CN105861117A

CN105861117A - 链条油组合物及提高其高温稳定性的方法

Info

Publication number: CN105861117A
Application number: CN201510024666.5A
Authority: CN
Inventors: 陈晓伟; 尹开吉; 梁宇翔
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: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2035-01-19
Also published as: CN105861117B

Abstract

本发明提供了一种链条油组合物及提高其高温稳定性的方法。本发明的链条油组合物，包括主要量的基础油，抗氧剂、极压抗磨剂、抗腐蚀剂，所述基础油为季戊四醇酯和多环烷基苯的混合物。本发明的链条油组合物具有突出的氧化安定性、高温稳定性以及高温清净性能。

Description

链条油组合物及提高其高温稳定性的方法

技术领域

本发明涉及一种链条油组合物，特别涉及一种高温链条油组合物。

背景技术

建材、纺织、印染、轻工和石化工业等使用的热定型机、拉伸拉幅机和树脂整理机等设备要求相应的高温链条油具有优良的高温稳定性，长期在高温条件下仍具有流动性、结焦少，从而延长清焦周期；挥发损失低，降低油耗；粘附性能及粘温性能优异。

高温链条油依据其基础油主要分为矿物油型或半合成型、聚醚型、合成酯型，其中，矿物油型或半合成型链条油使用温度不超过150℃，聚醚型高温链条油使用温度在220℃以下，使用温度超过220℃的只能使用合成酯型高温链条油。

US 7625850B2公开了以多元醇酯、有机酸为基础油，复配4,4-双(二甲基苄基)二苯胺的技术方案，使得高温链条油具有较好的高温稳定性。CN101117609A公开了双季戊四醇酯及芳香酯再复配高温清净分散剂、高温抗氧、极压抗磨和抗腐蚀添加剂的高温链条油，该高温链条油抗氧化、耐腐蚀、高温结焦少，但其采用的高温抗氧剂为常规的胺型和酚型抗氧剂，难以有效提高油品氧化安定性，无法使油品获得突出的高温稳定性。

CN 1687337A公开了季戊四醇复合酯及均苯四甲酸酯再复配高温抗氧、极压抗磨和抗腐蚀添加剂的高温链条油，该高温链条油具有较好的高温稳定性，可以满足260℃的使用温度。复合酯由于制备工艺的限制，难以有效去除其轻组分及重组分，难免影响油品蒸发损失及抗结焦性能。

发明内容

本发明提供了一种链条油组合物及提高其高温稳定性的方法。

本发明的链条油组合物，包括主要量的基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、抗腐蚀剂，所述基础油为季戊四醇酯和多环烷基苯的混合物。

所述季戊四醇酯是季戊四醇和/或双季戊四醇的有机酸酯，所述的有机酸为C5～C24的有机羧酸，例如可以选用季戊四醇C5～C10混合酸酯、双季戊四醇C5～C10混合酸酯、季戊四醇油酸酯、双季戊四醇油酸酯、季戊四醇硬脂酸酯和双季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种，优选双季戊四醇C5～C10混合酸酯，最优选40℃运动粘度为80～400mm²/s的双季戊四醇C5～C10混合酸酯。

所述多环烷基苯的结构为：

其中，R1为C2～C20的烷烃，优选C4～C15的烷烃，最优选C5～C12的烷烃，R2为C1～C15的烷烃或H，优选C3～C10的烷烃，最优选C4～C8的烷烃；结构单元的数目n为1～10的整数，优选2～8的整数，最优选3～6的整数；R3为烷基苯基或H，每个结构单元中的R3可以相同也可以不同，至少一个结构单元中的R3为烷基苯基，所述烷基苯基优选带有C1～C30烷基取代基的苯基，更优选带有C4～C20烷基取代基的苯基，最优选带有C6～C15烷基取代基的苯基。

所述多环烷基苯具有突出的溶解性能和高温清净性能、抗氧性能、热安定性能。

所述多环烷基苯的制备方法是：将氯代C3–C45烷烃与烷基苯发生烷基化反应，收集产物。

所述氯代C3–C45烷烃的结构为：

R1为C2～C20的烷烃，优选C4～C15的烷烃，最优选C5～C12的烷烃，R2为C1～C15的烷烃或H，优选C3～C10的烷烃，最优选C4～C8的烷烃；结构单元的数目n为1～10的整数，优选2～8的整数，最优选3～6的整数；Z为Cl或H，每个结构单元中的Z可以相同也可以不同，至少一个结构单元中的Z为Cl。

所述氯代C3–C45烷烃可以由C3–C45烷烃与氯气发生氯化反应得到。

所述烷基苯优选带有C1～C30烷基取代基的烷基苯，更优选带有C4～C20烷基取代基的烷基苯，最优选带有C6～C15烷基取代基的烷基苯。

制备多环烷基苯时，所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯之间的摩尔比为1：1～5，优选1：1.2～3；

