CN106833840A - 多级抗磨液压油组合物及其制备方法 - Google Patents

多级抗磨液压油组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多级抗磨液压油组合物及其制备方法。以所述多级抗磨液压油组合物总重量为100％计，包括以下组分：(a)Ⅲ类加氢异构基础油85‑95％，优选为88‑93％；(b)粘度指数改进剂：3‑5％，优选为3‑4.5％；(c)抗氧剂：0.5‑4％，优选为1.5‑3％；(d)极压抗磨剂：0.5‑5％，优选为0.5‑2％；(e)抗泡剂：0.002‑0.020％，优选为0.005‑0.015％；(f)清净分散剂：0.5‑4％，优选为1‑3％。本发明产品综合性能较高、成本低，具有良好的粘温性能、低温流动性和氧化安定性能；同时采用兼有流体润滑与固体润滑的双重优点的纳米二氧化钛与二烷基二硫代磷酸盐复配，使本发明产品具有良好的承载能力和抗磨性；此外，使用本发明产品可减少换油次数，提高液压机械的工作效率，达到节能环保的目的。

Description

多级抗磨液压油组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于液压油领域；具体涉及一种多级抗磨液压油组合物及其制备方法。
背景技术
液压传动是以受压液体作为工作介质进行动力(或能量)的转换、传递、控制与分配的液体传动，在机械的传动、控制系统中，特别是随着各种液压元件的标准化和系列化，液压技术在工程机械、机械制造、农业机械、航空航天等行业得到广泛的应用。然而，液压机械作业环境的多变性，给液压油带来了很大的挑战。液压油如果可以承受高压高温、温度变化、恶劣环境的考验，需要有优良的粘温性能和较高的承载能力，保证机械的工作效率和使用寿命。
随着液压技术的创新和发展，节能已成为液压系统的重要研究课题之一。一种多级液压油可以代替两种甚至几种普通液压油，减少了油品的使用种类。据理论计算，使用多级液压油，夏季可以节能4.8％，冬季高达20.1％，多级液压油开启了我国液压机械节能环保的新途径。
目前，多级液压油研究面临的挑战：(1)粘度与倾点的冲突，烃类化合物分子量越高，其分子间作用力越大，粘度越高，但是倾点随之增加，低温流动性能较差。(2)氧化安定性能和倾点的冲突，分子量相近的烃类化合物，链烷烃氧化安定性能较好，但其倾点较高；环烷烃和芳烃类低温流动性好，但氧化安定性能不足。(3)减少液压油中极压抗磨剂的添加量和保持液压油高承载能力之间的冲突。因此，研制高性能且成本低的多级抗磨液压油，也是现在多级液压油研究存在的一个极大的挑战。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种多级抗磨液压油组合物及其制备方法。该多级抗磨液压油组合物的制备方法简单，综合性能优异，成本低，可应用于液压机械作业环境多变的工况。
用于解决问题的方案
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物，以所述液压油组合物总重量为100％计，包含以下组分:
(a)Ⅲ类加氢异构基础油：85-95％，优选为88-93％；
(b)粘度指数改进剂：3-5％，优选为3-4.5％；
(c)抗氧剂：0.5-4％，优选为1.5-3％；
(d)极压抗磨剂：0.5-5％，优选为0.5-2％；
(e)抗泡剂：0.002-0.020％，优选为0.005-0.015％；
(f)清净分散剂：0.5-4％，优选为1-3％。
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物，所述Ⅲ类加氢异构基础油(a)链烷烃含量为78.5-82.5％，具体地包括：70N、100N、150N或250N中的一种或两种以上的组合，优选为150N或250N中的一种或两种。
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物，所述粘度指数改进剂(b)包括：聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氢化苯乙烯双烯共聚物中的一种或多种；优选为聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯中的一种或两种，优选地，所述粘度指数改进剂聚异丁烯与聚甲基丙烯酸酯的质量比不大于1:2。
