CN103725365A

CN103725365A - 一种水基液压液组合物

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Publication number: CN103725365A
Application number: CN201210389111.7A
Authority: CN
Inventors: 鱼鲲; 李云鹏
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: CN103725365B

Abstract

本发明提供了一种水基液压液组合物，包括：a>水基极压抗磨多功能添加剂，其制备方法包括：（1）将至少含有一个羟基的脂肪酸酰胺与P₂S₅在80℃～120℃之间反应1h～8h生成硫磷酸；（2）将步骤（1）生成的硫磷酸与醇胺在50℃～90℃反应1h～6h制备得到；组分a占液压液组合物总质量的1～15%；b>增粘剂，占液压液组合物总质量的1～35%；c>油性剂,占液压液组合物总质量的1～20%;d>水-乙二醇基础液压液，构成液压液组合物的余量。本发明组合物降低了抗磨剂的加入量，具有优异的极压、抗磨、抗腐蚀和防锈性能。

Description

一种水基液压液组合物

技术领域

本发明涉及一种液压液组合物，尤其涉及一种水基液压液组合物。

背景技术

近年来随着对生态环境的日益关注以及近年来原油价格的高涨，水基液压液获得了广泛的应用，主要应用于冶金、机器制造、采矿、铸造、塑料加工行业及军事部门。我国自1980年以来，随着引进设备的增多和国产设备用油规范化的要求，对水-乙二醇难燃液压液的需求日益增多，尤其是在钢铁企业和机器制造行业。

美国、德国、日本等国对水基液压液做了大量研究，特别是针对水-乙二醇液压液发表了很多专利。美国Houghton公司、Olin公司、Quaker公司以及日本的Cosmo公司、欧洲的Teklube、BSF公司都有自己的专利和产品。

Houghton公司在KR 910010135中提供了一种水基液压液的制备方法：用聚醚做为增粘剂，将烯基丁二酸酐与链烷醇胺的产物做为分散剂，使用二烷基二硫代磷酸盐做为极压抗磨剂，并且使用脂肪醇和乙二醇的混合物做为润滑补强剂。

日本Cosmo公司的专利JP 6271890通过加入一定量的聚氧丙烯脂肪酸酯使所制备的水-乙二醇液压液具有优良的滚扎润滑能力，能有效的防止滚轴点蚀。JP 4202598则通过加入0.05%～2.0%的磷酸单酯与聚乙二醇的复合物使得水-乙二醇液压液能够有效的控制滚轴摇摆现象的发生。

国内水基液压液的研究开展的比较晚，从上世纪80年代开始，国内引进了大量使用水-乙二醇液压液为介质的液压设备，从而开始了对水基液压液的研究工作。王祖安、庞重军等人研制了低泡型水-乙二醇液压液并对其性能进行了评价，并且提出了使用表观油膜厚度做为评定液压液润滑性的新思路，并在专利CN 1286295中提供了一种高水基液压液的制备方法。该液压液具有添加剂用量少、抗磨润滑性好的特点，经评定其性能优于国外同类产品。CN 101348747A、CN 1367231A所披露的水-乙二醇液压液组成的研制思路比较相近，都是采用聚醚做增粘剂、辛酸做润滑剂、二乙醇胺和吗啉做防锈剂，同时加入抗泡剂，只是制备工艺有所不同。周灿丰等人采用二聚酸钾做为极压抗磨剂、二甘醇做降凝剂制备了KGY型水-乙二醇液压液，实验室研究和工业实践表明,KGY抗燃性能好、低温抗凝性能好、润滑性能与N46抗磨液压油相当,可以应用于我国寒区露天矿山设备的液压系统之中。

