CN105602653A - 具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂及制备方法、应用 - Google Patents

具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂及制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，主要由以下组份为原料制得：以质量份数计，烷基苯磺酸盐10-60份，烷基二苯胺30-60份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯20-40份，亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯10-30份，硫磷氮型极压剂10-30份，硫化酚钙型高温清净剂5-20份。制备方法包括：将所有原料混合搅拌均匀，即得。本发明实施例的润滑油添加剂在发动机润滑油、液压油、齿轮润滑油、汽轮机润滑油以及压缩机润滑油中具有很好的应用，在抗氧、抗磨、防锈等方面均表现非常优异，还具有优良的清净功能，无论是高温还是低温均不会降低其功能性，可明显改善润滑油的某些或某个性能。

Description

具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂及制备方法、应用
技术领域
本发明涉及精细石油化工范畴,润滑油添加剂制备领域，具体而言，涉及一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂及其制备方法、应用。
背景技术
设备的运转离不开润滑油添加剂，而润滑油又离不开润滑油添加剂，润滑油添加剂是现代各种高级润滑油的精髓。据统计，大约30％的能源消耗在摩擦上，80％的损坏零件是由磨损报废的。因此，提高润滑性能以减少摩擦、磨损和防止烧结对国民经济具有重要意义。润滑油中最常用的添加剂是极压抗磨添加剂，在边界润滑条件下，用于改善基础油摩擦学性能，减少摩擦副之间的摩擦阻力，降低磨损和擦伤，最终达到提高润滑油的承载的目的。
现如今，随着市面上润滑油的品种和种类的增多，对应的润滑油添加剂品种也很多，比如申请号为200910231151.7，专利名称为“一种润滑油抗磨添加剂”的专利，还有申请号为200980160166.7，专利名称为“防锈油组合物”，申请号为200710098947.0，专利名称为“齿轮润滑油添加剂组合物”，专利申请号为201110117077.3，专利名称为“一种全传动系统用润滑油组合物”，这些专利中的润滑油添加剂普遍在强化某一方面的性能的同时，其他方面的性能就会受到影响，如防锈性、抗氧性或抗磨性等，无法做到兼顾所有性能，因此也会直接影响到润滑油的性能。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，为一种复合型润滑油添加剂，其克服了现有技术中存在的诸多技术问题，在抗氧、抗磨、防锈等方面均表现非常优异，还具有优良的清净功能，无论是高温还是低温均不会降低其功能性，可明显改善润滑油的某些或某个性能，如防锈性、抗氧性、抗磨性及改变因基础油对某种单剂的不溶解性能，非常值得广泛推广应用，在现有技术中的所有复合型添加剂中其性能表现优异。
本发明的第二目的在于提供该具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂的制备方法，操作简便，步骤明确，前后步骤衔接紧密，操作条件温和，制备得到的复合型润滑油添加剂性能优异。
本发明的第三目的在于提供该具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂的应用，其应用非常广泛，可广泛应用于发动机油、液压油、齿轮油、汽轮机油和压缩机油等润滑油中，可实现不增加油品中的复合剂添加量，直接用本发明的润滑油抗氧防锈抗磨添加剂少量替代原有复合剂部分添加量作为补强剂使用，替代量一般在油品中占0.1-0.7wt％，在提高润滑油的性能同时降低了成本，使用非常方便，无需专业人员操作即可实现添加。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明涉及一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，主要由以下组份为原料制得：以质量份数计，烷基苯磺酸盐10-60份，烷基二苯胺30-60份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯20-40份，亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯10-30份，硫磷氮型极压剂10-30份，硫化酚钙型高温清净剂5-20份。
