CN105296081A - 一种可降解微量润滑油及其制备方法 - Google Patents
一种可降解微量润滑油及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种可降解微量润滑油，其特征在于：包含有质量百分比浓度为1-99％的聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。本发明的一种微量润滑油配合微量润滑装置使用，使用量可以减少至原来的5％以下，达到良好的润滑、冷却效果，节能减排、环境保护效果显著。
Description
技术领域
本发明属于润滑技术领域，具体涉及一种可降解微量润滑油及其制备方法。
背景技术
传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑和冷却，润滑剂的使用量大，不仅浪费资源，造成加工场所和环境的巨大污染，同时还会严重影响操作工人的身体健康。在提倡节能减排、环境保护、绿色生产的今天，急需一种新的金属切削加工工艺。微量润滑技术是近几年发展起来的金属绿色加工新技术，就是在金属切削加工过程中使用微量润滑系统将极压抗磨性、润滑性好的微量润滑油喷洒于加工刀具和加工表面进行润滑、冷却，解决传统加工时切削油、液使用量大、浪费泄漏量大等问题。
很多微量润滑油往往需要添加大量的含硫、含氯等对环境有较大压力的添加剂来增加产品的极压抗磨性，延长刀具使用寿命。如公开号为CN101376861的中国专利公开的一种微量润滑系统铝合金润滑剂及其制备方法和用途，采用：基础油40份、硫代磷酸酯5-15份、氯化石蜡5-15份、硫化异丁烯5-15份、硼酸钾5-15份、乙醇或乙二醇5-10份、防锈剂5份,上述的基础油采用矿物油或植物油。还有就是由于追求使用的润滑油使用量微少，所以组成原料往往不能降解，也会加重环境的负担。
研发生产可生物降解的微量润滑油是金属绿色加工的一个方向。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可降解微量润滑油。
一种可降解微量润滑油，包含有质量百分比浓度为1-99％的聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
上述聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯由以下摩尔比的组分制备而成：
季戊四醇1；
甲基丙烯酸0.5-1.5；
油酸1-3。
上述一种聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯的制备方法如下所示：
步骤一：将季戊四醇、甲基丙烯酸和油酸加入聚合釜内，加入催化剂，充入保护气(如：氮气)转换出聚合釜内空气，进行反应，反应后减压排出水分，即为季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
上述催化剂选自质子酸、相转移催化剂、阴/阳离子交换树脂等可用于酯化反应的催化剂。
上述催化剂为优选为浓度10-85％的磷酸。选择磷酸作为催化剂还有一个好处，磷酸和季戊四醇发生酯化反应生成的磷酸酯，是一种极好的极压抗磨剂，不需对催化剂进行分离，使用于微量润滑油中可提升极压抗磨性能。
上述反应温度为：160～200℃。
上述反应时间为：6～8小时。
上述磷酸有效质量百分比为上述反应物总重量的0.5～1％。
步骤二、往聚合釜内加入引发剂搅拌，保持反应温度160～180℃，聚合反应4～8小时以后，将聚合釜内的聚合物排出，在100℃以上的温度过滤去除等杂质，即为聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
上述引发剂为：过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种。
上述引发剂的使用量为甲基丙烯酸单体的重量的0.5～1％。
一种可降解微量润滑油，由以下组分的重量百分比组成：
上述单酯是指由一元醇和一元脂肪酸制备的酯中的一种或几种的混合物，可选由天然油脂衍生的直链脂肪酸和一元低碳醇酯化反应得到的酯中的一种或几种的混合物，优选自异辛酸异辛酯、油酸甲酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、油酸丁酯等中的一种或几种的混合物。此类单酯具备润滑性能好，运动粘度低，生物降解性能优良的特点。
上述双酯为由二元醇和一元酸或二元酸和一元醇酯化反应生成的产物中的一种或几种的混合物，选自包括：己二酸二辛酯、辛二酸二异辛酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、已二酸二癸酯、壬二酸二异癸酯、癸二酸二异癸酯、丁二酸二异辛酯、丁二酸二异癸酯、乙二醇二月桂酸酯、丙二醇二油酸酯等中的一种或几种的混合物。双酯具有良好的润滑性，运动粘度低，低温性能好，生物降解性能优良。
上述脂肪醇磷酸酯选自由饱和或不饱和脂肪醇和磷酸或五氧化二磷反应生成的脂肪醇酯中的一种或几种的混合物，优选自三月桂醇磷酸酯、亚磷酸三月桂醇酯、异构十三醇磷酸酯、油醇磷酸酯、三异辛醇磷酸酯等中的一种或几种的混合物。
上述脂肪酸盐优选自棕榈酸锌、棕榈酸钴、棕榈酸铝、油酸锌、油酸钴、油酸铝、硬脂酸锌、硬脂酸钴、硬脂酸铝等中的一种。
上述一种可降解微量润滑油的制备方法：按重量百分比称取脂肪酸盐加入部分单酯和/或双酯(即、单酯和/或双酯总质量的1-99％)中，加热搅拌至完全溶解，再加入聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯，剩余的单酯和/或双酯，脂肪醇磷酸酯分别加入搅拌器中在40～60℃的温度下搅拌约1小时(0.5-1.5小时)，取样观察完全透明时即可。
本发明的有益效果：