发明内容

本发明提供了一种水基液压液组合物。

本发明水基液压液组合物包括：

a>水基极压抗磨多功能添加剂，其制备方法包括：

（1）将至少含有一个羟基的脂肪酸酰胺与P₂S₅在80℃～120℃之间反应1h～8h生成硫磷酸；

（2）将步骤（1）生成的硫磷酸与醇胺在50℃～90℃反应1h～6h制备得到；组分a占液压液组合物总质量的1～15%；

b>增粘剂，占液压液组合物总质量的1～35%；

c>油性剂,占液压液组合物总质量的1～20%;

d>水-乙二醇基础液压液，构成液压液组合物的余量。

所述组分a为水基极压抗磨多功能添加剂，在其制备方法的步骤（1）中所述的脂肪酸酰胺是脂肪酸与醇胺发生N-酰化反应的缩合产物，所述脂肪酸含有C10～C20之间的饱和或不饱和的烷基，优选C12～C18之间的烷基，最优选C12～C18之间的不饱和烷基，所述醇胺选自至少含有一个羟基的伯胺和/或仲胺，优选含有1-5个羟基的伯胺和/或仲胺，最优选乙醇胺和/或二乙醇胺，所述脂肪酸酰胺与所述P₂S₅的摩尔比在1:1与8:1之间，优选在2:1与4:1之间，反应温度优选在90℃～110℃之间，反应时间优选在2h～6h之间；

在组分a制备方法的步骤（2）中，所述的醇胺选自含有至少一个羟基的伯胺、仲胺和叔胺中的一种或多种，优选含有1-5个羟基的伯胺、仲胺和叔胺中的一种或多种，最优选乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种，所述硫磷酸与所述醇胺的摩尔比在在0.25:1与4:1之间，优选在0.5:1与2:1之间，反应温度优选60℃～80℃，反应时间优选1h～4h。

组分a优选占液压液组合物总质量的3～10%。

所述组分b增粘剂选自水溶性聚醚，例如聚乙二醇、聚烷氧基醇醚和聚环氧乙烷中的一种或多种，优选聚烷氧基醇醚，最优选聚氧乙烯聚氧丙烯醚，例如商品牌号为KE-1的聚氧乙烯聚氧丙烯醚。组分b优选占液压液组合物总质量的5～30%。

所述组分c油性剂为由C10-C20脂肪酸与C2-C8醇胺反应得到的脂肪酸皂，所述C2-C8醇胺选自乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种，所述油性剂优选由C12-C18脂肪酸与二乙醇胺和/或三乙醇胺反应得到的脂肪酸皂，可以选用月桂酸二乙醇胺、月桂酸三乙醇胺、棕榈酸二乙醇胺、棕榈酸三乙醇胺、油酸三乙醇胺、油酸二乙醇胺、硬脂酸三乙醇胺、硬脂酸二乙醇胺，最优选油酸三乙醇胺。组分e优选占液压液组合物总质量的5～15%。

所述组分d为水-乙二醇基础液压液，其中水与乙二醇之间的质量比为1:2～2:1，优选1:1.5～1.5:1，所述的水优选去离子水和/或蒸馏水。

本发明水基液压液组合物可以采用如下方法制备：

将组分a至组分d加入调和容器，在30～70℃下搅拌0.5～3h后得到。

本发明水基液压液组合物可以通过调节增粘剂的加入量而得到不同黏度级别的产品。

本发明水基液压液组合物中优选加入PH调节剂，选自有机碱和/或无机碱，所述有机碱选自C1-C8胺，例如甲胺、乙胺、乙二胺、三乙胺、丙胺、丁胺、戊胺和己胺中的一种或多种，优选C2-C6胺，最优选三乙胺，所述无机碱选自磷酸盐和/或硼酸盐，例如磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硼砂中的一种或多种，优选磷酸钾盐和/或硼酸钠盐，最优选硼砂。所述PH调节剂占液压液组合物总质量的0.1～1％，优选0.3～0.5%。

本发明水基液压液组合物中优选加入防锈剂，选自C2-C8醇胺，例如甲醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺，优选乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种，最优选二乙醇胺。所述防锈剂占液压液组合物总质量的1～15％，优选3～10%。

