CN106833839A - 生物可降解齿轮油组合物及其制备方法 - Google Patents

生物可降解齿轮油组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种生物可降解齿轮油组合物及其制备方法，所述生物可降解齿轮油组合物包含以下组分：(a)基础油：85‑95％，优选为89‑93％；(b)金属钝化剂：0.5‑4％，优选为0.5‑3％；(c)抗氧剂：0.5‑4％，优选为0.5‑3％；(d)极压剂：2‑6％，优选为2‑5％；(e)粘度指数改进剂：1‑3％，优选为1.5‑3％；(f)抗泡剂：0.0015‑0.0080％，优选为0.0040‑0.0080％。本发明的生物可降解齿轮油组合物采用一定比例复配调制的可降解基础油具有优异协同作用，可以保持基础油的高性能，对添加剂的相容性能和敏感性，生产成本低，具有优异的生物降解性能。本发明提供的齿轮油组合物综合性能优异，具有优异的极压抗磨性能、氧化安定性能，可有效防止齿轮磨损或烧结，有效延长齿轮的寿命。

Description

生物可降解齿轮油组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑油技术领域，具体涉及一种生物可降解齿轮油组合物及其制备方法。
背景技术
进入21世纪的今天，节能和环保是人类社会的主旋律。“绿色”润滑油具有高的生物降解性能，低的生态毒性，是解决润滑油环境污染问题的可靠途径。在润滑领域中，研制可生物降解的润滑油仍然是科技工作面临的重大课题，其中基础油是影响润滑油生物降解性能的决定性因素。可生物降解润滑油的基础油主要有植物油、合成酯、聚α-烯烃(PAO)，聚乙二醇等，它们的理化性能各有特点。目前广泛应用的基础油多是植物油和合成酯。
中国专利公开号为CN105838488A公开了一种溶剂稀释型环保开式风电齿轮油组合物及其生产方法，其基础油为植物油基合成酯、矿物油中的一种以上。矿物油具有低温性能好、承载能力强、抗氧化性能好等的优点，但其生物降解能力较差。合成酯具有优良的氧化安定性、良好的粘温特性和优良的生物降解特性，在高级润滑油中广泛使用。但是，合成基础油的价格一直是推广使用的最大瓶颈问题。
中国专利公开号为CN104611103A公开了一种环保耐磨齿轮油，其基础油为菜籽油、大豆油棉籽油中的一种或几种复配植物油。然而，植物油具有良好的润滑性和可生物降解性，对环境没有不良影响，资源可再生和无毒等，价格仅为矿物油的1.5～3倍，但主要缺点是热氧化安定性和水解安定性均较差。齿轮油基础油热氧化安定性差,易造成油的质量变劣，使齿轮油腐蚀磨损。
齿轮油是一种十分有效并且应用广泛的润滑剂。经过半个多世纪的发展，使得润滑问题引起的机械故障降低，从而延长了机械设备的寿命。齿轮油的抗磨性能关系到工作部件是否正常以及稳定安全地运转，因此齿轮油的研究也多集中于抗磨性能。发展“绿色”摩擦学，提高润滑油的“绿色”含量，以满足润滑油工业未来市场发展的需要。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是提供一种与现有技术不同的生物可降解齿轮油，该齿轮油具有优异的减摩抗磨与氧化安定性能，良好的生物降解性能，符合可持续发展的经济增长模式。
本发明的另一个目的是提供一种上述齿轮油的制备方法。
用于解决问题的方案
本发明提供一种生物可降解齿轮油组合物，以所述齿轮油组合物总重量为100％计，包括以下组分：
(a)基础油：85-95％，优选为89-93％；
(b)金属钝化剂：0.5-4％，优选为0.5-3％；
(c)抗氧剂：0.5-4％，优选为0.5-3％；
(d)极压剂：2-6％，优选为2-5％；
(e)粘度指数改进剂：1-3％，优选为1.5-3％；
(f)抗泡剂：0.0015-0.0080％，优选为0.0040-0.0080％。
根据本发明的生物可降解齿轮油组合物，所述基础油(a)为菜籽油、多元醇酯和聚α烯烃的混合物；优选地，所述多元醇酯包括新戊基多元醇酯、己二酸二异辛酯和癸二酸异辛酯中的一种或两种，所述聚α烯烃包括PAO2或PAO4中的一种或两种；
根据本发明的生物可降解齿轮油组合物，以所述基础油(a)总质量为100％计，所述多元醇酯的含量为20％，所述菜籽油与所述聚α烯烃重量比为7.0:1.0-7.5:0.5，优选为7.5:0.5。
根据本发明的生物可降解齿轮油组合物，所述金属钝化剂(b)包括：苯三唑衍生物、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑中的一种或两种。
