CN106459802A - 冷冻机油以及冷冻机用工作流体组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷冻机油,其含有聚合物作为基础油,所述聚合物具有下述通式(1)[式中,R1、R2和R3任选彼此相同或不同,分别表示氢原子或烃基,R4表示烃基或含氧的有机基团。]所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,所述冷冻机油与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2‑四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2‑四氟乙烷和1,1,1‑三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用。

Description

冷冻机油以及冷冻机用工作流体组合物
技术领域
本发明涉及冷冻机油、冷冻机用工作流体组合物、含有聚合物作为基础油的组合物在冷冻机油或冷冻机用工作流体组合物中的用途、以及聚合物的用于制造冷冻机油或冷冻机用工作流体组合物的用途。
背景技术
因近年来的臭氧层破坏的问题,一直以来作为冷冻机器的制冷剂而使用的CFC(氯氟烃)和HCFC(氢氯氟烃)成为限制的对象,取而代之,逐渐使用HFC(氢氟烃)作为制冷剂。进而,正在开发地球温室效应系数(GWP)比HFC制冷剂更低的制冷剂(例如参照专利文献1)。
然而,将现有的CFC、HCFC作为制冷剂时,一直适宜地使用矿物油、烷基苯等烃油作为冷冻机油,但冷冻机油根据共存的制冷剂的种类而显示出与制冷剂相容的相容性、润滑性、与制冷剂溶解的溶解粘度、热·化学稳定性等无法预测的特性,因此必须对每种制冷剂开发冷冻机油。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2005/105947号
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于,提供与规定的制冷剂相适应的适应性优异的冷冻机油以及使用其的冷冻机用工作流体组合物。
用于解决问题的方案
本发明提供一种冷冻机油,其含有聚合物作为基础油,所述聚合物具有下述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,
[式中,R1、R2和R3任选彼此相同或不同,分别表示氢原子或烃基,R4表示烃基或含氧的有机基团],所述冷冻机油与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用。
另外,本发明提供一种冷冻机用工作流体组合物,其含有冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂,所述冷冻机油含有聚合物作为基础油,所述聚合物具有上述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn。
另外,本发明为含有聚合物作为基础油的组合物在冷冻机油或冷冻机用工作流体组合物中的用途,聚合物具有上述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,冷冻机油与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用,冷冻机用工作流体组合物含有冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂。
另外,本发明为聚合物的用于制造冷冻机油或冷冻机用工作流体组合物的用途,聚合物具有上述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,冷冻机油与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用,冷冻机用工作流体组合物含有冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂。
发明的效果
根据本发明能够提供与规定的制冷剂相适应的适应性优异的冷冻机油以及使用其的冷冻机用工作流体组合物。
