一种利用植物油改性制备绿色润滑油基础油的方法
技术领域
本发明公开了一种利用植物油改性制备绿色润滑油基础油的方法,属于润滑油基础油技术领域。
背景技术
在相对运动的两个接触表面之间加入润滑剂,从而使两摩擦之间形成润滑膜,将直接接触的两表面分隔开来,变干摩擦为润滑剂分子间的内摩擦,达到减少摩擦、降低磨损,延长机械设备使用寿命的目的,即谓之润滑。而用以降低摩擦表面的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质就是润滑油。润滑油是加入到两相对运动表面之间以减少摩擦、降低磨损的油料,它包括矿物油、合成油、动植物油和含水液等基础油液。据专家资料介绍,摩擦消耗了世界上一次性能源的1/3以上,而磨损是材料与机械设备失效的3种主要形式之一,润滑则是减少摩擦,降低或避免磨损的最有效手段,在中国,每年因摩擦导致的机械磨损所损耗的材料高达几百亿元,因此润滑油在国民经济各部门中有着广泛的应用, 是任何机械运转时不可缺的化学品。润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦,保护机械及加工件的液体润滑剂,主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等着作用,广泛用于机械加工、交通运输、冶金、煤炭、航空、汽车、建筑、轻工等生产生活领域。有资料表明,80%的机械故障是由摩擦、磨损引起。据估计,在中国,每年因摩擦导致的机械磨损所损耗的材料高达几百亿元。天然植物油因具备可再生性、生物降解性,而且价格低、设备方便,备受研究者的关注和青睐。传统植物油的抗磨性能、承载能力较差,尤其是植物油中含有大量的双键,致使其氧化稳定性较差。需要采用适当的方法来改善植物油的性能,以满足使用要求。
因此,控制摩擦、减少磨损,改善设备润滑已经称其为节约原料、改善运行状态、改进设计、提高质量、减少污染、提高和延长设备使用寿命、节约资源、降低成本的重要技术举措。但是目前的矿物润滑油基础油是含有多种化学成分的混合物,存在生物降解性差、生态毒性累积性强对环境造成大量的污染等缺陷。
发明内容
本发明主要解决的技术问题:针对传统润滑油基础油生物降解性差,生态毒性累积较强的缺陷,提供了一种利用植物油改性制备绿色润滑油基础油的方法。本发明自制的山羊饲料对山羊进行喂养,改变山羊瘤胃中的微生物结构,再将其提取接种至筛选培养基,筛选培养,使用无菌水淋洗,得微生物改性液,再将改性液与大豆油混合进行生物改性,提高其氧化安定性及降低双氧含量,将所得的绿色润滑油基础油粗液进行催化,于反应釜中反应后再蒸发除水、离心制得绿色润滑油基础油。经实例证明,所制得的绿色润滑油基础油显著提高了润滑油基础油的生物降解性,还解决了传统润滑油基础油生态毒性累积强得问题,原料绿色环保,易于获取,具有较佳的生产价值。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
(1)按重量份数计,取45~50份玉米、26~32份麦麸、18~22份青干草、16~20份花生粕、4~6份大豆油及0.8~1.2份300目二氧化硅,搅拌均匀,得山羊饲料,按每只山羊日饲喂量为每只山羊体重1.6~2.0%,使用山羊饲料喂养山羊4~6天;
(2)取上述喂养后山羊的瘤胃液放入离心机中,以3000r/min离心10~15min,收集上清液,按重量份数计,取43~46份蛋白胨、24~32份琼脂、15~18份草木灰、2~4份尿素、1~2份二氧化硅及0.6~0.8份秋水仙碱,搅拌均匀,并杀菌消毒,得筛选培养基,按接种量12~16%,将上清液接种至筛选培养基;
(3)将上述接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中,设定温度为26~32℃,培养20~25h,随后将筛选培养基取出,使用无菌水淋洗筛选培养基表面直至其表面无菌丝,收集淋洗液,得微生物改性液;