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物，所述抗氧剂(c)包括：二烷基二硫代磷酸盐、酚类抗氧剂中的一种或两种；优选地，所述二烷基二硫代磷酸盐包括：二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸硫化氧钼、二烷基二硫代磷酸铜中的一种或两种；优选地，所述酚类抗氧剂包括：2-叔丁基酚、2,4-二叔丁基酚、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基-4-烷基酚、2,6-二叔丁基-4-烷氧基酚中的一种或多种。
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物，所述极压抗磨剂(d)包含：纳米二氧化钛和二烷基二硫代磷酸盐；优选地，所述纳米二氧化钛和二烷基二硫代磷酸盐的质量比为1:3-3:1，优选为1:2-2:1。所述纳米二氧化钛的粒径范围不大于100nm，优选不大于50nm。
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物，所述抗泡剂(e)为一种硅型抗泡剂和非硅型抗泡剂的复合物。
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物，所述清净分散剂(f)为低碱值石油磺酸钙或聚异丁烯双丁二酰亚胺中的一种或两种。
本发明还提供一种根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物的制备方法，包括将所述组合物的各组分混合的步骤。
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将基础油加入到反应釜中，加热到50℃-60℃，再依次序添加粘度调节剂、抗氧剂、清净分散剂，搅拌均匀并保温1小时；
(2)然后加入极压抗磨剂，并快速搅拌使其均匀分散；
(3)加入复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到成品的组合物。
发明的有益效果
本发明产品综合性能较高、成本低，具有良好的粘温性能、低温流动性和氧化安定性能；同时采用兼有流体润滑(微轴承作用)与固体润滑的双重优点的纳米二氧化钛与二烷基二硫代磷酸盐复配，使本发明产品具有良好的承载能力和抗磨性；此外，使用本发明产品可减少换油次数，提高液压机械的工作效率，达到节能环保的目的。
具体实施方式
本发明提供了一种多级抗磨液压油组合物，以所述多级抗磨液压油组合物总重量为100％计，包含以下组分：
(a)Ⅲ类加氢异构基础油：85-95％，优选为88-93％；
(b)粘度指数改进剂：3-5％，优选为3-4.5％；
(c)抗氧剂：0.5-4％，优选为1.5-3％；
(d)极压抗磨剂：0.5-5％，优选为0.5-2％；
(e)抗泡剂：0.002-0.020％，优选为0.005-0.015％；
(f)清净分散剂：0.5-4％，优选为1-3％。
根据本发明的多级抗磨液压油组合物，所述Ⅲ类加氢异构基础油(a)，链烷烃含量为78.5-82.5％，具体地包括：70N、100N、150N或250N中的一种或两种以上的组合，优选为150N或250N中的一种或两种。
根据本发明的多级抗磨液压油组合物，所述Ⅲ类加氢异构基础油具有较高的粘度指数，氧化安定性能比较稳定。进一步地，所述加氢异构Ⅲ类基础油链烷烃含量较高，与本发明所述长链状粘度指数改进剂分子间吸引力作用点较多。因此，粘度指数改进剂可有效地改变石蜡(Ⅲ类加氢异构基础油并未深度脱蜡，仍含有大量石蜡分子)结晶的生长方向和形状，进而起到降凝的作用。此外，相对于Ⅲ类基础油，合成油聚a烯烃虽然能够满足低凝液压油的高闪点、低倾点和低温流动性的要求，但聚a烯烃的价格高，边界润滑性差，在低温液压油应用中受到限制。