本发明的一种聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯，具有很好极压抗磨性和润滑性和生物可降解性；单酯和或双酯是良好的润滑性和生物可降解性良好的较低粘度基础油；脂肪醇磷酸酯，具有良好的润滑性和极压抗磨性，并且生物降解性好；脂肪酸盐润滑性能良好，防锈性能佳；本发明的一种微量润滑油配合微量润滑装置使用，使用量可以减少至原来的5％以下，达到良好的润滑、冷却效果，节能减排、环境保护效果显著。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：
步骤一：将136.15kg(1000mol)季戊四醇、86.09kg(1000mol)甲基丙烯酸和564.94kg(2000mol)油酸加入聚合釜内，加入12kg浓度为50％的磷酸，充入氮气转换出聚合釜内空气，在180℃温度下反应7小时，反应后减压排出水分，即为季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
步骤二、往聚合釜内加入0.5kg引发剂过氧化二苯甲酰搅拌，保持反应温度170℃，聚合反应6小时以后，将聚合釜内的聚合物排出，在100℃以上的温度过滤去除等杂质，即为聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
称取1kg硬脂酸锌加入5kg油酸丁酯中加热搅拌至完全溶解后，称取上述制备的30kg聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯，63kg油酸丁酯、1kg异构十三醇磷酸酯、分别加入搅拌器中在50℃的温度下搅拌约1小时，取样观察完全透明时即为一种可降解微量润滑油。
上述方法制备的可降解微量润滑油，经试验理化指标如下：
上述可降解微量润滑油应用于铝合金零部件车铣加工，数控车床型号：CJK-0620。原来用乳化切削液(浓度约5％)进行循环润滑冷却，现在改为KS-2106微量润滑装置(2喷嘴，所用喷嘴为本公司生产节能喷嘴)和上述可降解微量润滑油，结果如下表：
将上述制备可降解微量润滑油进行生物可降解实验：
1.实验方法：GB/T21856-2008化学品快速降解性二氧化碳产生试验。
2.实验材料：
2.1油液：上述实施例1制备的可降解微量润滑油。
2.2接种物：取自不同地方地表0-10cm处土壤，土样经混匀、除杂后，用去离子水浸泡搅拌取上清液。
3.实验结果：
计算28天生物降解率为：88.58％。
实施例2：
步骤一：将136.15kg(1000mol)季戊四醇、43.05kg(500mol)甲基丙烯酸和847.41kg(3000mol)油酸加入聚合釜内，加入60kg浓度为10％的磷酸，充入氮气转换出聚合釜内空气进行反应，在200℃温度下反应6小时，反应后减压排出水分，即为季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
步骤二、往聚合釜内加入0.5kg引发剂过氧化月桂酰搅拌，保持反应温度160℃，聚合反应8小时以后，将聚合釜内的聚合物排出，在100℃以上的温度过滤去除等杂质，即为聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
称取上述制备的60kg聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯，10kg油酸甲酯、20kg己二酸二辛酯、10kg乙二醇二月桂酸酯分别加入搅拌器中在60℃的温度下搅拌约1小时，取样观察完全透明时即为一种可降解微量润滑油。
实施例3：
步骤一：将136.15kg(1000mol)季戊四醇、129.14kg(1500mol)甲基丙烯酸和282.47kg(1000mol)油酸加入聚合釜内，加入6kg浓度为85％的磷酸，充入氮气转换出聚合釜内空气进行反应，在160℃温度下反应8小时，反应后减压排出水分，即为季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
步骤二、往聚合釜内加入1.2kg引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯搅拌，保持反应温度160℃，聚合反应8小时以后，将聚合釜内的聚合物排出，在100℃以上的温度过滤去除等杂质，即为聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
称取上述制备的10kg聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯，85kg辛二酸二异辛酯、4.5kg三月桂醇磷酸酯、0.5kg硬脂酸钴分别加入搅拌器中在60℃的温度下搅拌约1小时，取样观察完全透明时即为一种可降解微量润滑油。
实施例4：
步骤一：将136.15kg(1000mol)季戊四醇、68.87kg(800mol)甲基丙烯酸和621.43kg(2200mol)油酸加入聚合釜内，加入17kg浓度为30％的磷酸，充入氮气转换出聚合釜内空气进行反应，在170℃温度下反应7小时，反应后减压排出水分，即为季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
步骤二、往聚合釜内加入0.5kg引发剂过氧化二碳酸二环己酯搅拌，保持反应温度165℃，聚合反应7小时以后，将聚合釜内的聚合物排出，在100℃以上的温度过滤去除等杂质，即为聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
称取上述制备的40kg聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯，30kg油酸乙酯、27kg癸二酸二辛酯、2.8kg油醇磷酸酯、0.2kg油酸铝分别加入搅拌器中在50℃的温度下搅拌约1小时，取样观察完全透明时即为一种可降解微量润滑油。
实施例5：
步骤一：将136.15kg(1000mol)季戊四醇、103.31kg(1200mol)甲基丙烯酸和423.71kg(1500mol)油酸加入聚合釜内，加入11kg浓度为40％的磷酸，充入氮气转换出聚合釜内空气进行反应，在190℃温度下反应6.5小时，反应后减压排出水分，即为季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