本发明水基液压液组合物中优选加入腐蚀抑制剂，选自三唑衍生物、噻唑衍生物、噻二唑衍生物、吗啡啉类衍生物和亚硝酸盐中的一种或多种，包括苯三唑、苯并噻唑、甲苯基三唑、辛基三唑、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2-巯基-5-烃取代-1,3,4-噻二唑、2-二巯基-5-二硫代-1,3,4-噻二唑，N，N-二己基氨基亚甲基苯三唑、2－巯基苯并噻二唑、吗啡啉、甲基吗啡啉、亚硝酸钠等。所述腐蚀抑制剂优选三唑衍生物，最优选苯三唑。所述腐蚀抑制剂占液压液组合物总质量的0.05～0.5%，优选0.1～0.3%。

本发明水基液压液组合物还可以加入其它种类的添加剂，如抗氧剂、分散剂等。

本发明还提供了一种提高液压设备抗磨、抗腐及防锈性能的方法，其特征在于，将上述水基液压液组合物加入到液压设备中。

本发明的水基液压液组合物降低了抗磨剂的加入量，具有优异的极压、抗磨、抗腐蚀和防锈性能，特别适合作为水基液压液，能够满足不同黏度级别的水-乙二醇难燃液压液的要求。

具体实施方式

在本发明中除特别声明外，各种含量均以质量分数表示。

本发明添加剂中硫、磷含量的测定采用ASTM D5185方法，氮含量的测定采用SH/T 0224方法，碳含量的测定采用SH/T 0656方法。

所使用的原料如下：

油酸二乙醇胺，海安石油化工厂生产

水基抗磨剂二聚酸钾、油酸，均来源于牡丹江日用化学厂

油酸三乙醇胺，上海高桥石油化工公司

聚氧乙烯聚氧丙烯醚，商品牌号为KE-1，大连广汇科技有限公司生产

制备水基极压抗磨多功能添加剂的实施例1

在装有电动搅拌、回流管、温度计的三口瓶中，将0.4mol油酸二乙醇胺和0.1mol五硫化二磷加热至90℃，反应6h，然后降至常温后加入0.2mol三乙醇胺，加热至70℃反应1.5h，从而制得产品A-1。产品A-1的硫含量为6.21%、磷含量为5.98%、氮含量为5.13%、碳含量为68.14%。

本发明添加剂包括多种结构的反应产物，下面列出了实例1中主反应的示例方程式：

步骤（1）：

式中所选用的脂肪酸酰胺为油酸二乙醇胺，即油酸与二乙醇胺的缩合产物。

步骤（2）：

制备水基极压抗磨多功能添加剂的实施例2

在装有电动搅拌、回流管、温度计的三口瓶中，将0.4mol十二酸二乙醇胺和0.1mol五硫化二磷加热至110℃，反应6h，然后降至常温后加入0.2mol三乙醇胺，加热至80℃反应1.5h，从而制得产品A-2。产品A-2的硫含量为8.30%、磷含量为3.41%、氮含量为6.11%、碳含量为55.89%。

制备水基极压抗磨多功能添加剂的实施例3

在装有电动搅拌、回流管、温度计的三口瓶中，将0.4mol十二烯酸二乙醇胺和0.1mol五硫化二磷加热至100℃，反应4h，然后降至常温后加入0.2mol三乙醇胺，加热至60℃反应1.5h，从而制得产品A-3。产品A-3的硫含量为7.97%、磷含量为4.0%、氮含量为5.66%、碳含量为54.50%。

水基液压液组合物的实施例4-7与对比例1-3

分别将实施例1-3中制备得到的极压抗磨多功能添加剂A-1、A-2、A-3以及水基液压液中常用的抗磨剂二聚酸钾、油酸、油酸三乙醇胺作为对比抗磨添加剂调配得到了水基液压液组合物的实施例4-7与对比例1-3，其配方组成见表1，水-乙二醇基础液压液构成组合物的余量，水-乙二醇基础液压液中水与乙二醇的质量比为1:1。