现有技术中，虽然市面上复合型的润滑油添加剂非常之多，可谓兼具抗氧、抗磨以及防锈等多种性能，但是如果某一方面的性能特别优异，其他方面的性能就会受到影响，无法保证所有性能均表现比较优异，因此限制了其进一步应用。本发明为了切实解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种具有抗氧抗磨防锈功能的综合性能极佳的润滑油添加剂，各个性能均表现良好，达到了优势互补，弥补了现有技术中润滑油添加剂领域相关产品的技术空白，具有开拓性的意义。
其中，烷基苯磺酸盐具有很好的防锈效果，还兼具清净效果，尤其在防锈能力上通过实践发现较其他防锈剂表现更加优异，可以选择烷基苯磺酸钙、烷基苯磺酸钡以及烷基苯磺酸镁中的一种或几种的混合，但是基于成本以及防锈效果上考虑，烷基苯磺酸钙最优，烷基苯磺酸钡制作成本较高。另外，如果烷基苯磺酸盐的碱值过高会影响到其效果，随着碱值的增加防锈性能会呈下降趋势，所以其碱值最好控制在0-6mgKOH/g之间，基本接近于中性为好，这里的碱值数据是由烷基苯磺酸钙中性钙盐胶束、胶团外层附着的氢氧化钙提供的，通常称其为直接碱值DBN(DirectBaseNumber的缩写)。碱值单位用mgKOH/g表示，即每克产品中含有相当于氢氧化钾的毫克数。润滑油清净添加剂碱值常用总碱值TBN表示(TotalBaseNumber的缩写)，但本申请中的烷基苯磺酸盐产品的TBN＝DBN。
还有就是烷基苯磺酸盐最好是单烷基苯磺酸盐，如果是双烷基苯磺酸盐性能上会比不上单烷基苯磺酸盐，烷基侧链的碳数控制在18-30之间，优选碳数为20-24，碳数过大会影响产品的粘度，也不利于制备，因此不宜碳数太高。发明人通过大量的创造性劳动从各个方面对烷基苯磺酸盐组分进行了优化，从而选择出性能优异、协同性好的烷基苯磺酸盐。
烷基二苯胺具有良好的抗氧效果，尤其是针对高温抗氧其效果明显，相比于市面上其他抗氧剂其具有很大的优势，需要注意的是制备烷基二苯胺原料的烷基纯度和结构要控制好，如果所含异构体过多会容易分解，影响抗氧效果。亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯兼具抗氧、抗磨以及抗腐等多重性能，可见本发明创造性的选择了烷基苯磺酸盐、烷基二苯胺以及亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯这三种主要物质进行互配，每一种原料的选择既要兼顾其功能性还要兼顾与其他物质互配后的协同增效性，因为各种成分添加后会在体系中产生一定的化学反应，而这三种特定的物质互配后经过有效的化学反应可达到增强的效果，换做采用市面上其他物质代替可能会使得功能丧失还会削弱其他原料的效果，因此这三种主要物质综合在一起可以达到抗氧抗磨防锈的功能，既不能由其他物质代替也不能缺少任何一种原料，否则起不到本发明所应达到的效果。虽然这三种物质互配后已经可以兼顾达到抗氧、抗磨、防锈的综合功能，但是为了更加增强其效果，或者弥补润滑油在某个特定条件下其性能会有缺陷，原料中还包含β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯、硫磷氮型极压剂以及硫化酚钙型高温清净剂这三种物质，其中β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯具有低温抗氧效果，还具有防锈功能，这样可以弥补润滑油在低温时的抗氧性能不佳的问题出现，硫磷氮型极压剂抗磨、防锈功能优异，硫化酚钙型高温清净剂具有清净效果，既能使得润滑油更加清洁还能达到中和的作用，本发明通过增加这三种物质使得该润滑油添加剂的性能更佳完整，虽然这些物质均属于现有技术中常用的添加剂，但是本发明创造性的在现有的数十种添加剂中反复试验对比，特定的选择了这六种类型的添加剂进行伍配复合，制得复合型的润滑油添加剂，既不能由其他物质代替，也不能缺少任何一种物质，这也是经过大量对比实践才得到的，在性能对比上不仅在国内添加剂领域处于领先水平，相比于很多国外进口的润滑油添加剂通过检测其性能也有大幅度的提升，既降低了成本还保证了优异的性能。其中硫化酚钙型高温清净剂最好为高碱值硫化烷基酚钙盐，烷基的碳数控制在12-15之间。
在本发明中，除了原料的选择是具有特定性的，各原料的添加比例上也有严格的要求，每种原料的加量既不能太大也不能太小而是需要控制在适宜的范围内，因为只有在本发明要求的范围内添加才能使得制备出的润滑油添加剂性能优异，进一步的，为了提升其效果，原料用量上，以质量份数计，烷基苯磺酸盐20-50份，烷基二苯胺40-50份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯30-35份，亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯15-25份，硫磷氮型极压剂15-25份，硫化酚钙型高温清净剂10-15份，更优的，以质量份数计，烷基苯磺酸盐40份，烷基二苯胺45份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯32份，亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯20份，硫磷氮型极压剂20份，硫化酚钙型高温清净剂13份。
