CN106753688A - 一种可生物降解电链锯专用链条油 - Google Patents

一种可生物降解电链锯专用链条油 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可生物降解电链锯专用链条油，其中包括功能补强剂0.5％‑2.0％、特丁基对苯二酚1.0％‑2.0％、聚甲基丙烯酸酯5％‑20％，余量为可生物降解型基础油。本发明涉及的电链锯链条专用润滑油40℃运动粘度为60‑220mm2/s，高度的粘着性可以防止其从链条和链齿轮上被甩脱而减少设备磨损，本发明区别于传统石油基产品，是可生物降解、对环境无害的环保型润滑油。

Description

一种可生物降解电链锯专用链条油
技术领域
本发明属于链条油领域，尤其是涉及一种可生物降解电链锯专用链条油。
背景技术
石油基润滑油存在生物降解性差、生态毒性高、对环境污染大的严重缺陷，已不能适应人类保护环境的迫切需要。近年来，随着人类环保意识的不断增强，石油基润滑油造成的环境污染已受到普遍关注，润滑油绿色化的呼声越发高涨，许多国家都纷纷开展了可生物降解润滑剂的开发与应用研究。
链条油在使用中主要起润滑、冷却和清洁作用。在森林开采或木材加工过程中，会大量使用链锯链条油，把它加到高速运转的链条上，会经锯屑吸附带走，从而直接排放到环境中。据不完全统计，德国每年渗透到土壤中的链条油高达5000吨，对环境的污染引起了政府与公众的高度重视。因此，德国要求所有开放式链条油必须是可生物降解型润滑油。除德国以外，欧洲各国也相继立法鼓励使用可生物降解型润滑油。随着社会进步及市场经济的发展，迫切需要一种可生物降解、性能优异的电链锯链条润滑油。
中国专利(申请号201310349956.8)公开了一种合成高温链条油，该链条油的工作温度基本都在200℃以上，该链条油不可生物降解。而与高温链条油不同，电链锯链条油的使用环境是常温，且用于不同设备的润滑，属于两种不同类型的润滑油。
发明内容
本发明的目的是提出一种可生物降解电链锯专用链条油，该油品的优点是可生物降解，对环境友好；润滑性能优异，可使链条平稳运行；高度的粘着性(吸附性)可以防止润滑油从链条和链齿轮上被甩脱而减少设备磨损，延长链条使用寿命。
本发明采用的技术方案是：一种功能补强剂，功能补强剂具有较好的油溶性、热稳定性、极压抗磨性和铜腐蚀抑制性。
功能补强剂由2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚制备所得。
功能补强剂的制备方法为：将2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚按比例加入到溶剂中，控制反应条件进行反应，反应完成后进行精制，获得产物为功能补强剂。
优选的，缩水甘油醚选自辛基缩水甘油醚、壬基缩水甘油醚、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中的一种或几种。
优选的，制备过程中控制反应条件进行反应具体是指控制反应温度为50-200℃，反应时间为1-6h。
优选的，制备功能补强剂反应过程通入保护气，保护气为惰性气体或氮气，优选为氮气。
优选的，2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与环氧化合物的当量比为1:2-6。
优选的，溶剂为异丙醇、丁醇、石油醚、甲苯、二甲苯、环己烷、溶剂油中的一种。
一种添加功能补强剂的可生物降解电链锯专用链条油。
链条油包括功能补强剂，防交联剂，高粘度稠化剂和可生物降解型基础油。
链条油包括如下百分含量的组分；功能补强剂0.5％-2.0％、防交联剂1.0％-2.0％、高粘度稠化剂5％-20％，余量为可生物降解型基础油。
优选的，防交联剂为特丁基对苯二酚。
优选的，高粘度稠化剂为聚甲基丙烯酸酯。
优选的，可生物降解型基础油为三羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯中的一种或两种混合物。
可生物降解电链锯专用链条油制备方法，制备步骤如下：
步骤一：将防交联剂加入到少量可生物降解型基础油中，加热溶解，搅拌均匀；
步骤二：加入高粘度稠化剂、功能补强剂和剩余部分可生物降解型基础油，加热并搅拌混合均匀，获得链条油。
优选的，步骤二中的加热温度为55-75℃。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明制备的电链锯专用链条油具有优良的生物降解性，即使泄漏到环境中，也会在微生物作用下分解，不会造成环境污染。高度的粘着性可以防止其从链条和链齿轮上被甩脱而减少设备磨损。
具体实施方式
下面对本发明的一个实施例做出说明。
本发明涉及一种可生物降解电链锯专用链条油及制备方法，这种链条油由功能补强剂，防交联剂，高粘度稠化剂和可生物降解型基础油混合制成，各组分百分含量为：功能补强剂0.5％-2.0％、防交联剂1.0％-2.0％、高粘度稠化剂5％-20％，余量(76％-93.5％)为可生物降解型基础油。
其中防交联剂为特丁基对苯二酚，该产品熔点为126.5-128.5℃，重金属含量≤10ppm，砷≤3ppm，并且特丁基对苯二酚具有防止油品交联，抗氧化作用，同时具有防腐作用；可适当抑制病菌、霉菌等微生物生长，防止可生物降解链条油储存放置时发生腐败，延长油品使用寿命。
其中高粘度稠化剂为聚甲基丙烯酸酯，添加的稠化剂粘均分子量应为7万-24万，酸值应不大于0.5mg KOH/g，柴油喷嘴剪切稳定性指数不大于30％。采用聚甲基丙烯酸酯作为稠化剂能够具有与基础油很好的相容性，可以增加油品的运动粘度，改进油品的粘度指数，并降低油品的倾点。