根据本发明的多级抗磨液压油组合物，所述粘度指数改进剂(b)为聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氢化苯乙烯双烯共聚物中的一种或多种；优选为聚异丁烯或聚甲基丙烯酸酯中的一种或两种；优选地，所述粘度指数改进剂聚异丁烯与聚甲基丙烯酸酯的质量比不大于1:2。
根据本发明的多级抗磨液压油组合物，所述抗氧剂(c)为二烷基二硫代磷酸盐、酚类抗氧剂中的一种或两种；优选地，所述二烷基二硫代磷酸盐包括：二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸硫化氧钼、二烷基二硫代磷酸铜中的一种或两种；优选地，所述酚类抗氧剂包括：2-叔丁基酚、2,4-二叔丁基酚、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基-4-烷基酚、2,6-二叔丁基-4-烷氧基酚中的一种或多种。两者复配使用在分解氢过氧化物的同时减慢自由基的链传递，提高液压油的抗氧化性能，减少抗氧剂的使用量。
根据本发明的多级抗磨液压油组合物，所述极压抗磨剂(d)为纳米二氧化钛和二烷基二硫代磷酸盐。所述纳米二氧化钛和二烷基二硫代磷酸盐的质量比为1:3-3:1，优选为1:2-2:1。所述纳米二氧化钛的粒径范围不大于100nm，优选不大于50nm。。
二烷基二硫代磷酸盐是一种有抗氧化、抗磨损及抗腐蚀等优异性能的多效润滑油添加剂，二烷基二硫代磷酸盐极压膜有效的提高油品的承载能力。纳米二氧化钛为球形，可以起到“微轴承”的作用，在机械负荷的作用下，填充工作表面的微坑和损伤部分，起到自修复功能，使摩擦表面始终处于较为平整的状态。纳米二氧化钛和二烷基二硫代磷酸盐极压抗磨剂复配使用可以全面改善油品的摩擦性能。
根据本发明的多级抗磨液压油组合物，所述抗泡剂(e)为一种硅型抗泡剂和非硅型抗泡剂的复合物，其主要成分为二甲基硅油和聚甲基丙烯酸酯，该抗泡剂与各种添加剂配伍性好，对油品空气释放值影响小，对加入方法不敏感，使用方便。
根据本发明所述的多级抗磨液压油组合物，所述清净分散剂为低碱值石油磺酸钙或聚异丁烯双丁二酰亚胺中的一种或两种。
本发明还提供一种上述多级抗磨液压油的制备方法，步骤如下：
(1)将基础油加入到反应釜中，加热到50℃-60℃，再依次序添加粘度调节剂、抗氧剂、清净分散剂，搅拌均匀并保温1小时；
(2)然后加入极压抗磨剂，并快速搅拌使其均匀分散；
(3)加入复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到成品的组合物。
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
将88.485份150N(韩国双龙石油化工有限公司，牌号：Ultra-S6，下同)加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯(上海和氏璧化工有限公司，下同)、1.5份聚异丁烯(上海道普化学国际贸易有限公司，下同),1份二烷基二硫代磷酸锌(路博润兰炼有限公司，下同)、2份2,6-二叔丁基对甲酚(VanderbiltChemicals，牌号：VANLUBE PCX，下同)、3.0份低碱值石油磺酸钙(锦州市润达化工有限责任公司，牌号：T101，下同)，搅拌均匀并保温1小时。然后加入1.0份纳米二氧化钛(上海欢钛化工有限公司，50nm，下同)，并快速搅拌使其均匀分散，再加入0.015份复合抗泡剂(锦州圣大化学品有限公司，T921，下同)，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到多级液压油组合物Ⅰ。
实施例2
将91.495份250N(韩国双龙石油化工有限公司，牌号：Ultra-S8，下同)加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯、1份二烷基二硫代磷酸锌，1份2,6-二叔丁基对甲酚，1.5份聚异丁烯双丁二酰亚胺(上海和氏璧化工有限公司，牌号：T154，下同)，搅拌均匀并保温1小时。然后加入2.0份纳米二氧化钛，并快速搅拌使其均匀分散，再加入0.005份复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到多级液压油组合物Ⅱ。