具体实施方式
本实施方式的冷冻机油含有聚合物(以下,也称为“(甲基)丙烯酸酯系聚合物”)作为基础油,所述聚合物具有下述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,
[式中,R1、R2和R3任选彼此相同或不同,分别表示氢原子或烃基,R4表示烃基或含氧的有机基团。]
所述冷冻机油与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用。
本实施方式的冷冻机用工作流体组合物含有冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂,所述冷冻机油含有聚合物作为基础油,所述聚合物具有上述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn。本实施方式的冷冻机用工作流体组合物包含如下的方案:其含有本实施方式的冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂。
通式(1)中的R1、R2和R3所示的烃基的碳数优选为1~8,更优选为1~5,进一步优选为1~3。优选通式(1)中的R1和R3为氢原子,且R2为氢原子或甲基。
通式(1)中的R4表示烃基或含氧的有机基团。R4所示的烃基的碳数优选为1~10,更优选为1~5,进一步优选为1~3。构成(甲基)丙烯酸酯系聚合物的总结构单元中的R4所示的烃基的碳数的平均值优选为1~10,更优选为1~5,进一步优选为1~3。作为含氧的有机基团,例如可以举出:含有形成醚键的氧原子的直链或支链的烃基、具有缩水甘油基的烃基等。
通式(1)中的-OR4优选由下述通式(2)所示。
-O(R5O)mR6 (2)
[式中,R5表示二价的烃基或二价的含有醚键氧的烃基,R6表示烃基,m表示0以上的整数。m为2以上时,多个R5任选彼此相同或不同。]
通式(2)中的R5所示的二价的烃基以及含有醚键氧的烃基的碳数优选为1~10,更优选为1~5,进一步优选为1~3。通式(2)中的R5所示的二价的含有醚键氧的烃基例如也可以是侧链具有形成醚键的氧原子的烃基。
通式(2)中的R6优选为碳数1~20的烃基。作为该烃基,可以举出烷基、环烷基、苯基、芳基、芳基烷基等。其中,优选烷基,更优选碳数1~5的烷基。
通式(2)中的m优选为0以上、更优选为1以上的整数,而且优选为20以下、更优选为10以下、进一步优选为5以下的整数。构成(甲基)丙烯酸酯系聚合物的总结构单元中的m的平均值优选为0~10。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物可以是由选自通式(1)所示的结构单元中的1种构成的均聚物,也可以是由选自通式(1)所示的结构单元中的2种以上构成的共聚物,也可以是由通式(1)所示的结构单元和其它的结构单元构成的共聚物。通过将(甲基)丙烯酸酯系聚合物制成共聚物,能够满足冷冻机油的与制冷剂相容的相容性,并且进一步提高润滑性、绝缘性、吸湿性等。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物为共聚物时,该共聚物优选具有选自上述式(1)中的R4为碳数1~4的烷基的结构单元中的至少1种结构单元。该共聚物也可以具有选自上述式(1)中的R4为碳数1~4的烷基的结构单元中的2种以上的结构单元,也可以具有选自上述式(1)中的R4为碳数1~4的烷基的结构单元中的1种以上的结构单元以及选自上述式(1)中的R4为碳数5~8的烷基或含氧的有机基团的结构单元中的1种以上的结构单元。以构成共聚物的结构单元总量为基准,上述式(1)中的R4为碳数1~4的烷基的结构单元的含量优选为50摩尔%以上,更优选为70摩尔%以上,进一步优选为80摩尔%以上,特别优选为90摩尔%以上。
上述共聚物中,例如优选下述(A)~(E)的共聚物。需要说明的是,(A)~(E)中的R1~R4分别表示上述式(1)中的R1~R4
(A)具有如下结构单元的共聚物:R1~R3为氢原子、R4为乙基的结构单元;R1~R3为氢原子、R4为正丁基的结构单元;以及R1~R3为氢原子、R4为异丁基(2-甲基丙基)的结构单元。
(B)具有如下结构单元的共聚物:R1~R3为氢原子、R4为乙基的结构单元;以及R1~R3为氢原子、R4为丙基的结构单元。
