CN106632456B - 甘露醇脂肪酸磷酸酯及其制备方法和用酯制备环保微量润滑油 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种甘露醇脂肪酸磷酸酯，其特征在于：由包括以下组分的物质制备而成：甘露醇、脂肪酸、磷酸；其中，所述甘露醇与脂肪酸的摩尔比为1：3‑6；所述磷酸有效成分占甘露醇与脂肪酸总重量的百分比为2‑3％。采用本发明方法制备的甘露醇脂肪酸磷酸酯，基于其具有优异的润滑性、极压抗磨性，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂，使用于微量润滑油中，少量的微量润滑油就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨要求，配合微量润滑装置使用，可节省润滑剂的使用量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。
Description
技术领域
本发明属于润滑技术领域，涉及一种甘露醇脂肪酸磷酸酯及其制备方法和用酯制备环保微量润滑油。
背景技术
传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑，润滑剂的使用量大，不仅浪费资源，造成加工场所和环境的巨大污染，同时还会严重影响操作工人的身体健康。
为解决这些问题，近期对微量润滑技术的研究取得一定的进展，微量润滑技术解决了以上润滑剂使用量大，污染严重等问题，但对微量润滑剂的研究，但在应用方面还存在一定的问题，主要是润滑和冷却问题不能很好的解决。
此外，微量润滑剂往往需要添加大量的含硫、含氯等对环境有较大压力的添加剂来增加产品的极压抗磨性，延长刀具使用寿命。
另外，由于追求使用的润滑剂使用量微少，所以组成原料往往不能降解，也会加重环境的负担。
发明内容
鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供甘露醇脂肪酸磷酸酯及其制备方法和用酯制备环保微量润滑油。
为实现上述目的，本发明提供的甘露醇脂肪酸磷酸酯，其特征在于,由包括以下组分的物质制备而成：甘露醇、脂肪酸、磷酸；
其中，上述甘露醇与脂肪酸的摩尔比为1：3-6。
上述磷酸有效成分占甘露醇与脂肪酸总重量的百分比为2-3％。
上述的脂肪酸选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种，优选自：正癸酸、月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、亚油酸、油酸、硬脂酸中的一种或几种。
此外，本发明还提供了上述甘露醇脂肪酸磷酸酯的制造方法：由甘露醇、脂肪酸、磷酸进行酯化反应制备而成的。
上述甘露醇脂肪酸磷酸酯的制备方法如下：
将甘露醇、脂肪酸、磷酸加入反应釜内，充入保护气(如：氮气、氩气等)转换出反应釜内空气，于180～220℃的反应温度下反应6-8小时；反应后减压排出水分，即为甘露醇脂肪酸磷酸酯。
此外，本发明还提供了一种环保微量润滑油，其特征在于：制造环保微量润滑剂的原料中包含有由上述方法制备的甘露醇脂肪酸磷酸酯，且该甘露醇脂肪酸磷酸酯的用量为原料总质量的10-40％。
本发明提供了一种环保微量润滑油的优选方案，由以下重量百分比含量的组分制造面成：
甘露醇脂肪酸磷酸酯 10-40％；
多元醇酯 60-90％。
另外，本发明还提供了一种环保微量润滑油的优选方案，由以下重量百分比含量的组分制造而成：
上述多元醇酯选自由多元醇与一元脂肪酸进行酯化反应人工合成所得的合成酯中的一种或多种，该多元醇选自碳原子数为10-50的多元醇及其衍生物，该一元脂肪酸选自碳原子数为2-20的一元脂肪酸及其衍生物，优选自：三异辛酸甘油酯、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、季戊四醇四异辛酸酯，三月桂酸甘油酯、三羟甲基丙烷三月桂酸酯、季戊四醇四月桂酸酯、三油酸甘油酯、三羟甲基丙烷三油酸酯、季戊四醇四油酸酯、三棕榈酸甘油酯、三羟甲基丙烷三棕榈酸酯、季戊四醇四棕榈酸酯中的一种或多种。该多元醇酯是一种良好的生物可降解润滑剂，其润滑性能良好。
上述单酯选自由一元醇和一元脂肪酸制备的酯中的一种或几种，该一元醇优选为碳原子数不超过25的一元醇及其衍生物，该一元脂肪酸优选为碳原子数不超过25的饱和或不饱和的一元脂肪酸及其衍生物；
上述单酯还可选自由天然油脂衍生的直链脂肪酸和一元低碳醇酯化反应得到的酯中的一种或几种，优选自：油酸甲酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、油酸丁酯中的一种或几种。此类单酯应用于本配方中，可未做良好的生物可降解润滑剂，其不但润滑性能良好，还同时具有较低的运动粘度。
上述异构醇选自碳原子数为10-20的异构醇中的一种或几种混合物。优选选自碳原子数为12-16的异构醇。异构醇的润滑性好，在加工金属表面的扩散性性好，挥发性好。
