CN106318532A - 一种润滑油组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种润滑油组合物，以润滑油组合物的重量为基准，所述润滑油组合物含有以下组分：90-99.99重量％的润滑油基础油、0.01-10重量％的抗氧抗磨多效添加剂，所述抗氧抗磨多效添加剂为式(I)所示结构的化合物。本发明还提供了润滑油组合物的制备方法。本发明的润滑油组合物具有优异的抗磨和抗氧化性能。

Description

一种润滑油组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑油领域，具体地，涉及一种含有特定添加剂的润滑油组合物及其制备方法。

背景技术

目前已知能够有效起到抗氧化作用的润滑油添加剂主要包括酚类和胺类化合物。酚类化合物含有一个或多个受阻酚官能团，胺类化合物则含有一个或多个氮原子，这些特殊的官能团能够捕捉氧化过程生成的自由基化合物，从而阻止氧化过程的继续发生。由于当前机械设备的工作条件趋于强烈，往往会加速氧化速率，缩短润滑油的使用寿命，因此对抗氧剂的效率和经济性提出了更高的要求。

美国专利US4824601A报道了二苯基胺和二异丁烯在酸活化的碱土金属催化剂(earth catalyst)作用下形成的烷基化胺混合物，它在润滑油和其它功能流体中抗氧化能力表现优异。

美国专利US2005230664A1报道了一种以下通式的抗氧剂9,10-二氢化吖啶的合成方法，它是使用烷基化二苯基胺与醛或酮在酸性催化剂作用下缩合制备。

专利CN1191340C采用受阻叔丁基酚类、醛、二硫化碳和二烷基胺发生缩合制备化合物，该化合物具有较强的捕捉自由基和分解过氧化物的能力，能给油品氧化安定性提供更有效的保护，还可起到抗磨作用。

专利US4225450报道了一种由受阻叔丁基酚类与烷基二硫代氨基甲酸盐反应制备的多硫化物酚类抗氧剂，具有较好的抗氧化作用和抗磨作用。

发明内容

本发明的目的是为了满足对润滑油组合物的抗氧化、抗磨能力的高要求，提供一种润滑油组合物及其制备方法。

本发明的发明人在研究中发现，润滑油组合物含有式(I)所示结构的化合物：

能够使润滑油组合物具有优良的抗氧化和抗磨等性能。

因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种润滑油组合物，以润滑油组合物的重量为基准，所述润滑油组合物含有以下组分：90-99.99重量％的润滑油基础油、0.01-10重量％的抗氧抗磨多效添加剂，所述抗氧抗磨多效添加剂为式(I)所示结构的化合物：

优选地，以润滑油组合物的重量为基准，所述润滑油组合物含有以下组分：96-99.9重量％的润滑油基础油、0.1-4重量％的抗氧抗磨多效添加剂。

另一方面，本发明提供了一种润滑油组合物的制备方法，所述方法包括：将含有润滑油基础油和抗氧抗磨多效添加剂的原料混合均匀得到润滑油组合物，其中，以润滑油组合物的重量为基准，润滑油基础油的用量为90-99.99重量％，抗氧抗磨多效添加剂的用量为0.01-10重量％，所述抗氧抗磨多效添加剂为式(I)所示结构的化合物：

优选地，以润滑油组合物的重量为基准，润滑油基础油的用量为96-99.9重量％，抗氧抗磨多效添加剂的用量为0.1-4重量％。

本发明的润滑油组合物具有优异的抗磨性能和抗氧化性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是制备抗氧抗磨多效添加剂的步骤(a)的反应方程式。

图2是制备抗氧抗磨多效添加剂的步骤(b)的反应方程式。

图3是制备例制备的抗氧抗磨多效添加剂的氢谱谱图。

图4是制备例制备的抗氧抗磨多效添加剂的碳谱谱图。

图5是制备例制备的抗氧抗磨多效添加剂的质谱谱图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一方面，本发明提供了一种润滑油组合物，以润滑油组合物的重量为基准，润滑油组合物含有以下组分：90-99.99重量％的润滑油基础油、0.01-10重量％的抗氧抗磨多效添加剂，所述抗氧抗磨多效添加剂为式(I)所示结构的化合物：

本发明中，以润滑油组合物的重量为基准，润滑油基础油的含量优选为95-99.98重量％，更优选为96-99.9重量％；抗氧抗磨多效添加剂的含量优选为0.02-5重量％，更优选为0.1-4重量％。