(C)具有如下结构单元的共聚物:R1和R3为氢原子、R2和R4为甲基的结构单元;以及R1~R3为氢原子、R4为异辛基(例如2-乙基己基)的结构单元。
(D)具有如下结构单元的共聚物:R1~R3为氢原子、R4为乙基的结构单元;以及R1和R3为氢原子、R2为甲基、R4为缩水甘油基的结构单元。
(E)具有如下结构单元的共聚物:R1~R3为氢原子、R4为异丁基(2-甲基丙基)的结构单元;以及R1和R3为氢原子、R2为甲基、R4为甲氧基乙基的结构单元。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物例如可通过如国际公开01/083619号中记载的公知的方法来制造。此时,通过适当地选择作为原料的单体的种类、引发剂的种类、共聚物中的结构单元的比率等,能够使上述冷冻机油的各种特性成为所希望的特性。因此,可自如地得到符合因冷冻系统或空调系统中的压缩机的型号、润滑部的材质、冷冻能力、制冷剂的种类等而不同的润滑性、相容性等要求的冷冻机油。共聚物也可以是嵌段共聚物或无规共聚物中的任一种。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的数均分子量(Mn)优选为300以上,更优选为400以上,进一步优选为500以上,特别优选为600以上,另外,优选为3000以下,更优选为2000以下,进一步优选为1500以下,特别优选为1000以下。数均分子量为300以上时,与规定的制冷剂共存时的润滑性(尤其是耐磨耗性)提高。数均分子量为3000以下时,对于规定的制冷剂的相容性提高。
对于(甲基)丙烯酸酯系聚合物,重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)优选为1.10以上,更优选为1.11以上,进一步优选为1.12以上,特别优选为1.13以上,另外,优选为2.00以下,更优选为1.90以下,进一步优选为1.80以下,特别优选为1.70以下。Mw/Mn为1.10以上时,对于规定的制冷剂的相容性提高。Mw/Mn为2.00以下时,能够抑制制冷剂压缩机的润滑不良、蒸发器中的热交换故障。(甲基)丙烯酸酯系聚合物的重均分子量(Mw)能够以使Mn和Mw/Mn满足上述条件的方式适当地选择。
本发明中的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、以及重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)表示通过GPC分析得到的Mw、Mn和Mw/Mn(聚苯乙烯(标准试样)换算值)。Mw、Mn和Mw/Mn例如可如下地进行测定。
使用四氢呋喃作为溶剂,稀释而制成试样浓度为1质量%的溶液。使用GPC装置(Waters Alliance2695)对该试样溶液进行分析。溶剂的流速为1ml/分钟,使用可分析分子量为100~10000的柱,以折射率作为检测器来实施分析。需要说明的是,使用分子量确定的聚苯乙烯标准求出柱保留时间与分子量的关系,另行制作校正曲线,然后由得到的保留时间确定分子量。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的闪点优选为195℃以上,更优选为200℃以上,进一步优选为205℃以上。本发明中的闪点表示根据JIS K2265-4:2007“闪点的求法-第4部分:克利夫兰开杯法”而测得的值。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的自燃点优选为335℃以上,更优选为340℃以上,进一步优选为345℃以上。本发明中的自燃点表示根据ASTM E659-1978测得的值。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的40℃下的运动粘度优选为10mm2/s以上,更优选为20mm2/s以上,进一步优选为30mm2/s以上,另外,优选为400mm2/s以下,更优选为300mm2/s以下,进一步优选为200mm2/s以下。40℃下的运动粘度为下限值以上时,具有润滑性、压缩机的密封性提高的倾向。40℃下的运动粘度为上限值以下时,低温条件下对制冷剂显示出相容性的组成范围变宽,能够抑制制冷剂压缩机的润滑不良、蒸发器中的热交换故障。