程为主，不改变烃类结构，生产的基础油取决于原料中理想组分的含量性质。本发明中优选为HIV矿物基础油，HIV矿物基础油为高黏度指数的基础油，选择其作为基础油调配齿轮油组合物，黏度指数越高，油品的黏温性能和低温性能越好，从而使得齿轮油组合物具有优异的黏温性能和低温性能，即在高温下能保证有足够的黏度，为设备提供足够的保护，在低温下具有较低的黏度，可保证有更好的流动性和泵送性。在本发明中，所述矿物基础油更优选为HVI150、HVI500和HVI150BS中的一种或几种。

所述PAO基础油为本领域技术人员熟知的PAO基础油即可，并无特殊的限制，其含量优选为0～15重量份，更优选为0～10重量份。PAO基础油即聚-α烯烃，其不含任何非烃类和芳烃、环烷烃等环状烃类，而基本上全是由一类独特的梳状结构的异构烷烃所组成，由于其独特的化学结构，PAO基础油具有非常优异的粘温特性、低温流动性和物理、化学稳定性（较低的挥发度和较高的热氧化安定性），并且由于其卓越的综合性能，使其在减小摩擦磨损、提高燃油经济性、延长设备寿命和换油期以减少环境污染等方面具有其他矿物基础油难以比拟的优势。PAO基础油包含一类通过催化低聚（聚合成低分子量产物）线性α烯烃制造的烃，所述线性α烯烃可为低级烯烃，如乙烯、丙烯、异丁烯等，也可为1-辛烯搭配1-十二碳烯，本发明中所述PAO基础油优选为低级烯烃的聚合物，更优选为聚乙烯或聚异丁烯。本发明中所述PAO基础油是由烯烃经聚合反应制成α烯烃，再进一步经聚合及氢化而制成，是最常用的合成润滑油的基础油，使用范围最广泛。

抗氧剂可延缓基础油在贮存和使用过程中的氧化，从而延长齿轮油组合物的寿命。本发明中所述抗氧化剂的含量优选为0.1～2重量份，更优选为0.1～1重量份。所述抗氧化剂为本领域技术人员熟知的抗氧化剂即可，并无特殊的限制。本发明中优选为有机酚类化合物、胺类化合物、硫氮型复合物和有机硒化合物中的一种或几种。有机酚类化合物及胺类化合物属于自由基捕获剂，可捕获过氧化物自由基形成过氧化物，从而防止齿轮油中烃类化合物的氧化反应；硫氮型复合物和有机硒化物属于过氧化物分解剂，其可使过氧化物转化成非自由基产物，使连锁反应中断，并且能在热分解过程中产生无机络合物，在金属表面形成保护膜而起到抗腐作用。本发明更优选为多机理的抗氧化剂，能够有效捕捉、钝化齿轮油使用中产生的活性基团、或与活性基团反应，从而减少齿轮油的氧化，延长齿轮油的使用寿命。

抗氧化剂的选择中，所述有机酚类化合物为本领域技术人员熟知的有机酚类抗氧化物，并无特殊的限制，本发明中优选为烷基酚类抗氧剂，更优选为牌号为T512的酚酯型抗氧剂；所述胺类化合物为本领域技术人员熟知的胺类抗氧化剂，并无特殊的限制，本发明中优选为烷基胺类抗氧剂，更优选为牌号为T534的抗氧剂。

齿轮油在使用过程中不可避免的与金属接触，而金属对油品的氧化起到催化作用，加快了油品的氧化变质速度。为了降低金属对油品氧化的催化作用，需要用到金属钝化剂，也称金属减活剂。金属钝化剂不仅是有效的抗氧化剂，也是一种很好的铜腐蚀抑制剂、抗磨剂和防锈剂。本发明齿轮油组合物中所述金属钝化剂的含量优选为0.05～0.3重量份，更优选为0.05～0.2重量份。所述金属钝化剂的种类选用本领域技术人员熟知的金属钝化剂即可，并无特殊的限制，本发明中所述金属钝化剂优选为苯三唑衍生物、噻二唑衍生物和有机胺类化合物中的一种或几种，更优选为N，N-二烷基氨基亚甲基苯三唑（牌号为T551）、牌号为T561的噻二唑衍生物、苯并三氮唑和2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑衍生物中的一种或几种。