步骤二、往聚合釜内加入0.8kg引发剂过氧化二碳酸二乙基己酯搅拌，保持反应温度175℃，聚合反应5小时以后，将聚合釜内的聚合物排出，在100℃以上的温度过滤去除等杂质，即为聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
称取上述制备的50kg聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯，30kg已二酸二癸酯、17kg丙二醇二油酸酯、2.4kg三异辛醇磷酸酯、0.6kg异丙醇胺硼酸酯分别加入搅拌器中在50℃的温度下搅拌约1小时，取样观察完全透明时即为一种可降解微量润滑油。
上述实施例2-5中制备的可降解微量润滑油具备如实施例1相近的理化效果。
Claims (10)
1.一种可降解微量润滑油，其特征在于：包含有质量百分比浓度为1-99％的聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
2.如权利要求1所述的一种可降解微量润滑油，其特征在于：所述聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯由以下摩尔比的组分制备而成：
季戊四醇1；
甲基丙烯酸0.5-1.5；
油酸1-3。
3.如权利要求2一种聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯的制备方法，其特征在于：
步骤一：将季戊四醇、甲基丙烯酸和油酸加入聚合釜内，加入催化剂，充入保护气转换出聚合釜内空气进行反应，于160～200℃反应6～8小时，反应后减压排出水分，即为季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯；
步骤二、往聚合釜内加入引发剂搅拌，保持反应温度160～180℃，聚合反应4～8小时以后，将聚合釜内的聚合物排出，在100℃以上的温度过滤去除杂质，即为聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯。
4.如权利要求3所示的一种聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯的制备方法，其特征在于：
所述催化剂选自质子酸、相转移催化剂、阴/阳离子交换树脂；
所述催化剂为优选为浓度10-85％的磷酸。
所述磷酸有效质量百分比为所述反应物总重量的0.5～1％。
5.如权利要求3所示的一种聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯的制备方法，其特征在于：
所述引发剂为：过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种；
所述引发剂的使用量为甲基丙烯酸单体重量的0.5～1％。
6.如权利要求1所述的一种可降解微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：
7.如权利要求6所述的一种可降解微量润滑油，其特征在于：
所述单酯选自由一元醇和一元脂肪酸制备的酯中的一种或几种的混合物；
所述单酯选自由天然油脂衍生的直链脂肪酸和一元低碳醇酯化反应得到的酯中的一种或几种的混合物；
所述单酯优选自异辛酸异辛酯、油酸甲酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、油酸丁酯中的一种或几种的混合物；
所述双酯选自由二元醇和一元酸或二元酸和一元醇酯化反应生成的产物中的一种或几种的混合物；
所述双酯选自己二酸二辛酯、辛二酸二异辛酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、已二酸二癸酯、壬二酸二异癸酯、癸二酸二异癸酯、丁二酸二异辛酯、丁二酸二异癸酯、乙二醇二月桂酸酯、丙二醇二油酸酯中的一种或几种的混合物。
8.如权利要求6所述的一种可降解微量润滑油，其特征在于：
所述脂肪醇磷酸酯选自由饱和或不饱和脂肪醇和磷酸或五氧化二磷反应生成的脂肪醇酯中的一种或几种的混合物；
所述脂肪醇磷酸酯优选自三月桂醇磷酸酯、亚磷酸三月桂醇酯、异构十三醇磷酸酯、油醇磷酸酯、三异辛醇磷酸酯中的一种或几种的混合物。
9.如权利要求6所述的一种可降解微量润滑油，其特征在于：
所述脂肪酸盐选自棕榈酸锌、棕榈酸钴、棕榈酸铝、油酸锌、油酸钴、油酸铝、硬脂酸锌、硬脂酸钴、硬脂酸铝。
10.一种可降解微量润滑油的制备方法，其特征在于：将称取的脂肪酸盐加入部分单酯和/或双酯，加热搅拌至完全溶解，再将聚季戊四醇甲基丙烯酸油酸酯、剩余的单酯和/或双酯、脂肪醇磷酸酯分别加入搅拌器中，在40～60℃的温度下搅拌0.5-1.5小时，取样观察完全透明时即可；
其中，所述部分单酯和/或双酯的用量为单酯和/或双酯总质量的1-99％。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200110 Address after: Room 301, unit 2, building 16-28, Guanghui Road, Xinpu District, Lianyungang City, Jiangsu Province Patentee after: Chen Weimin Address before: 200436, room 4, building 103, 299 lane, West Putuo District Road, Shanghai Patentee before: Shanghai Jinzhao Conservation of Energy Science & Technology Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171229 Termination date: 20201016 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |