CN106147946B - 一种冷冻机油组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷冻机油组合物及其应用，该冷冻机油组合物以基础油重量为基准，包括以下组分：(1)15‑40wt％烷基苯合成润滑油基础油；(2)15‑40wt％油溶性的聚醚类基础油，即OSP基础油；(3)20‑70wt％高压加氢环烷基矿物润滑油基础油，所述高压加氢环烷基矿物润滑油基础油是采用“加氢脱金属‑加氢处理‑临氢降凝‑补充精制”高压串联全氢型工艺技术得到的；(4)添加剂。本发明提供的冷冻机油与氢氟氯烃(HCFCs，如R22)具有良好的互溶性，较低的絮凝点以及良好的热化学稳定性，特别适合以氢氟氯烃为制冷剂的冷冻机油，也可以用于氟氯烃(CFCs)为制冷剂的冷冻机油，可以达到延长换油周期、提高节能性的目的，而且抗磨性能优异。

Description

一种冷冻机油组合物及其应用
技术领域
本发明属于润滑油技术领域，涉及一种压缩机组用冷冻机油组合物。
背景技术
国家环保法规的持续推进，使得制冷行业使用的冷媒种类发生了重大变化。氟氯烃(CFCs)制冷剂的使用受到严格限制，而具有低的OPD值(大气臭氧层损耗潜能值)及较小的GWP值(全球变暖潜值)的氢氟氯烃(HCFCs，如R22)、氢氟烃(HFCs，如R134a)、烃类(HCs，如R600a)、氨(如R717)和二氧化碳制冷剂在制冷行业中获得了运用。
制冷压缩机的发展，与石油化工、冷冻冷藏等行业的发展息息相关。大型制冷压缩机组从构造上分，主要为半封闭和开启式两种。冰箱压缩机及空调压缩机主要为全封闭式。
与氨(R717)为制冷工质的冷冻机油相比，HCFCs制冷系统用油除低温性能(低倾点和絮凝点)要求苛刻外，最大的区别是油品与HCFCs制冷剂(如R22)适宜的相溶性，主要的目的是避免造成冷冻机油附着在散热器、毛细管和蒸发器上从而影响制冷效果。由于HCFCs制冷剂与矿油的溶解性能较CFCs制冷剂小的多，早期用于CFCs制冷剂(与矿物油是互溶的)的冷冻机油很难满足与HCFCs制冷剂相溶性的要求，特别是在全封闭系统(制冷剂与矿物油必须就有更好的相容性，以满足压缩机的回油需求)，更难达到使用要求。
制冷压缩系统中使用的冷冻机油组合物应具有优良的低温流动性和润滑性，其基础油一般是矿物油，有时也采用合成润滑油为基础油，例如：
CN1054154C公开了一种冷冻机油组合物，含有粘度10-150mm2/s的软蜡裂解C5-C18混合α烯烃聚合油，其中还可以加入环氧化合物稳定剂、磷酸酯类润滑剂和酚型抗氧化剂，该油与氟氯氢烃具有很好的互溶性，絮凝点低，但是存在粘度指数偏低，低温流动性差，与R22冷媒高温热化学稳定性差的问题。
CN101397522A公开了一种环保冷冻机油组合物，采用费托合成润滑油基础油、烷基苯和/或烷基萘润滑油基础油及矿物油和/或聚α烯烃合成基础油的混合物。该组合物与含卤素制冷剂具有良好的互溶性，且具有较高的粘度指数，较低的絮凝点以及良好的热氧化安定性。但是，该组合物抗磨性能较差，不适用于对抗磨性能要求较高的冷冻机油应用场所。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷冻机油组合物及其应用，以便克服上述现有技术中存在的不足。本发明的目的是这样实现的，一种冷冻机油组合物，以基础油重量为基准，包括以下组分：
(1)15-40wt％烷基苯合成润滑油基础油；
(2)15-40wt％油溶性的聚醚类基础油，即OSP基础油；
(3)20-70wt％高压加氢环烷基矿物润滑油基础油，所述高压加氢环烷基矿物润滑油基础油是采用“加氢脱金属-加氢处理-临氢降凝-补充精制”高压串联全氢型工艺技术得到的；
(4)添加剂。
其中，油溶性的聚醚类基础油，即OSP基础油，是以环氧丁烷(BO)、四氢呋喃(THF)为原料，在醇引发剂的作用下进行聚合反应而合成，具有较高碳氧比及与矿物基础油的互溶性，100℃运动粘度为4-15mm2/s，倾点为-50℃以下，粘度指数为150以上。