根据本发明的生物可降解齿轮油组合物，所述抗氧剂(c)包括：胺类抗氧剂、酚类抗氧剂中的一种或两种；优选地，所述胺类抗氧剂包括：对,对-二叔丁基二苯胺、丁基/辛基二苯胺、对,对-二异辛基二苯胺中的一种或两种；所述酚类抗氧剂包括：2,6-二叔丁基对甲酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫醚的一种或两种。
根据本发明的生物可降解齿轮油组合物，所述极压剂(d)包括：含硫添加剂硫化异丁烯、含硫添加剂氨基硫代酯、硫磷氮型添加剂硫代磷酸复酯胺盐、磷氮型添加剂磷之星的一种或两种。
根据本发明的生物可降解齿轮油组合物，所述粘度指数改进剂(e)包括：聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氢化苯乙烯双烯共聚物的一种或两种。
根据本发明的生物可降解齿轮油组合物，所述抗泡剂(f)为二甲基硅油、二甲基聚硅氧烷、氟硅氧烷、二乙基硅酸酯的一种或多种。
本发明还提供一种根据本发明的生物可降解齿轮油组合物的制备方法，包括将所述生物可降解齿轮油组合物的各组分混合的步骤。
发明的效果
在本发明所提供的生物可降解齿轮油组合物具有以下优点：(1)采用一定比例复配调制的可降解混合基础油具有优异协同作用，可以保持基础油的高性能，对添加剂的相容性能和敏感性，生产成本低；(2)优异的生物降解性能，本发明提供的生物可降解齿轮油组合物中含磷、含氮添加剂有利于微生物的繁殖和生长，可以进一步提高可生物降解基础油的生物降解性能；(3)综合性能优异，本发明提供的齿轮油组合物，具有优异的极压抗磨性能、氧化安定性能，可有效防止齿轮磨损或烧结，有效延长齿轮的寿命。
具体实施方式
本发明提供了一种生物可降解齿轮油组合物，以所述齿轮油组合物总重量为100％计，其包含以下组分：
(a)基础油：85-95％，优选为89-93％；
(b)金属钝化剂：0.5-4％，优选为0.5-3％；
(c)抗氧剂：0.5-4％，优选为0.5-3％；
(d)极压剂：2-6％，优选为2-5％；
(e)粘度指数改进剂：1-3％，优选为1.5-3％；
(f)抗泡剂：0.0015-0.0080％，优选为0.0040-0.0080％。
根据本发明提供的齿轮油组合物，其中所述(a)组分基础油为菜籽油、多元醇酯和聚α烯烃(PAO)的混合物；优选地，所述多元醇酯选自新戊基多元醇酯、己二酸二异辛酯和癸二酸异辛酯中的一种或两种，所述聚α烯烃选自PAO2或PAO4中的一种或两种。
以所述基础油总质量为100％计，其中所述多元醇酯重量比为20％，所述菜籽油与聚α烯烃重量比为7.0:1.0-7.5:0.5，优选为7.5:0.5。
所述菜籽油、多元醇酯与PAO三种油品各有其特点，如所述菜籽油的润滑性能好，抗磨性较好，无灰分，闪点大，易生物降解，且可以再生，对环境无害，但其氧化安定性差；所述多元醇酯具有良好的低温性能和热氧化稳定性，以及相溶性，缺点是水解稳定性差；所述聚α烯烃(PAO)的润滑性不如植物油与合成酯，但其粘度指数高，热氧化安定性及低温启动性好。三者复配具有优异协同作用，可以保持各类基础油的高性能，同时降低了润滑成本。此外，所述合成酯具有很强的极性，合成酯分子与添加剂的分子相溶在一起，组成分子团，可以均匀地分布在所述菜籽油和PAO中，进而保障复配的基础油对添加剂有较高的相容性和感受性。
根据本发明提供的齿轮油组合物，其中所述(b)组分金属钝化剂为苯三唑衍生物、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑中的一种或多种。
根据本发明提供的齿轮油组合物，其中所述抗氧剂(c)包括：胺类抗氧剂、酚类抗氧剂中的一种或两种；优选地，所述胺类抗氧剂包括：对，对-二叔丁基二苯胺、丁基/辛基二苯胺、对，对-二异辛基二苯胺中的一种或两种；所述酚类抗氧剂包括：2,6-二叔丁基对甲酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫醚的一种或两种。
根据本发明提供的齿轮油组合物，其中所述(d)组分极压剂选自含硫添加剂硫化异丁烯、含硫添加剂氨基硫代酯、硫磷氮型添加剂硫代磷酸复酯胺盐、磷氮型添加剂磷之星的一种或两种。
润滑油的生物降解性能主要取决于基础油的生物降解性能，但添加剂的加入同样会影响到基础油的降解能力。所述极压剂为含N、P元素的添加剂，能提供有利于微生物繁殖的养分，可提高润滑油的生物降解性。
根据本发明提供的齿轮油组合物，其中所述(e)组分粘度指数改进剂为聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氢化苯乙烯双烯共聚物的一种或两种。