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的100℃下的运动粘度优选为1mm2/s以上,更优选为2mm2/s以上,进一步优选为3mm2/s以上,另外,优选为50mm2/s以下,更优选为40mm2/s以下,进一步优选为30mm2/s以下。100℃下的运动粘度为下限值以上时,与制冷剂共存时的润滑性提高。100℃下的运动粘度为上限值以下时,对制冷剂显示出相容性的组成范围变宽,能够抑制制冷剂压缩机的润滑不良、蒸发器中的热交换故障。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的粘度指数优选为80以上,更优选为90以上,进一步优选为100以上,另外,优选为200以下,更优选为180以下,进一步优选为150以下。粘度指数为下限值以上时,与规定的制冷剂共存时的高温下的润滑性(尤其是耐磨耗性)提高。粘度指数为上限值以下时,与规定的制冷剂共存时的低温下的润滑性(尤其是耐磨耗性)提高。
本发明中,40℃下的运动粘度及100℃下的运动粘度以及粘度指数表示根据JISK-2283:1993测得的值。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的倾点优选为-10℃以下,更优选为-20℃以下,另外,优选为-50℃以上。使用倾点为-10℃以下的(甲基)丙烯酸酯系聚合物时,存在能够抑制低温时制冷剂循环系统内的冷冻机油固化的倾向。本发明中的倾点表示根据JIS K2269:1987测得的值。
冷冻机油可单独地仅含有(甲基)丙烯酸酯系聚合物,还可以含有除了(甲基)丙烯酸酯系聚合物以外的基础油和/或添加剂。冷冻机油中的(甲基)丙烯酸酯系聚合物的含量只要不有损上述优异的特性就没有特别限制,以冷冻机油总量基准计,优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上,特别优选为90质量%以上。(甲基)丙烯酸酯系聚合物的含量为50质量%以上时,能够进一步提高与规定的制冷剂相适应的适应性。
作为除了(甲基)丙烯酸酯系聚合物以外的基础油,可以使用矿物油、烯烃聚合物、萘化合物、烷基苯等烃系油;以及酯系基础油(单酯、二酯、多元醇酯等);包含聚亚烷基二醇、聚乙烯醚、酮、聚苯醚、硅酮、聚硅氧烷、全氟醚等含有氧作为构成元素的化合物的合成油(含氧油)。作为含氧油,优选使用多元醇酯、聚亚烷基二醇、聚乙烯醚。
从润滑性、相容性、热·化学稳定性、电绝缘性等对冷冻机油要求的特性优异的观点出发,以冷冻机油总量基准计,基础油的含量优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上。
作为添加剂,可以举出吸酸剂、抗氧剂、极压剂、油性剂、消泡剂、金属减活剂、抗磨剂、粘度指数改进剂、降凝剂、清净分散剂、摩擦调节剂、防锈剂等。以冷冻机油总量基准计,添加剂的含量优选为5质量%以下,更优选为2质量%以下。
从进一步提高热·化学稳定性的观点出发,优选冷冻机油还含有上述添加剂中的吸酸剂。作为吸酸剂,可以例示出环氧化合物、碳二亚胺化合物。
对环氧化合物没有特别限制,可以举出缩水甘油醚型环氧化合物、缩水甘油酯型环氧化合物、环氧乙烷化合物、烷基环氧乙烷化合物、脂环式环氧化合物、环氧化脂肪酸单酯、环氧化植物油等。这些环氧化合物可以单独使用1种或者组合2种以上使用。
作为缩水甘油醚型环氧化合物,可以举出正丁基苯基缩水甘油醚、异丁基苯基缩水甘油醚、仲丁基苯基缩水甘油醚、叔丁基苯基缩水甘油醚、戊基苯基缩水甘油醚、己基苯基缩水甘油醚、庚基苯基缩水甘油醚、辛基苯基缩水甘油醚、壬基苯基缩水甘油醚、癸基苯基缩水甘油醚、癸基缩水甘油醚、十一烷基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、十三烷基缩水甘油醚、十四烷基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、聚亚烷基二醇单缩水甘油醚、聚亚烷基二醇二缩水甘油醚。
作为缩水甘油酯型环氧化合物,可以举出苯甲酸缩水甘油酯、新癸酸缩水甘油酯、缩水甘油基-2,2-二甲基辛酸酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯。
