CN104388164A

CN104388164A - 一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油

Info

Publication number: CN104388164A
Application number: CN201410603750.8A
Authority: CN
Inventors: 陈卓君; 李柏姝; 张旭; 司行
Original assignee: Shenyang Ligong University
Current assignee: Shenyang Ligong University
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2015-03-04

Abstract

一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油，是以新戊基多元醇酯为基础油，加入少量含氮和硼的硼化物硼酸酯、二烃基五硫化物BN-2#，磷化物为P120，经混合均匀制成。其配方为：新戊基多元醇酯为基础油加入占新戊基多元醇酯重量百分比：BN-2^#为0.05%-0.84%；RC2540为0.361%-0.42%；P120为0.361%-0.42%。本发明具有极好的极压抗磨性能，承载能力高可达1704N，磨痕值最低为

Description

一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油

技术领域

本发明涉及一种润滑油，具体是一种以新戊基多元醇酯为基油，含有硼和氮化合物的齿轮润滑油。

背景技术

传统的润滑油大多数以矿物油作为基础油，矿物油存在着可生物降解性差等对环境和健康构成威胁的问题。随着人类环保意识的增强，以矿物油作为基础油的润滑油必将被环境友好型基础油所替代。面对环保要求和汽车齿轮润滑发展的趋势，开发研制环保型汽车齿轮润滑油势在必行，进行环保型汽车齿轮润滑油的润滑性能基础研究就显得十分必要。新戊基多元醇酯类油可用于润滑脂的基础油，主要是在苛刻的使用条件下保护机器部件，尤其适用于低温及高温润滑脂。以矿物油作基础油的润滑脂一般很难满足 -60℃以下和150℃以上的使用要求，而以多元醇酯类油为基础油的润滑脂的使用温度范围一般在 -37~200℃。新戊基多元醇酯的润滑性能要优于双酯、矿物油，远远优于聚 α-烯烃(PAO)，并且长、短链混合的酯尽管粘度小，却有最小的摩擦系数；新戊基多元醇酯具有良好的粘温性及蒸发性能。.

硼元素有非活性润滑元素之称。硼酸酯除具有优良的极压抗磨减摩特性外，往往还同时具有抗氧化和抗腐蚀性，优良的防锈性、防腐性，以及无毒无臭，对金属底材无选择性等特性，因而是一类多功能的润滑油添加剂。

新型含硼添加剂可明显改善和提高润滑油的抗氧化性、防锈性、热稳定性能及抗磨减摩性能等。硼添加剂的研究进展,包括含硼清净剂、含硼分散剂、含硼极压抗磨剂和含硼防锈剂，认为多功能含硼添加剂是未来的发展方向。有机硼酸酯是一种多功能润滑油添加剂, 具有优良的抗磨减摩性能。有机硼酸酯特别是引入长链烃基基团的硼酸酯具有极好的油溶性, 可直接溶解到基础油中使用。早期合成的简单硼酸酯的烷基中一般只有碳、氢2种元素。随着研究的不断深入, 逐渐在硼酸酯结构中引入了氧、氮、硫、磷、氯等元素, 使硼酸酯具有多方面的功能。

有机硼酸酯在边界润滑的应用中具有巨大的潜力。硼酸酯类化合物原料来源丰富，对设备要求较低,合成方法简单易行，成本较低。且硼酸酯具有许多卓越特性正日益引起人们的关注，硼酸酯的应用有着极为广阔的前景。其中含酰胺和咪唑啉的硼酸酯综合性能较为突出。合成硼酸酯的原料丰富，操作简单，容易应用于生产实践。

发明内容

采用含有氮和硫的硼化物，与二烃基五硫化物 RC2540和含有磷的化合物磷之星采用均匀设计试验和人工神经网络优化方法进行对试验结果进行优化，找出承载能力性能的添加剂的组合，并试验进行了验证，筛选出的三种添加剂的较好的复配试验。

本发明的目的，是提供一种齿轮润滑油。该润滑油极压抗磨性能好，承载高，能满足配置中等负荷车辆齿轮润滑油和需要低毒无毒的传动装置的齿轮润滑油。

采用的技术方案是：

一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油，其特征在于：是以新戊基多元醇酯为基础油，加入重量百分比BN2^# 0-0.89%、RC25940 0-0.42%和P120 0-0.42%，经加热混合制备成，其中：

BN2^#为硼酸酯；该化合物由上海交通大学合成，二烃基五硫化物RC2540为市售商品，磷之星P120为沈阳华伦公司产品。本发明使用人工神经网络方法优化计算，并进行了复证。