(4)按体积比1:5~1:3,将上述微生物改性液与大豆油混合均匀,放入玻璃发酵罐中,设定温度为28~32℃,以160r/min搅拌发酵2~3天,随后使用波长为454nm,辐照强度为260~280W/m2的激光,照射玻璃发酵罐30~40s,随后将发酵混合物进行过滤,收集过滤液,放入旋转蒸发仪中,在100℃下去除水,得绿色润滑油基础油粗液;
(5)按重量份数计,取70~80份上述绿色润滑油基础油粗液、22~24份质量分数为25%双氧水及1~2份钯炭催化剂,放入反应釜中,使用氢气保护,升温至110~120℃,搅拌反应3~4h,随后冷却至室温,出料并将出料物旋转蒸发去除水,再放入离心机中,以2000r/min离心5min,收集上清液,即可得绿色润滑油基础油。
本发明制得的绿色润滑油基础油密度为950~970kg/m3,生物降解性达80~90%,,剪切稳定较佳,倾点为-20~10℃,与矿物油的相容性较好,氧化安定性、水解稳定性较传统润滑油基础油优良。
本发明的有益效果是:
(1)本发明制得的润滑油基础油降低了生物降解率,倾点较低,与矿物油的相容性较好;
(2)本发明是润滑油抗磨性能提高显著提高,金属轴承间的磨斑直径平均降至原来的20~22%,抗氧化性较佳,旋转氧弹值较未改性植物油增加了190~200min;
(3)本发明利用植物油改性,原料易得,且植物油易于回收,节约了大量资源浪费。
具体实施方式
首先按重量份数计,取45~50份玉米、26~32份麦麸、18~22份青干草、16~20份花生粕、4~6份大豆油及0.8~1.2份300目二氧化硅,搅拌均匀,得山羊饲料,按每只山羊日饲喂量为每只山羊体重1.6~2.0%,使用山羊饲料喂养山羊4~6天;取上述喂养后山羊的瘤胃液放入离心机中,以3000r/min离心10~15min,收集上清液,按重量份数计,取43~46份蛋白胨、24~32份琼脂、15~18份草木灰、2~4份尿素、1~2份二氧化硅及0.6~0.8份秋水仙碱,搅拌均匀,并杀菌消毒,得筛选培养基,按接种量12~16%,将上清液接种至筛选培养基;将上述接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中,设定温度为26~32℃,培养20~25h,随后将筛选培养基取出,使用无菌水淋洗筛选培养基表面直至其表面无菌丝,收集淋洗液,得微生物改性液;按体积比1:5~1:3,将上述微生物改性液与大豆油混合均匀,放入玻璃发酵罐中,设定温度为28~32℃,以160r/min搅拌发酵2~3天,随后使用波长为454nm,辐照强度为260~280W/m2的激光,照射玻璃发酵罐30~40s,随后将发酵混合物进行过滤,收集过滤液,放入旋转蒸发仪中,在100℃下去除水,得绿色润滑油基础油粗液;按重量份数计,取70~80份上述绿色润滑油基础油粗液、22~24份质量分数为25%双氧水及1~2份钯炭催化剂,放入反应釜中,使用氢气保护,升温至110~120℃,搅拌反应3~4h,随后冷却至室温,出料并将出料物旋转蒸发去除水,再放入离心机中,以2000r/min离心5min,收集上清液,即可得绿色润滑油基础油。
实例1
首先按重量份数计,取45份玉米、26份麦麸、18份青干草、16份花生粕、4份大豆油及0.8份300目二氧化硅,搅拌均匀,得山羊饲料,按每只山羊日饲喂量为每只山羊体重1.6%,使用山羊饲料喂养山羊4天;取上述喂养后山羊的瘤胃液放入离心机中,以3000r/min离心10min,收集上清液,按重量份数计,取43份蛋白胨、24份琼脂、15份草木灰、2份尿素、1份二氧化硅及0.6份秋水仙碱,搅拌均匀,并杀菌消毒,得筛选培养基,按接种量12%,将上清液接种至筛选培养基;将上述接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中,设定温度为26℃,培养20h,随后将筛选培养基取出,使用无菌水淋洗筛选培养基表面直至其表面无菌丝,收集淋洗液,得微生物改性液;按体积比1:5,将上述微生物改性液与大豆油混合均匀,放入玻璃发酵罐中,设定温度为28℃,以160r/min搅拌发酵2天,随后使用波长为454nm,辐照强度为260W/m2的激光,照射玻璃发酵罐30s,随后将发酵混合物进行过滤,收集过滤液,放入旋转蒸发仪中,在100℃下去除水,得绿色润滑油基础油粗液;按重量份数计,取70份上述绿色润滑油基础油粗液、22份质量分数为25%双氧水及1份钯炭催化剂,放入反应釜中,使用氢气保护,升温至110℃,搅拌反应3h,随后冷却至室温,出料并将出料物旋转蒸发去除水,再放入离心机中,以2000r/min离心5min,收集上清液,即可得绿色润滑油基础油。