脂环式环氧化合物是具有下述通式(3)所示的构成环氧基的碳原子直接构成脂环式环的部分结构的化合物。
作为脂环式环氧化合物,可以举出1,2-环氧环己烷、1,2-环氧环戊烷、3’,4’-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、外-2,3-环氧降冰片烷、双(3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、2-(7-氧杂二环[4.1.0]庚-3-基)-螺(1,3-二氧杂环己烷-5,3’-[7]氧杂二环[4.1.0]庚烷、4-(1’-甲基环氧乙基)-1,2-环氧基-2-甲基环己烷、4-环氧乙基-1,2-环氧环己烷。
作为烯丙基环氧乙烷化合物,可以举出1,2-环氧苯乙烯、烷基-1,2-环氧苯乙烯。
作为烷基环氧乙烷化合物,可以举出1,2-环氧丁烷、1,2-环氧戊烷、1,2-环氧己烷、1,2-环氧庚烷、1,2-环氧辛烷、1,2-环氧壬烷、1,2-环氧癸烷、1,2-环氧十一烷、1,2-环氧十二烷、1,2-环氧十三烷、1,2-环氧十四烷、1,2-环氧十五烷、1,2-环氧十六烷、1,2-环氧十七烷、1,1,2-环氧十八烷、2-环氧十九烷、1,2-环氧二十烷。
作为环氧化脂肪酸单酯,可以举出经环氧化的碳数12~20的脂肪酸与碳数1~8的醇或者酚或烷基酚的酯。作为环氧化脂肪酸单酯,可以优选使用环氧硬脂酸的丁酯、己酯、苄酯、环己酯、甲氧基乙酯、辛酯、苯酯及丁基苯基酯。
作为环氧化植物油,可以举出大豆油、亚麻籽油、棉籽油等植物油的环氧化合物。
对碳二亚胺化合物没有特别限制,可以使用例如二烷基碳二亚胺、二苯基碳二亚胺、双(烷基苯基)碳二亚胺。作为二烷基碳二亚胺,可以举出二异丙基碳二亚胺、二环己基碳二亚胺等。作为双(烷基苯基)碳二亚胺,可以举出二甲苯基碳二亚胺、双(异丙基苯基)碳二亚胺、双(二异丙基苯基)碳二亚胺、双(三异丙基苯基)碳二亚胺、双(丁基苯基)碳二亚胺、双(二丁基苯基)碳二亚胺、双(壬基苯基)碳二亚胺等。
冷冻机油优选还含有上述添加剂中的抗磨剂。作为合适的抗磨剂,例如可以举出:磷酸酯、硫代磷酸酯、硫醚化合物、二烷基二硫代磷酸锌。磷酸酯中,优选磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)。硫代磷酸酯中,优选硫代磷酸三苯酯(TPPT)。硫醚化合物虽有多种,但从确保冷冻机油的稳定性、能够抑制冷冻机器内部大量使用的铜的变质的方面出发,优选单硫醚化合物。
冷冻机油优选还含有上述添加剂中的抗氧剂。作为抗氧剂,可以举出二叔丁基对甲酚等酚系化合物、烷基二苯基胺等胺系化合物等。尤其,冷冻机油优选含有以冷冻机油总量基准计为0.02质量%以上且0.5质量%以下的酚系化合物作为抗氧剂。
冷冻机油优选还含有上述添加剂中的摩擦调节剂、极压剂、防锈剂、金属减活剂、消泡剂。作为摩擦调节剂,可以举出脂肪族胺、脂肪族酰胺、脂肪族酰亚胺、醇、酯、磷酸酯胺盐、亚磷酸酯胺盐等。作为极压剂,可以举出硫化烯烃、硫化油脂等。作为防锈剂,可以举出烯基琥珀酸的酯或偏酯等。作为金属减活剂,可以举出苯并三唑、苯并三唑衍生物等。作为消泡剂,可以举出硅酮化合物、聚酯化合物等。
对冷冻机油的40℃下的运动粘度没有特别限制,优选为3mm2/s以上,更优选为4mm2/s以上,进一步优选为5mm2/s以上,另外,优选为1000mm2/s以下,更优选为500mm2/s以下,进一步优选为400mm2/s以下。对冷冻机油的100℃下的运动粘度没有特别限制,优选为1mm2/s以上,更优选为2mm2/s以上,进一步优选为3mm2/s以上,另外,优选为100mm2/s以下,更优选为50mm2/s以下,进一步优选为30mm2/s以下。
对冷冻机油的含水量没有特别限制,以冷冻机油总量基准计,优选为500ppm以下,更优选为300ppm以下,进一步优选为200ppm以下。尤其在用于密闭型的冷冻机用途时,从对冷冻机油的热·化学稳定性、电绝缘性的影响的观点出发,优选含水量少。
对冷冻机油的酸值没有特别限制,从防止对冷冻机或配管中使用的金属的腐蚀的观点以及防止本实施方式的冷冻机油中含有的酯的分解的观点出发,优选为1.0mgKOH/g以下,更优选为0.1mgKOH/g以下。本发明中的酸值表示根据JIS K2501:2003“石油产品及润滑油-中和值试验方法”测得的值。