其中，高压加氢环烷基矿物润滑油基础油，是采用“加氢脱金属-加氢处理-临氢降凝-补充精制”高压串联全氢型工艺技术得到的，可以实现芳烃饱和深度的灵活控制。本发明选用的环烷基矿物润滑油基础油100℃运动粘度在4-12mm2/s之间，絮凝点在-40℃以下，硫含量为50ug/g以下。
其中，烷基苯合成润滑油基础油，是由C11～C14烯烃(或卤代烃)与苯进行烷基化反应制成，沸点在250℃以上，100℃运动粘度为4-8mm2/s，倾点为-40℃以下，粘度指数为100以上。
其中，添加剂是冷冻机油中通常使用的添加剂，例如抗氧化剂、金属减活剂、抗磨剂和抗泡剂。
其中，抗氧化剂选用酚型抗氧化剂，包括二烷基取代的苯酚或多烷基取代的苯酚，例如2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基酚、4,4＇-亚甲基双-(2,6-二叔丁基酚)。抗氧化剂的加入量为基础油重量的0.1-1％。
其中，抗磨剂包括含磷抗磨剂或含硫抗磨剂所组成的群组中的一种或几种。含磷抗磨剂包括磷酸酯、氨基磷酸酯和磷酸酯胺盐。含硫抗磨剂包括硫化物、二硫化物、三硫化物。抗磨剂的加入量为基础油重量的0.1-0.5％。
其中，抗泡剂为二甲基硅油，加入量为基础油重量的1-100mg/kg。
其中，金属减活剂的加入量为基础油重量的0.005-0.05％。
本发明提供的冷冻机油组合物适用的制冷剂是氢氟氯烃(HCFCs)、氟氯烃(CFCs)，也可以是低分子烷烃制冷剂，如异丁烷等。
本发明提供的冷冻机油适用于以氢氟氯烃(HCFCs)为制冷剂、蒸发温度为-45℃以上的开启式、半封闭、全封闭式压缩机组中的应用，也可用于要求与氟烃(如R12)、低分子烷烃制冷剂(如异丁烷)具有较高热稳定要求的开启式、半封闭、全封闭式制冷压缩机。
本发明提供一种冷冻机油组合物，采用深度精制高压加氢环烷基润滑油基础油、烷基苯合成润滑油基础油及油溶性的聚醚类基础油混合物作为冷冻机油基础油。由于高压加氢环烷基润滑油基础油低温流动性非常好，硫、氮和芳烃含量低，倾点低，但是粘温性能不好，高温条件下粘度偏低，无法形成有效的油膜保护，较低的芳烃含量也对HCFCs制冷剂(如R22)互溶效果造成较大的不利影响。混合一定量的烷基苯合成润滑油基础油，能改善润滑油与HCFCs制冷剂(如R22)的互溶效果，也能改善油溶性聚醚类基础油在润滑油中的溶解稳定性；混合一定量的油溶性的聚醚类基础油，能持续改进润滑油与HCFCs制冷剂(如R22)的互溶效果及提高润滑油的高温稳定性能；两种合成基础油与高压加氢环烷基润滑油基础油混合，具有明显的协同效应，可以提高润滑油的粘温性能、闪点，化学稳定性，抗磨性，降低倾点、絮凝点等理化指标。烷基苯合成润滑油基础油、油溶性的聚醚类基础油的加入有效的提高了基础油添加剂感受性，因此该混合物是制备高档润滑油的良好基础油。其与氢氟氯烃(HCFCs，如R22)制冷剂具有良好的相溶性、化学稳定性，较低的絮凝点以及良好的热氧化安定性，适合作为HCFCs为制冷剂的冷冻机油。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
高压加氢环烷基矿物润滑油基础油：
本发明中，高压加氢环烷基矿物润滑油基础油通常100℃运动粘度在4-12mm2/s之间，絮凝点在-40℃以下，硫含量为50mg/kg以下。
烷基苯合成润滑油基础油：
本发明中，烷基苯合成润滑油基础油通常沸点在250℃以上，100℃运动粘度为4-8mm2/s，倾点为-40℃以下，粘度指数为100以上。
油溶性的聚醚类基础油：
本发明中，油溶性的聚醚类基础油通常100℃运动粘度为4-15mm2/s，倾点为-50℃以下，粘度指数为150以上。
抗氧化剂：