所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯发生烷基化反应时优选加入烷基化催化剂，所述催化剂可以选用固体酸、杂多酸和路易斯酸中的一种或多种，优选Ti-Al-O型固体超强酸、磷钨酸、磷钼酸、FeCl₃、SnCl₄、BF₃、AlCl₃和ZnCl₂中的一种或多种，最优选AlCl₃，所述催化剂的加入量为所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯总质量的0.2％～3％，优选0.5％～1.5％；

所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯发生烷基化反应时优选通入惰性气体；

所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯发生烷基化反应的温度优选40-80℃；

所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯发生烷基化反应的时间优选0.5-2h。

制备所述多环烷基苯的示例反应方程式如下：

所述多环烷基苯的两个具体结构如下：

所述季戊四醇酯在基础油中的质量分数为30％～95％，优选50％～92％，最优选60％～90％；所述多环烷基苯在基础油中的质量分数为5％～70％，优选8％～50％，最优选10％～40％。

所述抗氧剂为受阻酚、烷基化二苯胺、苯基α-萘胺、吩噻嗪和硫代酚酯中的一种或多种，例如常见的商品牌号为T501、T511、T512、L-115、T531、T534、L-06、L-57。所述抗氧剂优选受阻酚、烷基化二苯胺、苯基α-萘胺的混合物，受阻酚、烷基化二苯胺、苯基α-萘胺之间的比例为1：0.5～5：0.5～3，优选1：1～3：1～2。

所述极压抗磨剂为烷基二硫代磷酸锌、二苄基二硫化物、硫代磷酸酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯和硫代磷酸铵中的一种或多种，例如T202、T203、T301、T304、T306、T307、T309、T322和T324中的一种或多种。所述极压抗磨剂优选磷酸三甲酚酯。

所述抗腐蚀剂为噻二唑衍生物和/或苯三唑衍生物，例如可以选用T551、T552、T553和T561中的一种或多种。所述抗腐蚀剂优选T551和/或T561。

以基础油的质量为基准，所述抗氧剂的质量为基础油质量的0.1％～10％，优选1.5％～5％；所述极压抗磨剂的质量为基础油质量的0.1％～3％，优选0.5％～2％；所述抗腐蚀剂的质量为基础油质量的0.01％～0.2％，优选0.02％～0.1％。

本发明的链条油组合物中还可以加入分散剂。所述的分散剂为烯基丁二酰亚胺和/或丁二酸季戊四醇酯，例如可以选用T121、T151、T153和T171中的一种或多种。所述的分散剂优选丁二酸季戊四醇酯化合物。

所述的分散剂的质量为基础油质量的0％～3％，优选0.5％～1.5％。

本发明还提供了一种提高链条油组合物高温稳定性的方法，其特征在于，将上述主要量的基础油，抗氧剂、极压抗磨剂、抗腐蚀剂混合。

本发明的链条油组合物具有突出的氧化安定性、高温稳定性以及高温清净性能。

具体实施方式

以下所提到的百分比及比例除非特别声明，否则均为质量百分比或质量比。

所用原料如下：

抗氧剂L-06，巴斯夫-汽巴精细品有限公司，工业品

抗氧剂L-57，巴斯夫-汽巴精细品有限公司，工业品

双季戊四醇C5-C10混合酯，浙江化工有限公司，混合有机酯

双季戊四醇C7、C9混合酯，浙江化工有限公司，混合有机酯

均苯四酸酯，浙江化工有限公司，混合有机酯

抗氧剂T511，南京大唐化工有限责任公司，质量百分比98％

T306，石油化工科院研究院兴普公司，工业品

T561，石油化工科院研究院兴普公司，工业品

4,4-双(二甲基苄基)二苯胺，百灵威化学公司，化学纯

双苯并三氮唑，百灵威化学公司，化学纯

高分子酯型清净分散剂(T171)，兰州炼油总厂，工业品

月桂酸，百灵威化学公司，化学纯

实施例1多环烷基苯的制备

在250mL反应器中加入142g癸烷，在紫外灯照射下，通入氯气，搅拌，保持反应温度60～70℃进行氯化，反应6h后，关闭氯气阀，通入压缩空气进行鼓泡，吹去残留的氯气及氯化氢气体，将反应物进行减压蒸馏，截取130～140℃馏分，得到含有3个氯取代的氯代癸烷。然后将其与212g十烷基苯放入500mL三口反应烧瓶中，通入氮气，开启搅拌，加入20g无水AlCl₃催化剂，保持反应温度50℃进行烷基化反应，1h后结束反应，将反应物进行减压蒸馏，截取170～180℃馏分得到浅黄色粘稠液体。