本发明旨在通过润滑油组合物中含有式(I)所示结构的化合物而实现发明目的，即使润滑油组合物具有优良的抗磨和抗氧化等性能。因此，对于润滑油组合物中各常规组分的选择，均没有特定的限制。

本发明中，润滑油基础油可以为本领域常规使用的润滑油基础油，例如可以为矿物润滑油和/或合成润滑油。

矿物润滑油在粘度上可以从轻馏分矿物油到重馏分矿物油，包括液体石蜡油和加氢精制的、溶剂处理过的链烷、环烷和混合链烷-环烷型矿物润滑油，通常分为I、II、III类基础油，常见的商品牌号包括I类150SN、600SN，II类100N、150N、350N等。

合成润滑油可以包括聚合烃油、烷基苯及其衍生物，聚合烃油具体的例子包括但不限于聚丁烯、聚丙烯、丙烯-异丁烯共聚物、氯化的聚丁烯、聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯)，常见的商品牌号包括PAO4、PAO6、PAO8、PAO10等，烷基苯及其衍生物具体的例子包括但不限于十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二(2-乙基己基)苯，烷基苯的衍生物包括烷基化的二苯醚和烷基化的二苯硫及其衍生物、类似物和同系物等。

合成润滑油的另一适合类型可以为酯类油，包括二羧酸(如苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸和烯基琥珀酸、马来酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、反丁烯二酸、己二酸、亚油酸二聚物、丙二酸，烷基丙二酸、烯基丙二酸)与各种醇(如丁醇、己醇、十二烷基醇、2-乙基己基醇、乙二醇、丙二醇)发生缩合反应生成的酯或复合酯。这些酯的具体例子包括但不限于己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、反丁烯二酸酸二正己酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二异辛酯、壬二酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二癸酯、癸二酸二(廿烷基)酯、亚油酸二聚物的2-乙基己基二酯等。

合成润滑油的另一适合类型可以为费托法合成烃油以及对这种合成烃油通过加氢异构、加氢裂化、脱蜡等工艺处理得到的润滑油基础油。

本发明中，润滑油基础油优选粘度指数大于80、饱和烃含量大于90重量％、硫含量小于0.03重量％的润滑油基础油。

本发明的润滑油组合物还可以含有防锈剂和/或抗泡剂。防锈剂可以选自咪唑类和/或烯基丁二酸酯类，优选为4,5-二氢咪唑、烯基咪唑啉丁二酸盐和烯基丁二酸酯中的至少一种，例如可以选用锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T746、T703、T747。抗泡剂可以选用聚硅氧烷型抗泡剂，例如可以为硅油和/或聚二甲基硅氧烷。对于防锈剂、抗泡剂的含量无特殊要求，可以为本领域常规的含量，此为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

本发明中，式(I)所示结构的化合物的制备方法优选包括：

(a)将苯胺、氯化硫和4-氯苯胺进行反应，生成式(II)所示的中间体M，

(b)将步骤(a)得到的中间体M与二巯基-1,3,4-噻二唑在碱性条件下进行亲核取代反应，生成式(I)所示的多效添加剂，

本发明步骤(a)中，将苯胺、氯化硫和4-氯苯胺进行反应的具体方式优选包括：

(i)在惰性气氛下，在第一溶剂中，将苯胺与氯化硫在-20-0℃下充分进行反应；

(ii)将4-氯苯胺加入步骤(i)的反应体系中，在15-30℃下反应1-3h。

本发明中，惰性气氛可以为本领域常规的惰性气氛，例如可以由氮气、氩气等气体提供。

本发明步骤(i)中，第一溶剂优选选自二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二甲苯和二氧六环中的至少一种，更优选为二氯甲烷和/或四氢呋喃，更进一步优选为二氯甲烷。

本发明中步骤(i)中，充分进行反应即是指反应完全，即反应原料完全进行反应。可以采用本领域常用的方法对反应进行监测，以确认反应完全，例如可以采用薄层层析法(TLC)或者气相色谱等方法进行监测。

本发明步骤(ii)中，在15-30℃下反应1-3h，优选在步骤(i)充分反应后，将反应体系的温度逐渐升至15-30℃，再加入4-氯苯胺进行反应1-3h。在该优选情况下，可以进一步提高反应产率。