添加的可生物降解型基础油采用三羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯中的一种或两种混合物，所选基础油40℃运动粘度为40-80mm2/s，粘度指数不低于180，酸值不大于1mg KOH/g，倾点不大于-20℃。粘度过低会造成油膜厚度小，粘度过高会影响油品的渗透性，酸值大会加速油品老化，且有腐蚀设备的风险，倾点过高不利于寒冷地区使用，选取上述指数范围的基础油才能有效提高链条油品质，增加链条油的使用范围。
添加的功能补强剂应具有较好的油溶性、热稳定性、极压抗磨性和铜腐蚀抑制性，本发明法案采用一种由2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚制备所得功能补强剂。制备方法为：将2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚按比例加入到溶剂中，控制反应温度为50-200℃，反应时间为1-6h，反应完成后进行精制，获得产物为功能补强剂。
反应过程可以加入催化剂，催化剂可以选用强酸催化剂、弱酸催化剂、路易斯酸性催化剂、金属氧化物、烷氧基金属催化剂以及固体酸、杂多酸、分子筛、离子交换树脂催化剂等，其中强酸催化剂可选用硫酸、磷酸、甲磺酸等；弱酸催化剂可选用如对甲苯磺酸、萘磺酸等；路易斯酸性催化剂可选用如氯化铝、辛酸锡等；金属氧化物可选用如氧化锌、氧化铝；烷氧基金属催化剂可选用如钛酸酯、锆酸酯等。制备功能补强剂过程也可以不添加催化剂，本方案应用于工业生产，为后期精制加工、以及经济性的观点考虑，优先选用不使用催化剂的方案。
功能补强剂的制备过程中，为了保护产物不受高温分解，可以通入保护气，保护气选择惰性气体或氮气，从保护力度和经济效益等因素综合考虑，优选氮气作为保护气。
2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚的反应是在缩水甘油醚过量的条件下进行，缩水甘油醚过量有利于2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑完全反应，但从经济性和实际应用需求，需要脱出未反应的缩水甘油醚，相应的增加了成本。因此，2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚的当量比优选为1:2-6。
其中缩水甘油醚选自辛基缩水甘油醚、壬基缩水甘油醚、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中的一种或几种。溶剂为异丙醇、丁醇、石油醚、甲苯、二甲苯、环己烷、溶剂油中的一种。
反应完成后，需要对产物进行精制，具体为采用蒸馏或者减压蒸馏的方式除去溶剂及未反应的环氧化合物，并加入硅藻土吸附精制并过滤，得到精制产物，获得的精制产物作为功能补强剂可以添加到电链锯链条油中。
可生物降解电链锯专用链条油制备方法，制备步骤如下：
步骤一：将防交联剂加入到少量可生物降解型基础油中，加热溶解，搅拌均匀；
步骤二：加入高粘度稠化剂、功能补强剂和剩余部分可生物降解型基础油，加热并搅拌混合均匀，获得链条油。
具体制备方法如下：
1)先将特丁基对苯二酚加入到部分可生物降解型基础油中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中；
2)再按比例加入剩余可生物降解型基础油、聚甲基丙烯酸酯及制得的功能补强剂，加热温度为55-75℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，将获得的产物分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
制备获得的电链锯专用链条油的40℃运动粘度为60-220mm2/s，可以根据需要调配粘度级别，优选80mm2/s及150mm2/s两个粘度级别。
实施例1
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及15ml的异丙醇，采用氮气保护，用恒压漏斗向烧瓶中滴加56g的2-乙基己基缩水甘油醚，水浴控温，使其温度恒温在120℃左右；待2-乙基己基缩水甘油醚滴加完，该温度下保温2h至反应完成；然后减压蒸馏除去异丙醇和未反应的2-乙基己基缩水甘油醚，然后加入1g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂0.5％、特丁基对苯二酚1.0％、聚甲基丙烯酸酯5％，三羟甲基丙烷油酸酯93.5％，按照如下方法进行制备：
1先将特丁基对苯二酚加入到部分三羟甲基丙烷油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和剩余三羟甲基丙烷油酸酯加入调和釜中，加热到55℃，搅拌混合均匀后冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
实施例2
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及15ml的丁醇，用恒压漏斗向烧瓶中滴加30g的辛基缩水甘油醚，水浴控温，使其温度恒温在50℃左右。待辛基缩水甘油醚滴加完，在该温度下保温1h至反应完成。然后减压蒸馏除去丁醇和未反应的辛基缩水甘油醚，然后加入1g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂0.5％、特丁基对苯二酚1.0％、聚甲基丙烯酸酯5％，季戊四醇油酸酯93.5％，按照如下方法进行制备：