对冷冻机油的灰分没有特别限制,为了提高冷冻机油的热·化学稳定性并抑制油泥等的产生,优选为100ppm以下,更优选为50ppm以下。本发明中的灰分表示根据JISK2272:1998“原油以及石油制品-灰分及硫酸灰分试验方法”测得的值。
含有(甲基)丙烯酸酯系聚合物的组合物以及含有(甲基)丙烯酸酯系聚合物和上述各种添加剂的组合物可适宜地用作:与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用的冷冻机油的构成成分;或者含有该冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂的冷冻机用工作流体组合物的构成成分。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物和上述各种添加剂可适宜地用于制造:与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用的冷冻机油;或者含有该冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂的冷冻机用工作流体组合物。
可与冷冻机油一起使用的制冷剂以及冷冻机用工作流体组合物所含有的制冷剂选自二氟甲烷(R32)、二氟甲烷(R32)和五氟乙烷(R125)的混合物、二氟甲烷(R32)和五氟乙烷(R125)和1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)的混合物、五氟乙烷(R125)和1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)和1,1,1-三氟乙烷(R143a)的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳。这样的制冷剂可以是选自上述中的1种,可以是2种以上。选自上述中的制冷剂的含量以制冷剂总量基准计,优选为60~100质量%,更优选为80~100质量%。
对于二氟甲烷(R32)和五氟乙烷(R125)的混合物,质量比(R32/R125)例如可设为40~70/60~30。其中,可适宜地使用质量比(R32/R125)为60/40的混合物、50/50的混合物(R410A)、45/55的混合物(R410B)。
对于二氟甲烷(R32)和五氟乙烷(R125)和1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)的混合物,质量比(R32/R125/R134a)例如可设为15~35/5~40/40~70。其中,可适宜地使用质量比(R32/R125/R134a)为30/10/60的混合物、23/25/52的混合物(R407C)、25/15/60的混合物(R407E)。
对于五氟乙烷(R125)和1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)和1,1,1-三氟乙烷(R143a)的混合物,质量比(R125/R134a/R143a)例如可设为35~55/1~15/40~60。其中,可适宜地使用质量比(R125/R134a/R143a)为44/4/52的混合物(R404A)。
不饱和氟代烃(HFO)制冷剂优选氟数为3~5的氟丙烯,优选为选自1,2,3,3,3-五氟丙烯(HFO-1225ye)、1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、1,2,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ye)、以及3,3,3-三氟丙烯(HFO-1243zf)中的1种或2种以上的混合物。从制冷剂物性的观点出发,优选为选自HFO-1225ye、HFO-1234ze以及HFO-1234yf中的1种或2种以上的混合物。
作为烃制冷剂,优选碳数1~5的烃,具体而言,例如可以举出:甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷(R290)、环丙烷、正丁烷、异丁烷、环丁烷、甲基环丙烷、2-甲基丁烷、正戊烷或其中的2种以上的混合物。其中,优选使用在25℃、1个大气压下为气体的烃制冷剂,优选丙烷、正丁烷、异丁烷、2-甲基丁烷或它们的混合物。