根据本发明提供的齿轮油组合物，其中所述(f)组分抗泡剂为二甲基硅油、二甲基聚硅氧烷、氟硅氧烷、二乙基硅酸酯的一种或多种。
本发明还提供了齿轮油组合物的制备方法，其包括将(a)组分、(b)组分、(c)组分、(d)组分、(e)组分和(f)组分加入到带搅拌的容器中，于20-60℃下搅拌至均匀透明。
实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围，实施例中“份”是指“质量份”。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
取92.996重量份调配基础油，其中菜仔油(西安嘉里油脂工业有限公司，下同)：新戊基多元醇酯(山东瑞捷新材料有限公司，牌号：NPE-2，下同)：PAO2(shell公司，下同)的重量比为75:20:5，加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温在40℃，再依次将3份苯三唑衍生物T551(锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同)、0.5份丁基/辛基二苯胺IRGANOXL57(德国BASF，下同)、2份硫化异丁烯T321(锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同)，1.5份聚甲基丙烯酸酯(上海和氏璧化工有限公司，下同)，0.004份二甲基硅油T901(锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同)，加入到调和釜中，20℃开始搅拌至混合物全部溶解，均匀透明，得到生物可降解齿轮油组合物Ⅰ。
对比例1
取92.996重量份调配基础油，其中菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比为75:20:5，加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温在40℃，再依次将3份苯三唑衍生物、0.5份丁基/辛基二苯胺、2份亚磷酸二正丁酯T304(山东淄博惠华化工有限公司)，1.5份聚甲基丙烯酸酯，0.004份二甲基硅油，加入到调和釜中，20℃开始搅拌至混合物全部溶解，均匀透明，得到生物可降解齿轮油组合物Ⅱ。
对比例2
取94.996重量份调配基础油，其中菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比为75:20:5，加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温在40℃，再依次将0.5份丁基/辛基二苯胺、3份硫化异丁烯，1.5份聚甲基丙烯酸酯，0.004份二甲基硅油，加入到调和釜中，20℃开始搅拌至混合物全部溶解，均匀透明，得到生物可降解齿轮油组合物Ⅲ。
对比例3
除了将实施例1中基础油菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比换为65:30:5以外，按照与实施例1相同的方法，得到生物可降解齿轮油组合物Ⅳ。
对比例4
除了将实施例1中基础油菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比换为60:20:20以外，按照与实施例1相同的方法，得到生物可降解齿轮油组合物Ⅴ。
实施例2
取90.492重量份调配基础油，其中菜籽油：新戊基多元醇酯：PAO4的重量比为75:20:5，加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温在40℃，再依次将0.5份苯三唑衍生物、3份对,对-二异辛基二苯胺(美国Vanderbilt公司，牌号：VANLUBE 81，下同)、3份磷之星P120(锦州康泰润滑油添加剂有限公司)，3份聚甲基丙烯酸酯，0.008份二甲基硅油，加入到调和釜中，20℃开始搅拌至混合物全部溶解，均匀透明，得到生物可降解齿轮油组合物Ⅵ。
实施例3