表1

表1中各液压液组合物的理化性能如黏度、凝点见表2，黏度测量方法为GB/T 265，凝点测定方法为GB/T 510。分别对这些液压液组合物进行了铜片腐蚀、极压性、抗磨试验，评定结果同见表2。

铜片腐蚀试验采用GB/T 5096方法；极压性试验采用GB/T 3142方法，评价指标为最大无卡咬负荷P_B；抗磨试验采用SH/T 0189四球机试验方法，试验条件为1200r/min，294N，30min；及试验条件为50℃，3h。

从表2可以看出，本发明水基液压液组合物具有优良的抗腐蚀性能、极压抗磨性能。

表2

水基液压液组合物的实施例8-11与对比例4-6

分别将实施例1-3中制备得到的极压抗磨多功能添加剂A-1、A-2、A-3以及水基液压液中常用的抗磨剂二聚酸钾、油酸、油酸三乙醇胺作为对比抗磨添加剂调配得到了水基液压液组合物的实施例8-11与对比例4-6，其配方组成见表3，水-乙二醇基础液压液构成组合物的余量，水-乙二醇基础液压液中水与乙二醇的质量比为1:1。这些液压液组合物的理化性能如黏度、PH值、凝点见表4，黏度测量方法为GB/T 265，PH值测定方法为GB/T 7304，凝点测定方法为GB/T510。

分别对这些液压液组合物进行了液相锈蚀、铜片腐蚀、极压性、抗磨性能评定试验，评定结果同见表4。液相锈蚀试验采用GB/T 11143方法，其它方法同表2中所述方法。

从表4可以看出，本发明液压液组合物具有优良的极压抗磨性能、抗腐蚀性能和防锈性能。

表3

表4

Claims

1.一种水基液压液组合物，包括：

a>水基极压抗磨多功能添加剂，其制备方法包括：

b>增粘剂，占液压液组合物总质量的1～35%；

c>油性剂,占液压液组合物总质量的1～20%;

d>水-乙二醇基础液压液，构成液压液组合物的余量。

2.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述脂肪酸酰胺是脂肪酸与醇胺发生N-酰化反应的缩合产物，其中所述脂肪酸含有C10～C20之间的饱和或不饱和的烷基，所述醇胺选自至少含有一个羟基的伯胺和/或仲胺。

3.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，步骤（1）中所述脂肪酸酰胺与所述P₂S₅的摩尔比在1:1与8:1之间。

4.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，步骤（2）中所述醇胺选自含有至少一个羟基的伯胺、仲胺和叔胺中的一种或多种。

5.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，步骤（2）中所述硫磷酸与所述醇胺的摩尔比在0.25:1与4:1之间。

6.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述水基极压抗磨多功能添加剂中硫含量的质量分数在5%～10%之间、磷含量的质量分数在2%～8%之间、氮含量的质量分数在3%～10%之间。

7.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组分b增粘剂选自水溶性聚醚。

8.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组分c油性剂为由C10-C20脂肪酸与C2-C8醇胺反应得到的脂肪酸皂。

9.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组分d为水-乙二醇基础液压液，其中水与乙二醇之间的优选质量比为1:2～2:1。

10.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物中加入PH调节剂，选自有机碱和/或无机碱，所述有机碱选自C1-C8胺，所述无机碱选自磷酸盐和/或硼酸盐。

11.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物中加入防锈剂，选自C2-C8醇胺。

12.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物中加入腐蚀抑制剂，选自三唑衍生物、噻唑衍生物、噻二唑衍生物、吗啡啉类衍生物和亚硝酸盐中的一种或多种。

13.一种提高液压设备抗磨、抗腐及防锈性能的方法，其特征在于，将权利要求1-12之一所述的水基液压液组合物加入到液压设备中。