除了上述制冷剂以外,也可以适宜地组合使用其它的制冷剂。作为其它的制冷剂,例如可以举出:其它的饱和氟代烃制冷剂、全氟醚类等含氟醚系制冷剂、双(三氟甲基)硫化物制冷剂、三氟碘甲烷制冷剂、以及氨气等自然系制冷剂。
作为其它的饱和氟代烃制冷剂,可以举出碳数1~3、优选为1~2的饱和氟代烃。具体而言,例如可以举出:选自五氟乙烷(R125)、1,1,2,2-四氟乙烷(R134)、1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)、1,1,1-三氟乙烷(R143a)、1,1-二氟乙烷(R152a)、氟乙烷(R161)、1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(R227ea)、1,1,1,2,3,3-六氟丙烷(R236ea)、1,1,1,3,3,3-六氟丙烷(R236fa)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(R245fa)、以及1,1,1,3,3-五氟丁烷(R365mfc)中的1种或2种以上的混合物。
冷冻机油通常在冷冻空调设备中以与制冷剂混合而成的冷冻机用工作流体组合物的形式存在。对冷冻机用工作流体组合物中的冷冻机油的含量没有特别限制,相对于制冷剂100质量份,优选为1质量份以上,更优选为2质量份以上,另外,优选为500质量份以下,更优选为400质量份以下。
冷冻机油以及冷冻机用工作流体组合物可以适宜地用于具有往复运动式、旋转式的密闭型压缩机的空调、冰箱、开放型或密闭型的车辆空调、除湿机、热水器、冰箱、冷冻冷藏仓库、自动售货机、陈列橱、化学装置等的冷却装置、具有离心式压缩机的装置等。
实施例
下面,根据实施例对本发明更具体地说明,但本发明不限于以下实施例。
使用具有表1~3中所示的组成以及性状的基础油。表1~3中的简称分别表示以下单体。
AC2:丙烯酸乙酯
AnC4:丙烯酸正丁酯
AiC4:丙烯酸2-甲基丙酯
AC3:丙烯酸丙酯
MC1:甲基丙烯酸甲酯
AiC8:丙烯酸2-乙基己酯
MG:甲基丙烯酸缩水甘油酯
MMOE:甲基丙烯酸甲氧基乙酯
AEOM:丙烯酸乙氧基甲酯
各基础油的性状通过以下方法进行评价。
Mn、Mw/Mn:使用四氢呋喃作为溶剂,稀释而制成试样浓度为1质量%的溶液。使用GPC装置(Waters Alliance2695)对该试样溶液进行分析。溶剂的流速为1ml/分钟,使用可分析分子量为100~10000的柱,以折射率作为检测器来实施分析。需要说明的是,使用分子量确定的聚苯乙烯标准求出柱保留时间与分子量的关系,另行制作校正曲线,然后由得到的保留时间确定分子量。
运动粘度和粘度指数:JIS K2283:1993
倾点:JIS K2269:1987
闪点:JIS K2265-4:2007
自燃点:ASTM E659-1978
表1
表2
表3
使用上述各基础油和下述添加剂制备具有表4~7所示的组成的冷冻机油。对于各冷冻机油进行下面所示的制冷剂相容性试验和耐磨耗性试验。将结果示于表4~7。
添加剂1:2,6-二叔丁基对甲酚
添加剂2:磷酸三甲苯酯
添加剂3:新癸酸缩水甘油酯
添加剂4:2-乙基己基缩水甘油醚
(制冷剂相容性试验)
根据JIS K2211:2009“冷冻机油”的“与制冷剂相容的相容性试验方法”,相对于二氟甲烷/五氟乙烷的混合物(质量比50/50)(R410A)、二氟甲烷(R32)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)、丙烷(R290)或二氧化碳(CO2)10g配混冷冻机油10g,观察制冷剂和冷冻机油在0℃下是否相互容解。需要说明的是,表中,“相容”表示制冷剂和冷冻机油相互溶解,“分离”表示制冷剂和冷冻机油分离为2层。
(耐磨耗性试验)
使用可调整为与实际压缩机类似的制冷剂气氛的神钢造机株式会社制造的高压气氛摩擦试验机(旋转叶片材料和固定圆盘材料的旋转滑动方式)进行耐磨耗性试验。试验条件根据每种制冷剂的种类设为下述耐磨耗性试验-(1)~(5)中的任一者。