1)先将特丁基对苯二酚加入到部分季戊四醇油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和剩余季戊四醇油酸酯加入调和釜中，加热温度为75℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
实施例3
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及15ml的石油醚，采用氮气保护，用恒压漏斗向烧瓶中滴加60g的壬基缩水甘油醚，水浴控温，使其温度恒温在100℃左右。待壬基缩水甘油醚滴加完，该温度下保温3h至反应完成。然后减压蒸馏除去石油醚和未反应的壬基缩水甘油醚，然后加入1g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂1.5％、特丁基对苯二酚1.5％、聚甲基丙烯酸酯10％，三羟甲基丙烷油酸酯87％，按照如下方法进行制备：
1)先将特丁基对苯二酚加入到部分三羟甲基丙烷油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和剩余三羟甲基丙烷油酸酯加入调和釜中，加热温度为70℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
实施例4
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、20ml的二甲苯和2g催化剂氧化铝，采用惰性气体作为保护气，用恒压漏斗向烧瓶中滴加80g的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混合物，水浴控温，使其温度恒温在200℃左右。待混合物滴加完，在该温度下保温5h至反应完成。然后减压蒸馏除去二甲苯和未反应的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混合物，然后加入1.5g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂2％、特丁基对苯二酚2％、聚甲基丙烯酸酯20％，三羟甲基丙烷油酸酯76％，按照如下方法进行制备：
1)先将特丁基对苯二酚加入到部分三羟甲基丙烷油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和剩余三羟甲基丙烷油酸酯加入调和釜中，加热温度为75℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
实施例5
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及20ml的甲苯，采用氮气保护，用恒压漏斗向烧瓶中滴加45g的癸基缩水甘油醚，水浴控温，使其温度恒温在170℃左右。待癸基缩水甘油醚滴加完，该温度下保温6h至反应完成。然后减压蒸馏除去甲苯和未反应的癸基缩水甘油醚，然后加入1.5g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂1.2％、特丁基对苯二酚1.5％、聚甲基丙烯酸酯12％，三羟甲基丙烷油酸酯85.3％，按照如下方法进行制备：
1)先将特丁基对苯二酚加入到部分三羟甲基丙烷油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和剩余三羟甲基丙烷油酸酯加入调和釜中，加热温度为72℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
实施例6
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及15ml的环己烷，采用氮气保护，用恒压漏斗向烧瓶中滴加60g的十一烷基缩水甘油醚，水浴控温，使其温度恒温在75℃左右。待十一烷基缩水甘油醚滴加完，该温度下保温4h至反应完成。然后减压蒸馏除去环己烷和未反应的十一烷基缩水甘油醚，然后加入2g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂1.5％、特丁基对苯二酚1.8％、聚甲基丙烯酸酯15％，三羟甲基丙烷油酸酯81.7％，按照如下方法进行制备：
1)先将特丁基对苯二酚加入到部分三羟甲基丙烷油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和剩余三羟甲基丙烷油酸酯加入调和釜中，加热温度为65℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
实施例7
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及15ml的溶剂油，采用氮气保护，用恒压漏斗向烧瓶中滴加65g的十二烷基缩水甘油醚，水浴控温，使其温度恒温在70℃左右。待十二烷基缩水甘油醚滴加完，该温度下保温4h至反应完成。然后减压蒸馏除去溶剂油和未反应的十二烷基缩水甘油醚，然后加入2g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂1.5％、特丁基对苯二酚1.8％、聚甲基丙烯酸酯15％、三羟甲基丙烷油酸酯40％、季戊四醇油酸酯41.7％，按照如下方法进行制备：