本发明步骤(ii)中，4-氯苯胺的加入方式优选为分次加入，例如可以分3-4次加入。在该优选情况下，可以进一步提高反应产率。对于分次加入时，每次的加入量可以相同，也可以不同，为了操作方便，优选每次的加入量相同。

本发明步骤(ii)中，反应1-3h，停止反应的方式可以为本领域技术人员所能想到的各种方式，例如，可以加入淬灭剂进行淬灭，淬灭剂可以为本领域常用的淬灭剂，例如可以为饱和食盐水。

本发明中，苯胺、氯化硫和4-氯苯胺的用量基本上为等摩尔量，但苯胺和氯化硫可以适当过量。苯胺、氯化硫和4-氯苯胺的摩尔比优选为0.9-1.5：0.9-1.5：0.8-1.2。

本领域技术人员应该理解的是，本发明步骤(a)中，为了得到较纯净的中间体M，还需要对反应后的体系进行后处理，后处理的方式可以包括洗涤、干燥、减压除去溶剂，例如，将淬灭后的反应体系分别用蒸馏水和饱和食盐水洗涤，然后在15-30℃下加入无水氯化钙或者无水硫酸钠等干燥剂，保持10-60min。过滤除去干燥剂后，在0.01-0.05MPa、40-60℃下除去溶剂，以得到中间体M。

本发明步骤(a)中，苯胺、氯化硫和4-氯苯胺进行反应的反应方程式如图1所示，图1中，第一溶剂采用的是二氯甲烷，仅为举例说明的目的，不对本发明的范围构成限制。

本发明步骤(b)中，亲核取代反应的条件优选包括：在惰性气氛下，在第二溶剂中，将二巯基-1,3,4-噻二唑、碱性试剂和催化剂在15-30℃下混合10-30min，然后加入中间体M，充分进行反应。即碱性条件由碱性试剂提供。

“惰性气氛”、“充分进行反应”如前所述，在此不再赘述。

本发明中，中间体M优选缓慢加入，例如可以分次加入，一般可以分3-4次加入。在该优选情况下，可以进一步提高反应产率。对于分次加入时，每次的加入量可以相同，也可以不同，为了操作方便，优选每次的加入量相同。

本发明中，第二溶剂优选选自二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种，更优选为二氯甲烷和/或N,N-二甲基甲酰胺，更进一步优选为N,N-二甲基甲酰胺。

本发明中，碱性试剂优选选自碳酸钾、碳酸钠、甲醇钠等无机碱中的至少一种。

本发明中，催化剂优选为硫酸钾。

本发明步骤(b)中，二巯基-1,3,4-噻二唑、碱性试剂和中间体M的用量基本上为等摩尔量，但二巯基-1,3,4-噻二唑和碱性试剂可以适当过量。二巯基-1,3,4-噻二唑、碱性试剂和中间体M的摩尔比优选为0.9-3.0：0.9-5.0：0.8-1.5。

本发明步骤(b)中，催化剂的用量可以为催化量，以二巯基-1,3,4-噻二唑的摩尔数为基准，催化剂的用量优选为5-100摩尔％，更优选为10-50摩尔％。

本发明步骤(b)中，二巯基-1,3,4-噻二唑和中间体M进行反应的反应方程式如图2所示，图2中，碱性试剂采用的是碳酸钾，仅为举例说明的目的，不对本发明的范围构成限制。

本领域技术人员应该理解的是，为了得到较纯净的最终产物，即本发明的多效添加剂，本发明制备多效添加剂的方法优选还包括对反应后的体系进行后处理，后处理的方式可以包括洗涤、干燥、减压除去溶剂，例如，将充分反应后的体系倒入1-10倍体积的乙酸乙酯(或二氯甲烷)中，分别用蒸馏水和饱和食盐水洗涤，然后在15-30℃下加入无水氯化钙或者无水硫酸钠等干燥剂，保持10-60min。过滤除去干燥剂后，在0.01-0.05MPa、40-60℃下除去溶剂，以得到最终产物。

本发明中制备式(I)所示结构的化合物的方法的各步骤优选在搅拌下进行，对于搅拌速度无特殊要求，可以为本领域常规的搅拌速度，例如，搅拌速度可以为100-800rpm。

本发明中，对于第一溶剂和第二溶剂的量无特殊要求，可以为本领域常规的溶剂用量，此为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