上述酰基肌氨酸可选自月桂酰肌氨酸、肉豆蔻酰肌氨酸、油酰肌氨酸中的一种或几种的混合物。是良好的可生物降解防锈剂，同时有较好的润滑性能。
上述的醇胺硼酸酯为一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或几种的混合物，有良好的极压抗磨性和防锈性。
本发明还提供了上述环保微量润滑油的制备方法，其特征在于：将各组分的物质(如：露醇脂肪酸磷酸酯、多元醇酯、单酯、异构醇、脂肪酰肌氨酸、醇胺硼酸酯)置于搅拌器中在40-60℃下搅拌至完全透明，即为一种环保微量润滑油。
发明的作用与效果：
采用本发明方法制备的甘露醇脂肪酸磷酸酯，基于其具有优异的润滑性、极压抗磨性，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂，使用于微量润滑油中，少量的微量润滑油就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨要求，配合微量润滑装置使用，可节省润滑剂的使用量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。
具体实施方式
实施例一
称取甘露醇18217g(100mol)、103356g(600mol)正癸酸、3800g磷酸(有效成分85％)加入反应釜内，充入氮气转换出反应釜内空气，于220℃的反应温度下反应8小时；反应后减压排出水分，即为甘露醇正癸酸磷酸酯。
取上述制备的甘露醇正癸酸磷酸酯4000g,季戊四醇四棕榈酸酯6000kg置于搅拌器中搅拌至完全透明，即为一种环保微量润滑油。
实施例二
称取甘露醇18217g(100mol)、60096g(300mol)月桂酸、3200g磷酸(浓度50％)加入反应釜内，充入氮气转换出反应釜内空气，于180℃的反应温度下反应6小时；反应后减压排出水分，即为甘露醇月桂酸磷酸酯。
取上述甘露醇月桂酸磷酸酯300g、三羟甲基丙烷三月桂酸酯200g、油酸丁酯150g、异构十三醇150g、月桂酰肌氨酸100g、一乙醇胺硼酸酯100g置于搅拌器中在40℃下搅拌至完全透明，即为一种环保微量润滑油。
实施例三
称取甘露醇18217g(100mol)、91348g(400mol)肉豆蔻酸、5500g磷酸(浓度50％)加入反应釜内，充入氮气转换出反应釜内空气，于200℃的反应温度下反应7小时；反应后减压排出水分，即为甘露醇肉豆蔻酸磷酸酯。
取上述甘露醇肉豆蔻酸磷酸酯250g、三月桂酸甘油酯300g、油酸甲酯200g、异构二十醇100g、肉豆蔻酰肌氨酸80g、二乙醇胺硼酸酯70g置于搅拌器中在50±1℃下搅拌至完全透明，即为一种环保微量润滑油。
实施例四
称取甘露醇18217g(100mol)、140220g(500mol)亚油酸、8000g磷酸(浓度50％)加入反应釜内，充入氮气转换出反应釜内空气，于210℃的反应温度下反应6.5小时；反应后减压排出水分，即为甘露醇亚油酸磷酸酯。
取上述甘露醇亚油酸磷酸酯250g、三羟甲基丙烷三月桂酸酯280g、月桂酸甲酯50g、棕榈酸甲酯90g、异构十六醇140g、油酰肌氨酸90g、一乙醇胺硼酸酯50g、三乙醇胺硼酸酯50g置于搅拌器中在50℃左右下搅拌至完全透明，即为一种环保微量润滑油。
实施例五
称取甘露醇18217g(100mol)、113792g(400mol)硬脂酸、6500g磷酸(浓度50％)加入反应釜内，充入氮气转换出反应釜内空气，于205℃的反应温度下反应7小时；反应后减压排出水分，即为甘露醇硬脂酸磷酸酯。
取上述甘露醇硬脂酸磷酸酯280g、三羟甲基丙烷三棕榈酸酯190g、三羟甲基丙烷三异辛酸酯100g、棕榈酸甲酯100g、棕榈酸乙酯60g、异构十三/四醇170g、月桂酰肌氨酸30g、油酰肌氨酸20g、三乙醇胺硼酸酯50g置于搅拌器中在50℃下搅拌至完全透明，即为一种环保微量润滑油。
实施例六
称取甘露醇18217g(100mol)、141235g(500mol)油酸、8000g磷酸(浓度50％)加入反应釜内，充入氮气转换出反应釜内空气，于200℃的反应温度下反应7小时；反应后减压排出水分，即为甘露醇油酸磷酸酯。
取上述甘露醇油酸磷酸酯280g、三羟甲基丙烷三油酸酯260g、油酸乙酯160g、异构十四/五醇140g、油酰肌氨酸80g、三乙醇胺硼酸酯80g置于搅拌器中在50±1℃下搅拌至完全透明，即为一种环保微量润滑油。
将上述实施例六制备的环保微量润滑油应用于铝合金高速铣削加工，加工中心型号：CMV-510AII；加工工件规格：250*200*25mm。原来用切削液进行循环润滑冷却，现在改为KS-2107微量润滑装置(3喷嘴，所用喷嘴为本公司生产节能喷嘴)和一种环保微量润滑油，结果如下表：
将上述实施例六制备的环保微量润滑剂应用于铝合金零件数控车床加工，车床型号：CJK-0620。原来用乳化液进行循环润滑冷却，现在改为KS-2106微量润滑装置(U型喷嘴，2个出液/气孔)和环保微量润滑油，结果如下表：