1)先将特丁基对苯二酚加入到40％三羟甲基丙烷油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和41.7％季戊四醇油酸酯加入调和釜中，加热温度为65℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
实施例8
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及15ml的异丙醇，采用氮气保护，用恒压漏斗向烧瓶中滴加75g的十三烷基缩水甘油醚，水浴控温，使其温度恒温在75℃左右。待十三烷基缩水甘油醚滴加完，该温度下保温4h至反应完成。然后减压蒸馏除去异丙醇和未反应的十三烷基缩水甘油醚，然后加入2g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂1％、特丁基对苯二酚1.5％、聚甲基丙烯酸酯8％，三羟甲基丙烷油酸酯89.5％，按照如下方法进行制备：
1)先将特丁基对苯二酚加入到部分三羟甲基丙烷油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和剩余三羟甲基丙烷油酸酯加入调和釜中，加热温度为65℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
实施例9
功能补强剂的制备：
250ml烧瓶中加入15g的2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及20ml的二甲苯，采用氮气保护，用恒压漏斗向烧瓶中滴加90g的十四烷基缩水甘油醚，水浴控温，使其温度恒温在125℃左右。待十四烷基缩水甘油醚滴加完，该温度下保温3h至反应完成。然后减压蒸馏除去二甲苯和未反应的十四烷基缩水甘油醚，然后加入2g硅藻土搅拌，趁热减压抽滤，得到澄清的橘红色液体即为功能补强剂。
取功能补强剂2％、特丁基对苯二酚1％、聚甲基丙烯酸酯5％，季戊四醇油酸酯92％，按照如下方法进行制备：
1)先将特丁基对苯二酚加入到部分季戊四醇油酸酯中，加热溶解，投入到带搅拌器的调和釜中搅拌均匀；
2)再将聚甲基丙烯酸酯、功能补强剂和剩余季戊四醇油酸酯加入调和釜中，加热温度为65℃，搅拌混合均匀，冷却到室温，获得的产物通过分析检测，得到合格的电链锯专用链条油。
表1实施例检测结果
由以上发明实例可以看出，该链条油均满足技术指标要求，具有良好的粘温性能及润滑性，可满足电链锯链条的使用要求，延长设备使用寿命。该实例链条油的生物降解率均大于67％，具有较佳的生物降解性，环境友好。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述的实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功能补强剂，其特征在于：由2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚制备所得。
2.根据权利要求1所述的一种功能补强剂，其特征在于：所述功能补强剂的制备方法如下：将2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚按比例加入到溶剂中，控制反应条件进行反应，反应完成后进行精制，获得产物为所述功能补强剂。
3.根据权利要求2所述的一种功能补强剂，其特征在于：所述缩水甘油醚选自辛基缩水甘油醚、壬基缩水甘油醚、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中的一种或几种。
4.根据权利要求2或3所述的一种功能补强剂，其特征在于：制备过程中控制反应条件进行反应具体是指控制反应温度为50-200℃，反应时间为1-6h。
5.根据权利要求2或3所述的一种功能补强剂，其特征在于：制备所述功能补强剂反应过程通入保护气，所述保护气为惰性气体或氮气，优选为氮气。
6.根据权利要求2或3所述的一种功能补强剂，其特征在于：2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑与缩水甘油醚的当量比为1:2-6。
7.一种添加权利要求1-6中任一所述功能补强剂的可生物降解电链锯专用链条油，其特征在于：还包括防交联剂，高粘度稠化剂和可生物降解型基础油。
8.根据权利要求7所述的可生物降解电链锯专用链条油，其特征在于：包括如下百分含量的组分；功能补强剂0.5％-2.0％、防交联剂1.0％-2.0％、高粘度稠化剂5％-20％，余量为可生物降解型基础油。
9.根据权利要求7或8所述的可生物降解电链锯专用链条油，其特征在于：所述防交联剂为特丁基对苯二酚，所述高粘度稠化剂为聚甲基丙烯酸酯，所述可生物降解型基础油为三羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯中的一种或两种混合物。
10.制备权利要求7-9任一所述可生物降解电链锯专用链条油的方法，其特征在于：制备步骤如下：
步骤一：将防交联剂加入到部分可生物降解型基础油中，加热溶解，搅拌均匀；
步骤二：加入高粘度稠化剂、功能补强剂和剩余部分可生物降解型基础油，加热并搅拌混合均匀，获得链条油。
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