如上所述，本发明旨在通过润滑油组合物中含有式(I)所示结构的化合物而实现发明目的，即使润滑油组合物具有优良的抗磨和抗氧化等性能。因此，对于润滑油组合物的制备方法无特殊要求，可以采用本领域常规使用的方法，例如，第二方面，本发明还提供了一种润滑油组合物的制备方法，该方法包括：将含有润滑油基础油和抗氧抗磨多效添加剂的原料混合均匀得到润滑油组合物，其中，以润滑油组合物的重量为基准，润滑油基础油的用量为90-99.99重量％，抗氧抗磨多效添加剂的用量为0.01-10重量％，所述抗氧抗磨多效添加剂为式(I)所示结构的化合物：

本发明方法中，优选地，以润滑油组合物的重量为基准，润滑油基础油的用量为95-99.98重量％，更优选为96-99.9重量％；抗氧抗磨多效添加剂的用量为0.02-5重量％，更优选为0.1-4重量％。

如前所述，本发明方法中，原料还可以含有防锈剂和/或抗泡剂。

本发明方法中，对于混合的方式无特殊要求，例如可以将除润滑油基础油的各原料组分分别加入到润滑油基础油中，也可以将除润滑油基础油的各组分混合制成浓缩物再加入到润滑油基础油中。

本发明方法中，混合的条件优选包括：温度为40-90℃，时间为1-6h。

润滑油基础油、抗氧抗磨多效添加剂、防锈剂、抗泡剂如前所述，在此不再赘述。

实施例

以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。

在以下实施例和对比例中：

监测反应完全的方法：薄层层析色谱(TLC)荧光显色法。

总产率＝最终产物摩尔量/苯胺摩尔量×100％

产物的理化分析方法：通过电感耦合等离子体离子发射光谱法测定元素含量。

结构表征方法：核磁共振法(¹H氢谱，¹³C碳谱)，高分辨质谱。

制备例

在带有电磁搅拌子(搅拌速度为300rpm)的500ml烧瓶中充入氮气保护，加入150ml的二氯甲烷，然后加入0.2mol的氯化硫，在冰水浴中充分冷却后，加入0.2mol的苯胺。监测至反应完全后移去冰水浴，置于25℃室温下，待反应体系逐渐升至25℃后，分3次加入4-氯苯胺进行反应，每次加入量相同，共加入4-氯苯胺0.15mol。持续反应2小时后加入30ml饱和食盐水淬灭反应，然后将反应体系转入分液漏斗中，分别用50ml蒸馏水和50ml饱和食盐水洗涤，并加入10g无水硫酸钠在25℃下干燥20min。过滤后的滤液在40℃，0.05MPa下蒸除溶剂，得到中间体M1。

在带有电磁搅拌子(搅拌速度为400rpm)的500ml烧瓶中充入氮气保护，加入150ml的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)，然后加入0.2mol二巯基-1,3,4-噻二唑和0.2mol的碳酸钾、0.05mol的硫酸钾，25℃下搅拌20分钟，分3次加入上述中间体M1，每次加入量相同，共加入中间体M10.12mol。监测至反应完全，然后将反应体系加入250ml乙酸乙酯，并转入分液漏斗中，分别用100ml蒸馏水(两次)和50ml饱和食盐水洗涤，并加入15g无水硫酸钠在25℃下干燥20min。过滤后的滤液在40℃、0.03MPa下蒸除溶剂，得到最终产物S1。计算总产率为76％。

产物的理化分析数据如下：硫含量，41.3％；氮含量，13.9％。

将S1进行结构表征，分别得到氢谱、碳谱和高分辨率质谱谱图，分别见图3、图4和图5。

从上述制备例的理化分析数据、图3、图4和图5可以看出，S1具有式(I)所示的结构。

实施例1

本实施例用于说明本发明的润滑油组合物及其制备方法。

将0.1重量份的S1加入到99.9重量份的600SN润滑油基础油(粘度指数为87，饱和烃含量为92重量％，硫含量为0.02重量％)中，在60℃下搅拌3h，混合均匀得到润滑油组合物A1。