取88.996重量份调配基础油，其中菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比为75:20:5，加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温在40℃，再依次将1.5份2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑T561(锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同)、2份丁基/辛基二苯胺、5份硫化异丁烯，2.5份聚甲基丙烯酸酯，0.004份二甲基硅油，加入到调和釜中，20℃开始搅拌至混合物全部溶解，均匀透明，得到生物可降解齿轮油组合物Ⅶ。
获得的生物可降解齿轮油组合物Ⅰ-Ⅶ，经测试结果如表1所示：
表1
表1数据结果表明：组合物Ⅰ、Ⅵ和Ⅶ表现出良好的抗磨减摩性能、氧化安定性能，且对铜片无腐蚀。由对比例1制备出的组合物Ⅱ采用不在本发明所述极压润滑剂范围内的极压剂亚磷酸二正丁酯，其极压性能(PB值和PD值)相对于组合物Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ有所下降，即进一步说明：本发明所述含极压剂与其他组分配伍性良好，能够最大效率的发挥作用，使齿轮油组合物的综合性能能够达到最优。组合物Ⅲ相对组合物Ⅰ氧化安定性能有所下降，说明金属钝化剂苯三唑衍生物与抗氧剂丁基/辛基二苯胺有一定的配伍协同作用。组合物Ⅳ和Ⅴ中基础油的添加比例不在本发明范围内，相对组合物Ⅰ，组合物Ⅳ和Ⅴ的粘度指数和生物降解性有所下降，当组合物Ⅴ中PAO2的含量有所增加时，由于PAO的润滑性不如菜籽油和合成酯，进而组合物Ⅶ中润滑性能进一步下降。

Claims (8)

1.一种生物可降解齿轮油组合物，其特征在于，以所述齿轮油组合物总重量为100％计，包括以下组分：
(a)基础油：85-95％，优选为89-93％；
(b)金属钝化剂：0.5-4％，优选为0.5-3％；
(c)抗氧剂：0.5-4％，优选为0.5-3％；
(d)极压剂：2-6％，优选为2-5％；
(e)粘度指数改进剂：1-3％，优选为1.5-3％；
(f)抗泡剂：0.0015-0.0080％，优选为0.0040-0.0080％。
2.根据权利要求1所述的生物可降解齿轮油组合物，其特征在于，所述基础油(a)为菜籽油、多元醇酯和聚α烯烃的混合物；优选地，所述多元醇酯包括新戊基多元醇酯、己二酸二异辛酯和癸二酸异辛酯中的一种或两种，所述聚α烯烃包括PAO2或PAO4中的一种或两种；
以所述基础油(a)总质量为100％计，所述多元醇酯的含量为20％，所述菜籽油与所述聚α烯烃重量比为7.0:1.0-7.5:0.5，优选为7.5:0.5。
3.根据权利要求1或2任一项所述的生物可降解齿轮油组合物，其特征在于，所述金属钝化剂(b)包括：苯三唑衍生物、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑中的一种或两种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的生物可降解齿轮油组合物，其特征在于，所述抗氧剂(c)包括：胺类抗氧剂、酚类抗氧剂中的一种或两种；优选地，所述胺类抗氧剂包括：对，对-二叔丁基二苯胺、丁基/辛基二苯胺、对，对-二异辛基二苯胺中的一种或两种；所述酚类抗氧剂包括：2,6-二叔丁基对甲酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)硫醚的一种或两种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的生物可降解齿轮油组合物，其特征在于，所述极压剂(d)包括：含硫添加剂硫化异丁烯、含硫添加剂氨基硫代酯、硫磷氮型添加剂硫代磷酸复酯胺盐、磷氮型添加剂磷之星的一种或两种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的生物可降解齿轮油组合物，其特征在于，所述粘度指数改进剂(e)包括：聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氢化苯乙烯双烯共聚物的一种或两种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的生物可降解齿轮油组合物，其特征在于，所述抗泡剂(f)为二甲基硅油、二甲基聚硅氧烷、氟硅氧烷、二乙基硅酸酯的一种或多种。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的生物可降解齿轮油组合物的制备方法，其特征在于，包括将所述生物可降解齿轮油组合物的各组分混合的步骤。
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