腐蚀抑制剂即防锈剂，可在金属表面上形成牢固的吸附膜，隔绝金属表面与水或空气中的氧接触，破坏电化学反应的条件，从而防止锈蚀的产生。本发明中所述腐蚀抑制剂的含量优选为0.1～2重量份。所述腐蚀抑制剂优选为磺酸盐化合物、脂肪酸、脂肪酸衍生物和复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；所述磺酸盐化合物优选为石油磺酸钡、石油磺酸钠、合成磺酸钡或合成磺酸钠；所述脂肪酸优选为硬脂酸或油酸；所述脂肪酸衍生物优选为油酸十八烷胺、硬脂酸环己胺；所述复合磷酸酯类化合物优选为磷酸三甲酚酯。

本发明中，所述极压抗磨剂的含量优选为0.5～3重量份，更优选为为0.5～2重量份。极压抗磨剂在金属表面承受负荷的条件下，能防止金属表面的磨损、擦伤甚至烧结。极压抗磨剂一般具有高活性基团，在局部的高温高压下，能与金属表面反应形成保护膜。本发明中所述极压抗磨剂选自磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、有机硫化物、磷氮复合型化合物、硫磷氮复合型化合物和有机氯化物中的一种或几种；更优选为氨基硫代酯、硫代磷酸三苯酯（TPPT）、磷酸三甲酚酯（TCP）、磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二丁酯中的一种或几种。

油品使用了各种添加剂，特别是表面活性剂；油品本身被氧化变质；油温上升和压力下降而释放出空气；齿轮油与空气接触时高速搅拌等原因会导致齿轮油发泡。发泡会导致油泵率下降，能耗增加；破坏齿轮油的正常润滑状态，加快机械磨损；齿轮油与空气接触面积增大，促进齿轮油的氧化变质等，因此需加入抗泡剂，抗泡剂会抑制油品使用过程中产生的泡沫，以便形成更完整的油层，对设备提供有效保护。本发明中所述抗泡剂的含量优选为0.005～0.03重量份，更优选为0.05～0.02重量份；所述抗泡剂的种类优选为硅型或非硅型消泡剂，优选为10000号甲基硅油消泡剂、聚甲基丙烯酸酯非硅消泡剂、800号硅油消泡剂、9000号硅油消泡剂等，更优选为9000号硅油消泡剂。

破乳剂可降低油-水之间的界面张力，乳化剂是含有亲水基和亲油基的表面活性剂，分别和油相与水相吸附，排列成界面膜，防止乳化粒子结合，形成稳定的乳化液。本发明中所述破乳剂的含量优选为0.005～0.03重量份，更优选为0.005～0.02重量份；所述破乳剂为本领域技术人员熟知的破乳剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为T1001胺与环氧乙烷缩合物、T1002与LZ5957等聚醚类、乙二醇酯与环氧乙烷/丙烷共聚物等破乳剂，更优选为LZ5957。

本发明中，所述降凝剂的含量优选为0.2～0.5重量份，更优选为0.3～0.4重量份；所述降凝剂的种类为本领域技术人员熟知的降凝剂即可，并无特殊的限制，优选为聚甲基丙烯酸酯，可降低齿轮油的凝点。

本发明选择具有耐水作用的添加剂复合体系，各种添加剂相互作用，使得油品具有优异的耐水性、分水性，分水较快，从而使油品几乎不混入水中，进而使添加剂在排水的过程中不随水分流失，减少油品的消耗。

本发明还提供了一种齿轮油组合物的制备方法，包括以下步骤：

将0.1～3重量份的抗氧剂、0.01～0.5重量份的金属钝化剂、0.1～3重量份的腐蚀抑制剂、0.5～5.0重量份的极压抗磨剂、0.0005～0.05重量份的抗泡剂、0～0.05重量份的破乳剂、75～99重量份的矿物基础油与0～20重量份的PAO基础油混合，搅拌均匀，得到齿轮油组合物所述金属钝化剂选自苯三唑衍生物、噻二唑衍生物和有机胺类化合物中的一种或几种；所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐和复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；所述腐蚀抑制剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、磺酸盐和复合磷酸酯类化合物中的一种或几种；所述极压抗磨剂选自磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、有机硫化物、磷氮复合型化合物、硫磷氮复合型化合物和有机氯化物中的一种或几种。