本发明制得的绿色润滑油基础油密度为950kg/m3,生物降解性达80%,剪切稳定较佳,倾点为-20℃,与矿物油的相容性较好,氧化安定性、水解稳定性较传统润滑油基础油优良。
实例2
首先按重量份数计,取47份玉米、29份麦麸、20份青干草、18份花生粕、5份大豆油及1.0份300目二氧化硅,搅拌均匀,得山羊饲料,按每只山羊日饲喂量为每只山羊体重1.8%,使用山羊饲料喂养山羊5天;取上述喂养后山羊的瘤胃液放入离心机中,以3000r/min离心13min,收集上清液,按重量份数计,取45份蛋白胨、28份琼脂、17份草木灰、3份尿素、1.5份二氧化硅及0.7份秋水仙碱,搅拌均匀,并杀菌消毒,得筛选培养基,按接种量14%,将上清液接种至筛选培养基;将上述接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中,设定温度为28℃,培养23h,随后将筛选培养基取出,使用无菌水淋洗筛选培养基表面直至其表面无菌丝,收集淋洗液,得微生物改性液;按体积比1:4,将上述微生物改性液与大豆油混合均匀,放入玻璃发酵罐中,设定温度为30℃,以160r/min搅拌发酵2.5天,随后使用波长为454nm,辐照强度为270W/m2的激光,照射玻璃发酵罐35s,随后将发酵混合物进行过滤,收集过滤液,放入旋转蒸发仪中,在100℃下去除水,得绿色润滑油基础油粗液;按重量份数计,取75份上述绿色润滑油基础油粗液、23份质量分数为25%双氧水及1.5份钯炭催化剂,放入反应釜中,使用氢气保护,升温至115℃,搅拌反应3.5h,随后冷却至室温,出料并将出料物旋转蒸发去除水,再放入离心机中,以2000r/min离心5min,收集上清液,即可得绿色润滑油基础油。
本发明制得的绿色润滑油基础油密度为960kg/m3,生物降解性达85%,剪切稳定较佳,倾点为0℃,与矿物油的相容性较好,氧化安定性、水解稳定性较传统润滑油基础油优良。
实例3
首先按重量份数计,取50份玉米、32份麦麸、22份青干草、20份花生粕、6份大豆油及1.2份300目二氧化硅,搅拌均匀,得山羊饲料,按每只山羊日饲喂量为每只山羊体重2.0%,使用山羊饲料喂养山羊6天;取上述喂养后山羊的瘤胃液放入离心机中,以3000r/min离心15min,收集上清液,按重量份数计,取46份蛋白胨、24份琼脂、18份草木灰、4份尿素、2份二氧化硅及0.8份秋水仙碱,搅拌均匀,并杀菌消毒,得筛选培养基,按接种量16%,将上清液接种至筛选培养基;将上述接种后的筛选培养基置于恒温培养箱中,设定温度为32℃,培养25h,随后将筛选培养基取出,使用无菌水淋洗筛选培养基表面直至其表面无菌丝,收集淋洗液,得微生物改性液;按体积比1:3,将上述微生物改性液与大豆油混合均匀,放入玻璃发酵罐中,设定温度为32℃,以160r/min搅拌发酵3天,随后使用波长为454nm,辐照强度为280W/m2的激光,照射玻璃发酵罐40s,随后将发酵混合物进行过滤,收集过滤液,放入旋转蒸发仪中,在100℃下去除水,得绿色润滑油基础油粗液;按重量份数计,取80份上述绿色润滑油基础油粗液、24份质量分数为25%双氧水及2份钯炭催化剂,放入反应釜中,使用氢气保护,升温至120℃,搅拌反应4h,随后冷却至室温,出料并将出料物旋转蒸发去除水,再放入离心机中,以2000r/min离心5min,收集上清液,即可得绿色润滑油基础油。
本发明制得的绿色润滑油基础油密度为970kg/m3,生物降解性达90%,剪切稳定较佳,倾点为10℃,与矿物油的相容性较好,氧化安定性、水解稳定性较传统润滑油基础油优良。