本发明中，抗氧化剂并无特别限定，通常选用酚型抗氧化剂，包括二烷基取代的苯酚或多烷基取代的苯酚，例如2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基酚、4,4＇-亚甲基双-(2,6-二叔丁基酚)；抗氧化剂的加入量无特别限定，通常为基础油重量的0.1-1wt％。
抗磨剂：
本发明中，抗磨剂并无特别限定，通常选用含磷抗磨剂或含硫抗磨剂。列举含磷抗磨剂包括磷酸酯、氨基磷酸酯和磷酸酯胺盐。含硫抗磨剂包括硫化物、二硫化物、三硫化物；抗磨剂的加入量也无特别限定，通常为基础油重量的0.1-0.5wt％。
抗泡剂
本发明中，抗泡剂为二甲基硅油；对抗泡剂的加入量无特别限定，通常为基础油重量的1-100mg/kg。
金属减活剂：
本发明中，金属减活剂并无特别限定，通用的金属减活剂即可；对金属减活剂的加入量也无特别限定，通常为基础油重量的0.005-0.05％。
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
用55％的环烷基高压加氢减二线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，加入15％沸点在250℃以上，100℃运动粘度7.42mm2/s，倾点-42℃，粘度指数为105的烷基苯合成润滑油基础油(来自于市售道普化学产品)，再加入30％闪点在200℃以上，100℃运动粘度8.51mm2/s，倾点-56℃，粘度指数为175的油溶性的聚醚类基础油(来自于市售陶氏化学产品)，调制成40℃运动粘度45.65mm2/s的基础油a。
实施例2
用45％的环烷基高压加氢减三线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，加入15％沸点在250℃以上，100℃运动粘度7.42mm2/s，倾点-42℃，粘度指数为105的烷基苯合成润滑油基础油(来自于市售道普化学产品)，再加入40％闪点在200℃以上，100℃运动粘度8.51mm2/s，倾点-56℃，粘度指数为175油溶性的聚醚类基础油(来自于市售陶氏化学产品)，调制成40℃运动粘度56.32mm2/s的基础油b。
实施例3
用60％的环烷基高压加氢减三线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，加入用20％沸点在250℃以上，100℃运动粘度7.42mm2/s，倾点-42℃，粘度指数为105的烷基苯合成润滑油基础油(来自于市售道普化学产品)，再加入20％闪点在200℃以上，100℃运动粘度8.51mm2/s，倾点-56℃，粘度指数为175油溶性的聚醚类基础油(来自于市售陶氏化学产品)，调制成40℃运动粘度63.15mm2/s的基础油c。
对比例1：
用80％的环烷基高压加氢减二线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，再加入20％环烷基高压加氢减三线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，调制成40℃运动粘度63.07mm2/s的基础油d.
对比例2：
用50％的环烷基高压加氢减二线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，25％的环烷基高压加氢减三线矿物油(来自于克拉玛依石化公司),再加入用25％沸点在250℃以上，100℃运动粘度7.42mm2/s，倾点-42℃，粘度指数为105的烷基苯合成润滑油基础油(来自于市售道普化学产品)，调制成40℃运动粘度54.17mm2/s的基础油e.
对比例3：
用85％的环烷基糠醛白土工艺减二线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，再加入15％环烷基糠醛白土工艺减三线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，调制成40℃运动粘度63.58mm2/s的基础油f.