实施例2多环烷基苯的制备

在250mL反应器中加入198g十四烷，在紫外灯照射下，通入氯气，搅拌，保持反应温度60～70℃进行氯化，反应6h后，关闭氯气阀，通入压缩空气进行鼓泡，吹去残留的氯气及氯化氢气体，将反应物进行减压蒸馏，截取135～145℃馏分，得到含有5个氯取代的氯代癸烷。然后将其与240g十二烷基苯放入500mL三口反应烧瓶中，通入氮气，开启搅拌，加入30g无水AlCl₃催化剂，保持反应温度70℃进行烷基化反应，1.5h后结束反应，将反应物进行减压蒸馏，截取190～200℃馏分得到浅黄色粘稠液体。

实施例3～7及比较例1～4

高温链条油组合物的实施例3～7以及比较例1～4的配方组成见表1。

对这些组合物进行了抗氧化性、蒸发损失、高温稳定性以及抗结焦性试验，抗氧化性采用PDSC氧化诱导期试验，测定230℃以及氧气压力0.5MPa下液体的氧化诱导期，各组合物的试验结果见表2；蒸发损失采用诺瓦克法，试验标准为SH/T 0059，试验条件为：250℃，1h，各组合物的试验结果见表3；高温稳定性以及抗结焦性采用MIL-PRF-23699F方法，实验条件为：218℃，72h，干燥清洁空气的流量为83mL/min，油样使用量为100mL，该方法的评价指标为：油样氧化前后总酸值变化(△TAN，mgKOH·g^-1)；40℃粘度变化率(△Viscosity％)；100mL试验油样沉积物生成量(Deposit，mg·(100mL)^-1)；金属钢、银、铝、钛片单位面积的质量变化，此处以银片质量变化数据来说明试验结果，各组合物的评定结果见表4。

表1链条油组合物的实施例3-7与对比例1-4

从表2、3、4中可以看出实施例的各项性能均优于比较例，说明本发明的链条油组合物具有突出的氧化安定性、高温稳定性及高温清净性能。

表2氧化安定性测试结果

表3蒸发损失测试结果

表4高温腐蚀稳定及结焦性评定试验结果

Claims

1.一种链条油组合物，包括主要量的基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、抗腐蚀剂，所述基础油为季戊四醇酯和多环烷基苯的混合物。

2.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述季戊四醇酯是季戊四醇和/或双季戊四醇的有机酸酯。

3.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述季戊四醇酯是季戊四醇和/或双季戊四醇的C5～C24有机羧酸酯。

4.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述多环烷基苯的结构为：

其中，R1为C2～C20的烷烃，R2为C1～C15的烷烃或H；结构单元的数目n为1～10的整数；R3为烷基苯基或H，每个结构单元中的R3可以相同也可以不同，至少一个结构单元中的R3为烷基苯基。

5.按照权利要求4所述的组合物，其特征在于，R1为C4～C15的烷烃，R2为C3～C10的烷烃；结构单元的数目n为2～8的整数；所述烷基苯基为带有C1～C30烷基取代基的苯基。

6.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述多环烷基苯的制备方法是：将氯代C3–C45烷烃与烷基苯发生烷基化反应，收集产物。

7.按照权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述氯代C3–C45烷烃的结构为：

其中R1为C2～C20的烷烃，R2为C1～C15的烷烃或H；结构单元的数目n为1～10的整数；Z为Cl或H，每个结构单元中的Z可以相同也可以不同，至少一个结构单元中的Z为Cl。

8.按照权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯之间的摩尔比为1：1-5。

9.按照权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯发生烷基化反应时加入烷基化催化剂，所述催化剂选自固体酸、杂多酸和路易斯酸中的一种或多种，所述催化剂的加入量为所述氯代C3–C45烷烃与烷基苯总质量的0.2％-3％。

10.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述季戊四醇酯在基础油中的质量分数为30％～95％，所述多环烷基苯在基础油中的质量分数为5％～70％。

11.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚、烷基化二苯胺、苯基α-萘胺、吩噻嗪和硫代酚酯中的一种或多种。

12.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂为烷基二硫代磷酸锌、二苄基二硫化物、硫代磷酸酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯和硫代磷酸铵中的一种或多种。

13.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述抗腐蚀剂为噻二唑衍生物和/或苯三唑衍生物。

14.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述抗氧剂的质量为基础油质量的0.1％～10％；所述极压抗磨剂的质量为基础油质量的0.1％～3％；所述抗腐蚀剂的质量为基础油质量的0.01％～0.2％。

15.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述链条油组合物中还加入分散剂，所述的分散剂为烯基丁二酰亚胺和/或丁二酸季戊四醇酯，所述分散剂的质量为基础油质量的0％～3％。

16.一种提高链条油组合物高温稳定性的方法，其特征在于，将权利要求1-15之一中所述的基础油，抗氧剂、极压抗磨剂、抗腐蚀剂混合。