本发明的润滑油添加剂的主要性能参数指标如下：
碱值≥50mgKOH/g，钙含量≥1.2wt％，硫含量≥0.85wt％；
磷含量≥0.5wt％，氮含量≥1.8wt％；
通过以上各个参数的限定以使润滑油的各项性能达到最佳，其除了单独当做添加剂使用也可与其他添加剂混配当做补强剂使用。
本发明除了提供了一种具有抗氧抗磨防锈功能添加剂组分比例，还提供了该添加剂的制备方法，包括如下步骤：将所有原料混合、搅拌均匀，检测(采样分析达到规定指标)即得。
本发明实施例的制备方法，具有方法简单、易于操作，操作条件温和以及能完整的保持各组分中的有效成分的效果。混合搅拌的速率最好控制在100-200rad/min，搅拌的时间最好控制在30min以上，搅拌的温度最好控制在45-80℃之间。速率不能过快会破坏原料的有效成分，速率也不能太慢反而达不到混匀搅拌的效果。
最后，搅拌均匀后进行检测，如果检测合格贴标、装箱即可当成成品进行销售。
本发明的润滑油添加剂广泛用于发动机油、液压油、齿轮油、汽轮机油和压缩机油等润滑油中发动机油、液压油、齿轮油、汽轮机油和压缩机油等润滑油中，应用非常广泛。
需要强调的是，如非特别说明，本发明关于碱值的数据均为总碱值(TBN)的数值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的润滑油添加剂防锈性、抗氧性、抗磨性性能极佳，而且还能改善基础油对其中某些单剂的不溶解性能，不会出现某种性能表现不佳的情况出现，属于润滑油添加剂领域独一无二的配方，为后续制作润滑油添加剂提供了可参考的依据，值得广泛推广应用，成本低效果好，由于综合性能比较全面，也省去了需要添加多种添加剂的麻烦，提高了其实用性；
(2)本发明的方法操作简便，彻底简化了工艺步骤，步骤明确，重现性好，得到的润滑油添加剂绿色环保，不会污染环境，具体应用时其溶解性能好，纯度高，稳定性好。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。
实施例1-5：
各实施例的抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂的原料配比如下表1所示，制备方法为：将所有原料在常压、45-80℃的条件下在容器中搅拌混合均匀即可，其中，单烷基苯磺酸钙的碱值控制在0-6mgKOH/g，侧链烷基的碳数为18-30之间，经过检测本发明各实施例的润滑油添加剂的碱值≥50mgKOH/g，钙含量≥1.2wt％，硫含量≥0.85wt％，磷含量≥0.5wt％，氮含量≥1.8wt％；
表1各实施例的原料添加量(单位：kg)
实施例6
原料添加量以及种类选择与本发明的实施例5基本一致，只是烷基苯磺酸盐为单烷基苯磺酸钙与单烷基苯磺酸钡的混合物，两者之间没有明确的用量限定，并且在制备过程中，混合搅拌的速率控制在100rad/min，搅拌的时间控制在30min以上，搅拌的温度控制在80℃。
实施例7
原料添加量以及种类选择与本发明的实施例5基本一致，只是高碱值硫化烷基酚钙的烷基的碳数控制在12-15之间，并且在制备过程中，混合搅拌的速率控制在200rad/min，搅拌的时间控制在50min，搅拌的温度控制在80℃。
评定实验例1
将本发明实施例1的润滑油添加剂与用美国路博润公司产品调制的发动机油复合剂(即表2中的进口添加剂E)进行等计量抗磨对比实验，基础油为韩国SK公司的加氢油，调制成CH-4柴油发动机油进行评定试验，具体实验结果如下表2所示：
表2评定实验结果
添加剂品种 进口添加剂E 进口添加剂E+实施例1添加剂
加剂量 13％ 12.4％+0.6％
成漆板 3.5级 2.5级
成焦板 8.2mg 7.6mg
磨痕(25℃90kg 10min) 0.3mm 0.26mm
评定实验例2
将本发明实施例2的润滑油添加剂与用莱茵化学(青岛)有限公司产品复配的液压油复合剂(即表3中的进口添加剂A)进行如下实验，基础油为大连150SN，调制成HM液压油，具体实验结果如下表3所示：
表3评定实验结果
评定实验例3
将本发明实施例3的润滑油添加剂与用美国路博润公司产品调制的齿轮油复合剂(即表4中的进口添加剂B)进行如下对比实验，基础油为大连500SN+新疆150BS调制成车辆齿轮油，具体实验结果如下表4所示：
表4评定实验结果
添加剂品种 进口添加剂B 进口添加剂B+实施例3添加剂
加剂量 4.2％ 3.8％+0.4％
PB值 80 90
PD值 200 250
DM(40kg) 0.42mm 0.38mm
液相锈蚀A 无锈 无锈
液相锈蚀B 中锈 无锈