实施例2

本实施例用于说明本发明的润滑油组合物及其制备方法。

将2重量份的S1加入到33重量份的PAO10和65重量份的PAO4的混合润滑油基础油中，在40℃下搅拌6h，混合均匀得到润滑油组合物A2。

实施例3

本实施例用于说明本发明的润滑油组合物及其制备方法。

将2重量份的S1加入到55重量份的Yubase4和43重量份的Yubase6的混合润滑油基础油中，在40℃下搅拌6h，混合均匀得到润滑油组合物A3。

实施例4

本实施例用于说明本发明的润滑油组合物及其制备方法。

将4重量份的S1加入到96重量份的300SN润滑油基础油(粘度指数为91，饱和烃含量为92重量％，硫含量为0.01重量％)中，在90℃下搅拌1h，混合均匀得到润滑油组合物A4。

对比例1

按照实施例2的方法制备润滑油组合物，不同的是，将S1替换为等重量份的二丁基二硫代氨基甲酸锌，得到润滑油组合物D1。

对比例2

按照实施例3的方法制备润滑油组合物，不同的是，将S1替换为等重量份的二丁基二硫代氨基甲酸锌，得到润滑油组合物D2。

对比例3

按照实施例2的方法制备润滑油组合物，不同的是，将S1替换为等重量份的三甲苯基亚磷酸锌，得到润滑油组合物D3。

对比例4

按照实施例3的方法制备润滑油组合物，不同的是，将S1替换为等重量份的三甲苯基亚磷酸锌，得到润滑油组合物D4。

测试例

对润滑油组合物A1-A4、D1-D4分别进行如下测试：

采用TA5000-DSC2910差热分析仪进行起始氧化温度的测定；

采用高压差热扫描量法(PDSC)进行氧化诱导期的测定；

采用GB/T3142测定PB、PD值。

采用SH/T0189测定磨斑直径。结果见表1。

表1

	A1	A2	A3	A4	D1	D2	D3	D4
									起始氧化温度，℃	196	228	225	267	214	210	201	195
氧化诱导期，min	14.1	47.5	42.3	68.4	31.9	30.3	20.6	20.1
									PB，kgf	40	90	90	125	50	45	75	75
PD，kgf	185	300	310	550	205	195	250	255
									磨斑直径d60 40，mm	0.69	0.51	0.50	0.42	0.71	0.73	0.64	0.62

本领域技术人员应该理解的是，起始氧化温度越高，润滑油的热稳定性越好；氧化诱导期越长，润滑油的抗氧化性能越好；PB、PD值越大，润滑油的承载能力越好；磨斑直径越小，润滑油的抗磨损性能越好。

将A2分别与D1和D3进行比较，将A3分别与D2和D4进行比较，可以看出，本发明的润滑油组合物具有更好的热稳定性、抗氧化性、承载能力和抗磨损性。

本发明的润滑油组合物具有优异的抗磨性能和抗氧化性能。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种润滑油组合物，其特征在于，以润滑油组合物的重量为基准，所述润滑油组合物含有以下组分：90-99.99重量％的润滑油基础油、0.01-10重量％的抗氧抗磨多效添加剂，所述抗氧抗磨多效添加剂为式(I)所示结构的化合物：

2.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中，以润滑油组合物的重量为基准，所述润滑油组合物含有以下组分：96-99.9重量％的润滑油基础油、0.1-4重量％的抗氧抗磨多效添加剂。

3.根据权利要求1或2所述的润滑油组合物，其中，所述润滑油基础油为矿物润滑油和/或合成润滑油。

4.根据权利要求1或2所述的润滑油组合物，其中，所述润滑油组合物还含有防锈剂和/或抗泡剂。

5.根据权利要求4所述的润滑油组合物，其中，所述防锈剂选自咪唑类和/或烯基丁二酸酯类，优选为4,5-二氢咪唑、烯基咪唑啉丁二酸盐和烯基丁二酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的润滑油组合物，其中，所述抗泡剂为聚硅氧烷型抗泡剂，优选为硅油和/或聚二甲基硅氧烷。

7.一种润滑油组合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将含有润滑油基础油和抗氧抗磨多效添加剂的原料混合均匀得到润滑油组合物，其中，以润滑油组合物的重量为基准，润滑油基础油的用量为90-99.99重量％，抗氧抗磨多效添加剂的用量为0.01-10重量％，所述抗氧抗磨多效添加剂为式(I)所示结构的化合物：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，以润滑油组合物的重量为基准，润滑油基础油的用量为96-99.9重量％，抗氧抗磨多效添加剂的用量为0.1-4重量％。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述混合的条件包括：温度为40-90℃，时间为1-6h。