| 项目 | 传统润滑方式 | 微量润滑方式 |
| 加工一组零件所需时间 | 10分钟 | 10分钟 |
| 润滑剂消耗 | 10kg/天 | 0.15kg/天 |
| 工作现场 | 切削液到处流，现场脏乱 | 十分干净 |
Claims (16)
1.一种甘露醇脂肪酸磷酸酯，其特征在于：由包括以下组分的物质制备而成：甘露醇、脂肪酸、磷酸；
其中，所述甘露醇与脂肪酸的摩尔比为1：3-6；
所述磷酸有效成分占甘露醇与脂肪酸总重量的百分比为2-3％；
所述甘露醇脂肪酸磷酸酯的制造方法：由甘露醇、脂肪酸、磷酸进行酯化反应制备而成；
具体工艺步骤如下所示：
将甘露醇、脂肪酸、磷酸加入反应釜内，充入保护气转换出反应釜内空气，于180～220℃的反应温度下反应6-8小时；反应后减压排出水分，即为甘露醇脂肪酸磷酸酯。
2.如权利要求1所述的一种甘露醇脂肪酸磷酸酯，其特征在于：
所述脂肪酸选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种甘露醇脂肪酸磷酸酯，其特征在于：
所述脂肪酸选自正癸酸、月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、亚油酸、油酸、硬脂酸中的一种或几种。
4.一种环保微量润滑油，其特征在于：
由包含有如权利要求1-3任一所述的甘露醇脂肪酸磷酸酯的原料制造而成；
其中，所述甘露醇脂肪酸磷酸酯的占原料总质量的10-40％。
5.如权利要求4所述的一种环保微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比含量的组分制造而成：
甘露醇脂肪酸磷酸酯 10-40％；
多元醇酯 60-90％。
6.如权利要求4所述的一种环保微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比含量的组分制造而成：
7.如权利要求5或6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：
所述多元醇酯选自由多元醇与一元脂肪酸进行酯化反应后获得的合成酯中的一种或几种。
8.如权利要求5或6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：
所述多元醇酯选自三异辛酸甘油酯、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、季戊四醇四异辛酸酯，三月桂酸甘油酯、三羟甲基丙烷三月桂酸酯、季戊四醇四月桂酸酯、三油酸甘油酯、三羟甲基丙烷三油酸酯、季戊四醇四油酸酯、三棕榈酸甘油酯、三羟甲基丙烷三棕榈酸酯、季戊四醇四棕榈酸酯中的一种或几种。
9.如权利要求6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：
所述单酯选自由一元醇和一元脂肪酸制备而成的酯中的一种或几种。
10.如权利要求6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：所述单酯选自由天然油脂衍生的直链脂肪酸和一元低碳醇酯化反应得到的酯中的一种或几种。
11.如权利要求6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：所述单酯选自油酸甲酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、油酸丁酯中的一种或几种。
12.如权利要求6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：所述异构醇-选自碳原子数为10-20的异构醇中的一种或几种。
13.如权利要求6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：所述异构醇-选自碳原子数为12-16的异构醇中的一种或几种。
14.如权利要求6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：所述酰基肌氨酸选自月桂酰肌氨酸、肉豆蔻酰肌氨酸、油酰肌氨酸中的一种或几种。
15.如权利要求6所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：所述醇胺硼酸酯选自一乙醇胺硼酸酯、二乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或几种。
16.如权利要求4-15任一所述的一种环保微量润滑油的制备方法，其特征在于：将各组分置于搅拌器中在40-60℃下搅拌至完全透明，即为一种环保微量润滑油。
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