旋转氧弹 180min 320min
破乳时间 15min 15min
铜片腐蚀级 2e 2a
评定实验例4
将本发明实施例4的润滑油添加剂与用美国乙基公司(后改名为雅富顿公司)产品调制的汽轮机油复合剂(即表5中的进口添加剂C)进行如下对比实验，基础油为韩国SK公司的150N调制的汽轮机油，具体实验结果如下表5所示：
表5评定实验结果
评定实验例5
将本发明实施例5的润滑油添加剂与用雅富顿公司产品复配的压缩机油复合剂(即表6中的进口添加剂D)进行如下对比实验，基础油为南韩SK公司的150N+PAO4调制的压缩机油，具体实验结果如下表6所示：
表6评定实验结果
添加剂品种 进口添加剂D 进口添加剂D+实施例5添加剂
加剂量 0.65％ 0.4％+0.25％
PB值 40kg 60kg
PD值 160kg 200kg
DM(40kg) 0.87mm 0.66mm
液相锈蚀A 无锈 无锈
液相锈蚀B 中锈 无锈
旋转氧弹 2900min 3200min
破乳时间 5.5min 5.min
铜片腐蚀级 -1b -1b
从以上表2-6的数据可以看出，通过添加本发明实施例的润滑油添加剂后，上述五种油品的极压、抗磨、防锈、抗氧、等性能明显提高，相比于国内外润滑油添加剂，其性能均有大幅度的提升。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，其特征在于，主要由以下组份为原料制得：以质量份数计，烷基苯磺酸盐10-60份，烷基二苯胺30-60份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯20-40份，亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯10-30份，硫磷氮型极压剂10-30份，硫化酚钙型高温清净剂5-20份。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，其特征在于，所述原料包括：以质量份数计，烷基苯磺酸盐20-50份，烷基二苯胺40-50份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯30-35份，亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯15-25份，硫磷氮型极压剂15-25份，硫化酚钙型高温清净剂10-15份。
3.根据权利要求2所述的一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，其特征在于，所述原料包括：以质量份数计，烷基苯磺酸盐40份，烷基二苯胺45份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯32份，亚甲基-双-烷基二硫代氨基甲酸酯20份，硫磷氮型极压剂20份，硫化酚钙型高温清净剂13份。
4.根据权利要求1所述的一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，其特征在于，烷基苯磺酸盐包括烷基苯磺酸钙、烷基苯磺酸钡以及烷基苯磺酸镁中的一种或几种的混合，优选烷基苯磺酸钙。
5.根据权利要求4所述的一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，其特征在于，所述烷基苯磺酸盐为单烷基苯磺酸盐，侧链烷基的碳数为18-30，优选碳数为20-24。
6.根据权利要求5所述的具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，其特征在于，所述单烷基苯磺酸盐的碱值控制在0-6mgKOH/g之间；
优选地，所述硫化酚钙型高温清净剂为高碱值硫化烷基酚钙盐，烷基的碳数为12-15之间。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂，其特征在于，所述润滑油添加剂的碱值≥50mgKOH/g，钙含量≥1.2wt％，硫含量≥0.85wt％，磷含量≥0.5wt％，氮含量≥1.8wt％。
8.权利要求1-7任一项所述的一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，将所有原料混合搅拌均匀，即得。
9.根据权利要求8所述的一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，混合搅拌的速率控制在100-200rad/min，搅拌的时间控制在30min以上，搅拌的温度控制在45-80℃之间。
10.权利要求1-7任一项所述的一种具有抗氧抗磨防锈功能的润滑油添加剂在发动机润滑油、液压油、齿轮润滑油、汽轮机润滑油以及压缩机润滑油中添加应用。
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