对比例4：
用50％的环烷基糠醛白土工艺减二线矿物油(来自于克拉玛依石化公司)，加入15％沸点在250℃以上，100℃运动粘度7.42mm2/s，倾点-42℃，粘度指数为105的烷基苯合成润滑油基础油(来自于市售道普化学产品)，再加入35％闪点在200℃以上，100℃运动粘度8.51mm2/s，倾点-56℃，粘度指数为175油溶性的聚醚类基础油(来自于市售陶氏化学产品)，调制成40℃运动粘度46.28mm2/s的基础油g。
实施例4
在以上调制的基础油a、b、c、d、e、f、g中分别加入0.3％的2,6-二叔丁基对甲酚、0.3％磷酸酯、10mg/kg二甲基硅油，100mg/kg金属减活剂。调制成冷冻机油，序号分别为A、B、C、D、E、F、G。
以HCFC22为制冷剂，分别对目前市场上常用的冷冻机油Y(商品名4GS，日本太阳油公司生产)以及上述七种冷冻机油进行测试。结果见表1。
表1冷冻机油试验结果
由表1可以看出，实施例1、2、3与对比例1相比较，可以表明高压加氢环烷基基础油、烷基苯合成基础油及油溶性的聚醚类基础油调合方式获得了更高的油品粘度指数，及更加优异的低温性能；实施例1、2、3与对比例2相比较，可以表明油溶性的聚醚类基础油的加入，有效的改善了油品与HCFC(R22)制冷剂的互溶效果，提高与HCFC(R22)制冷剂的高温热稳定性及抗磨性能；实施例1、2、3与对比例3、4相比较，可以表明环烷基高压加氢工艺与环烷基糠醛白土工艺基础油相比较，前者可有效的提高了油品与HCFC(R22)制冷剂共存条件下的热稳定性能；实施例1、2、3与市售Y例相比较，低温流动性优势更加明显，具有更加优良的冷媒的相溶性、化学稳定性、热氧化安定性、抗磨损性能，同时粘温性能也获得明显改善。本发明提供的冷冻机油与氢氟氯烃(HCFCs，如R22)具有良好的化学稳定性，具有较低的絮凝点以及与氢氟氯烃(HCFCs，如R22)制冷剂适宜的互溶性以及优异的热氧化安定性，因此特别适合于使用氟氯烃(CFCs)、氢氟氯烃(HCFCs，如R22)、异丁烷为制冷剂的冷冻机油的生产过程。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种冷冻机油组合物，其特征在于，以基础油重量为基准，包括以下组分：
(1)15-40wt％烷基苯合成润滑油基础油；
(2)15-40wt％油溶性的聚醚类基础油，即OSP基础油；
(3)20-70wt％高压加氢环烷基矿物润滑油基础油，所述高压加氢环烷基矿物润滑油基础油是采用“加氢脱金属-加氢处理-临氢降凝-补充精制”高压串联全氢型工艺技术得到的；
(4)添加剂；
其中，所述高压加氢环烷基矿物润滑油基础油的硫含量为50ug/g以下，100℃运动粘度为4-12mm2/s，絮凝点为-40℃以下；
所述烷基苯合成润滑油基础油100℃运动粘度为4-8mm2/s，倾点为-40℃以下，粘度指数为100以上；
所述油溶性的聚醚类基础油，100℃运动粘度为4-15mm2/s，倾点为-50℃以下，粘度指数为150以上。
2.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述的添加剂是抗氧剂、抗磨剂、金属减活剂和抗泡剂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述抗氧剂的加入量为基础油重量的0.1-1％。
4.根据权利要求2所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述金属减活剂的加入量为基础油重量的0.005-0.05％。
5.根据权利要求2所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述抗磨剂的加入量为基础油重量的0.1-0.5％。
6.根据权利要求2所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述抗泡剂的加入量为基础油重量的1-100mg/kg。
7.权利要求1所述的冷冻机油组合物在以氟氯烃、氢氟氯烃、异丁烷为制冷剂的冷冻机中的应用。
8.权利要求1所述的冷冻机油组合物在以氢氟氯烃为制冷剂、蒸发温度为-45℃以上的开启式、半封闭、全封闭式压缩机组中的应用。
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