其中，所述矿物基础油、PAO基础油、抗氧剂、金属钝化剂、腐蚀抑制剂、极压抗磨剂、抗泡剂及破乳剂均同上所述，在此不再赘述。

本发明对制备齿轮油组合物的容器并无特殊的限制，优选在调配釜中进行。所述齿轮油组合物的过程优选具体为：将0.1～3重量份的抗氧剂、0.01～0.5重量份的金属钝化剂、0.1～3重量份的腐蚀抑制剂、0.5～5.0重量份的极压抗磨剂、0.0005～0.05重量份的抗泡剂、0～0.05重量份的破乳剂依次加至75～99重量份的矿物基础油与0～20重量份的PAO基础油中，搅拌均匀，得到齿轮油组合物。

本发明制备的齿轮油组合物以矿物基础油与PAO基础油为基础油，并加入各种功能性添加剂调配而成，各添加剂之间相互作用，使齿轮油组合物具有优良的耐水性及分水性，分水快、分水彻底，进而使油品几乎不混入水中，从而在排水过程中，油品不会随水分而流失，减少油品的消耗。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种齿轮油组合物及其制备方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

按表1中的组分种类的牌号及含量，将抗氧剂、金属钝化剂、腐蚀抑制剂、极压抗磨剂、抗泡剂、破乳剂依次加至矿物基础油与PAO基础油中，搅拌均匀，得到齿轮油组合物。

按照SH/T0193、GB/T8022及GB/T7305等标准对实施例1中得到的齿轮油组合物的性能进行测试，得到结果见表1。

实施例2

按表1中的组分种类的牌号及含量，将抗氧剂、金属钝化剂、腐蚀抑制剂、极压抗磨剂、抗泡剂、破乳剂依次加至矿物基础油与PAO基础油中，搅拌均匀，得到齿轮油组合物。

按照SH/T0193、GB/T8022及GB/T7305等标准对实施例2中得到的齿轮油组合物的性能进行测试，得到结果见表1。

实施例3

按表1中的组分种类的牌号及含量，将抗氧剂、金属钝化剂、腐蚀抑制剂、极压抗磨剂、抗泡剂、破乳剂依次加至矿物基础油与PAO基础油中，搅拌均匀，得到齿轮油组合物。

按照SH/T0193、GB/T8022及GB/T7305等标准对实施例3中得到的齿轮油组合物的性能进行测试，得到结果见表1。

表1润滑油组合物的组分及性能

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种齿轮油组合物，其特征在于，包括：

所述矿物基础油选自HVI150、HVI500和HVI 150BS中的一种或几种；

所述抗氧剂选自T512的酚酯型抗氧剂和T534的抗氧剂；

所述金属钝化剂选自N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑、噻二唑衍生物和苯并三氮唑中的一种或几种；

所述腐蚀抑制剂选自硬脂酸、油酸、油酸十八烷胺、硬脂酸环己胺、石油磺酸钡、石油磺酸钠、合成磺酸钡、合成磺酸钠和磷酸三甲酚酯中的一种或几种；

所述极压抗磨剂选自氨基硫代酯、硫代磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二丁酯中的一种或几种；

所述破乳剂为T1001胺与环氧乙烷缩合物、乙二醇酯与环氧乙烷/丙烷共聚物、T1002或LZ5957。

2.根据权利要求1所述的齿轮油组合物，其特征在于，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯类降凝剂。

3.根据权利要求1所述的齿轮油组合物，其特征在于，所述抗泡剂为硅型抗泡剂或非硅型抗泡剂。

4.一种齿轮油组合物的制备方法，其特征在于，包括：

将0.1～3重量份的抗氧剂、0.01～0.5重量份的金属钝化剂、0.1～3重量份的腐蚀抑制剂、0.5～5.0重量份的极压抗磨剂、0.0005～0.05重量份的抗泡剂、0～0.05重量份的破乳剂、75～99重量份的矿物基础油与0～20重量份的PAO基础油混合，搅拌均匀，得到齿轮油组合物；

所述矿物基础油选自HVI150、HVI500和HVI 150BS中的一种或几种；

所述抗氧剂选自T512的酚酯型抗氧剂和T534的抗氧剂；

所述金属钝化剂选自N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑、噻二唑衍生物和苯并三氮唑中的一种或几种；

所述腐蚀抑制剂选自硬脂酸、油酸、油酸十八烷胺、硬脂酸环己胺、石油磺酸钡、石油磺酸钠、合成磺酸钡、合成磺酸钠和磷酸三甲酚酯中的一种或几种；

所述极压抗磨剂选自氨基硫代酯、硫代磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二丁酯中的一种或几种；

所述破乳剂为T1001胺与环氧乙烷缩合物、乙二醇酯与环氧乙烷/丙烷共聚物、T1002或LZ5957。