耐磨耗性试验-(1):使用R410A作为制冷剂,试验容器内压力为1.6MPa。
耐磨耗性试验-(2):使用R32作为制冷剂,试验容器内压力为1.6MPa。
耐磨耗性试验-(3):使用HFO-1234yf作为制冷剂,试验容器内压力为1.6MPa。
耐磨耗性试验-(4):使用正己烷作为制冷剂(相对于冷冻机油以容积20%进行配混。由于R290等烃制冷剂在安全方面不稳定,因此作为替代品而使用),试验容器内压力为略高于常压的压力。
耐磨耗性试验-(5):使用CO2作为制冷剂,试验容器内压力为1.6MPa。
耐磨耗性试验-(1)~(5)均设为共同的条件:油量600ml、试验温度90℃、转速550rpm、负载载荷90kgf、试验时间1小时,使用SKH-51作为叶片材料,使用FC250作为圆盘材料。对于耐磨耗性的评价,由于圆盘材料的磨耗量极少,因此通过叶片材料的磨耗深度来进行。
表4
表5
表6
表7

Claims (6)

1.一种冷冻机油,其含有聚合物作为基础油,所述聚合物具有下述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,
式(1)中,R1、R2和R3任选彼此相同或不同,分别表示氢原子或烃基,R4表示烃基或含氧的有机基团,
所述冷冻机油与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用。
2.根据权利要求1所述的冷冻机油,其中,所述通式(1)中的-OR4由下述通式(2)所示,
-O(R5O)mR6 (2)
式(2)中,R5表示二价的烃基或二价的含有醚键氧的烃基,R6表示烃基,m表示0以上的整数,m为2以上时,多个R5任选彼此相同或不同。
3.一种冷冻机用工作流体组合物,其含有冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂,
所述冷冻机油含有聚合物作为基础油,所述聚合物具有下述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,
式(1)中,R1、R2和R3任选彼此相同或不同,分别表示氢原子或烃基,R4表示烃基或含氧的有机基团。
4.根据权利要求3所述的冷冻机用工作流体组合物,其中,所述通式(1)中的-OR4由下述通式(2)所示,
-O(R5O)mR6 (2)
式(2)中,R5表示二价的烃基或二价的含有醚键氧的烃基,R6表示烃基,m表示0以上的整数,m为2以上时,多个R5任选彼此相同或不同。
5.含有聚合物作为基础油的组合物在冷冻机油或冷冻机用工作流体组合物中的用途,
所述聚合物具有下述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,
式(1)中,R1、R2和R3任选彼此相同或不同,分别表示氢原子或烃基,R4表示烃基或含氧的有机基团,
所述冷冻机油与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用,
所述冷冻机用工作流体组合物含有所述冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂。
6.一种聚合物的用于制造冷冻机油或冷冻机用工作流体组合物的用途,
所述聚合物具有下述通式(1)所示的结构单元,具有300以上且3000以下的数均分子量Mn,具有1.10以上且2.00以下的重均分子量Mw与数均分子量Mn之比Mw/Mn,
式(1)中,R1、R2和R3任选彼此相同或不同,分别表示氢原子或烃基,R4表示烃基或含氧的有机基团,
所述冷冻机油与选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂一起使用,
所述冷冻机用工作流体组合物含有所述冷冻机油以及选自二氟甲烷、二氟甲烷和五氟乙烷的混合物、二氟甲烷和五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合物、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷的混合物、不饱和氟代烃、烃、以及二氧化碳中的制冷剂。
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