本发明具有极好的极压抗磨性能，承载能力高，可配置较重负荷车辆齿轮油，也可用于重负荷和中负荷工业齿轮油。

本发明具有极压抗磨性能好，承载能力高的机理：

硼酸酯具有良好的减摩抗磨性能,而当分子中引入Cl、S、P等元素后,某些结构的硼酸酯还具有抗极压性能。对硼酸酯减摩抗磨机理的研究证明,在边界润滑条件下,有机硼酸酯分子经过吸附、裂解、聚合、缩合、沉积以及摩擦渗硼等复杂的过程,在摩擦表面产生吸附膜、摩擦聚合物膜、表面沉积膜与渗透膜,从而起到减摩抗磨作用。这些表面膜生成的摩擦条件不尽相同,因而各种表面膜有时单独存在,有时同时存在而起抗磨减摩作用。特别是含氮的硼酸酯,不但有良好的抗磨性能,还有较高的水解稳定酸酯,不但有良好的抗磨性能,还有较高的水解稳定性、防锈性、抗氧化性。

硼酸盐润滑油添加剂具有优异的摩擦学性能,适用于齿轮油、拖拉机液压油、润滑脂、金属切削油、金属成型润滑剂和发动机油.然而,由于摩擦学系统的复杂性(如接触面积、接触压力、摩擦热导致的温度升高等随时发生变化),同时由于含硼化合物本身的结构复杂多样,对硼酸盐润滑油添加剂的极压抗磨作用机理的认识依然存在争议.目前,就含硼化合物润滑油添加剂的作用机制而言,主要存在沉积成膜和渗硼两种观点。

新戊基多元醇酯（Neopentyl Polyol Ester NPE-3）是分子结构中酯基邻位为季碳原子的一类合成酯，比双酯具有更优异的热和水解稳定性，主要包括新戊二醇酯、三羟甲基丙烷酯和季戊四醇酯。其理化性能见表1。

含有氮的硼化物为硼酸酯BN2^# ，该化合物由上海交通大学合成。其中含有总分子量的3.66%氮和2.82%硼，其余为碳氢物。

二烃基五硫化物，代号为RC2540。产品为浅棕色透明液体，可非常好的取代元素硫对基础油硫化得到的硫化油。另外其活性硫含量随着温度上升而增加（可达38%），结果是温度略有上升，就有显著的极压作用，极压性能进一步提高。理化性能见表2。磷之星P120是由低碳醇与三氯氧磷反应生成的烷基磷酸盐，再与有机胺与磷酸酯反应生成。因有机胺的烷基基团小极压性能高，已生成物理吸附膜和化学反应膜，从而提高其承载能力。理化性能见表3。

BN-2^#、RC2540和P120的配比，使用人工神经网络方法优化计算，并进行了复正。

润滑油添加剂配方选X₁=BN-2^# ，X₂=RC2540，X₃=P120（X₁，X₂和X₃质量百分比）共3因素7水平考察，新戊基多元醇酯作为基础油。考察目标为因变量Y₁=Pb，Y₂= ，Y₃=， Y₁为最大无卡咬负荷，它表明承载能力，Y₂表示为在载荷392N磨损时间为60min时试球的磨斑，Y₃表示为在载荷441N磨损时间为30min时试球的磨斑。试验结果Y₁ Pb = 最小值为1049N，最大值可达1740 N，Y₂ 0.35-45mm、Y₃ =最小值为0.33mm;最大值0.45mm。

具体实施方式

实施例一

一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油，其特征在于是以新戊基多元醇酯NPE-3为基础油，加入BN-2^# 0.84%、RC25400.42%和P120 0-42%，经加热混合制成。

实施例二

一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油，是以新戊基多元醇酯为基油，加入BN-2^# 0.05%、RC2540 0.361%和P120 0.361%，加热混合制备成。

实施例三

一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油，是以新戊基多元醇酯为基油，加入BN-2^# 0.6%、RC2540 0.31%和P120 0.38%，经加热混合制备成。

实施例四

一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油，是以新戊基多元醇酯为基油，加入BN-2^# 0.89%和RC2540 0.42%，经加热混合制备成。

实施例五

一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油，是以新戊基多元醇酯为基油，加入BN-2^# 0.89%和P120 0.42%，经加热混合制备成。

表1 新戊基多元醇酯的理化性能

表2二烃基五硫化物（RC2540）的理化性能

表3 磷之星（P120）的理化性能

Claims

1.一种含有硼和氮化合物的齿轮润滑油，其特征在于是以新戊基多元醇酯为基础油，加入以重量百分比计BN-2^# 0.05-0.84%、RC2540 0.361-0.42%和P120 0.361-0.42%，经加热混合制备成；其中含有总分子量的3.66%氮和2.82%硼，其余为碳氢物。