实施例3
将92.99份250N加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯、0.5份聚异丁烯、1.0份二烷基二硫代磷酸锌，0.5份2,6-二叔丁基对甲酚，1.5份低碱值石油磺酸钙，搅拌均匀并保温1小时。然后加入0.5份纳米二氧化钛，并快速搅拌使其均匀分散，再加入0.010份复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到多级液压油组合物Ⅲ。
对比例1
将90.485份150N加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯，1.5份聚异丁烯，1.0份二烷基二硫代磷酸锌，3.0份低碱值石油磺酸钙，搅拌均匀并保温1小时。然后加入1.0份纳米二氧化钛，并快速搅拌使其均匀分散，再加入0.015份复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到多级抗磨液压油组合物Ⅳ。
对比例2
将90.985份250N加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温60℃，再依次加入3.0份聚甲基丙烯酸酯，1.0份二烷基二硫代磷酸锌，1.0份2,6-二叔丁基对甲酚，1.5份聚异丁烯双丁二酰亚胺搅拌均匀并保温1小时。然后加入2.5份纳米二氧化钛，并快速搅拌使其均匀分散，再加入0.015份复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到多级抗磨液压油组合物Ⅴ。
对比例3
将89.485份150N加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯、1.5份聚异丁烯，1份二烷基二硫代磷酸锌、2份2,6-二叔丁基对甲酚，3.0份低碱值石油磺酸钙，搅拌均匀并保温1小时。再加入0.015份复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到多级液压油组合物Ⅵ。
对比例4
将92.99份250N加入到带有搅拌器的不锈钢调和釜中，维持釜温60℃，再依次加入0.5份聚甲基丙烯酸酯、3份聚异丁烯、1.0份二烷基二硫代磷酸锌，0.5份2,6-二叔丁基对甲酚，1.5份低碱值石油磺酸钙，搅拌均匀并保温1小时。然后加入0.5份纳米二氧化钛，并快速搅拌使其均匀分散，再加入0.010份复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到多级液压油组合物Ⅶ。
获得的多级抗磨液压油组合物Ⅰ-Ⅶ，经测试结果验证见表1。
表1
由表1可以看出，由实施例1-3制备的多级抗磨液压油组合物Ⅰ-Ⅲ(1)具有优良的粘温性能；(2)倾点均低于-30℃，具有良好的低温流动性；(3)在四球极压试验中，PB值和PD值较高，即表现出优异的抗磨耐磨性能和抗重载荷性能；(4)较高的氧化安定性，综合性能优良。
由对比例1制备的多级抗磨液压油Ⅳ，相对组合物Ⅰ来讲，其氧化安定性能较低，说明二烷基二硫代磷酸盐和酚类抗氧剂复配使用，具有优异的协同作用，可以提高多级抗磨液压油的氧化安定性能。
由对比例2制备的多级抗磨液压油Ⅴ，纳米二氧化钛添加量大于2％后，其四球试验PB和PD值没有增加反而下降，说明过量的纳米添加剂在摩擦作用下易形成大的聚集体，这将使摩擦过程变得不平稳，导致承载能力下降。由对比例3制备的多级抗磨液压油Ⅵ未添加纳米二氧化钛极压抗磨剂，在四球机极压试验中，PB值和PD值较低，纳米二氧化钛和二烷基二硫代磷酸盐复配使用，全面改善油品的摩擦性能。在机械负荷的作用下，二氧化钛可以填充工作表面的微坑和损伤部分，起到自修复功能，使摩擦表面始终处于较为平整的状态。
由对比例4制备出的多级抗磨液压油Ⅶ，相对其他组合物倾点值偏高，粘度指数偏低。主要由于粘度指数改进剂中聚异丁烯主要靠主链对加氢基础油的粘度和倾点进行调节，然而聚甲基丙烯酸酯不仅拥有聚异丁烯的长链结构，其梳状结构的侧链也起到了很大的作用。因此粘度指数改进剂聚异丁烯与聚甲基丙烯酸酯的质量比不宜大于1:2。

Claims (9)

1.一种多级抗磨液压油组合物，其特征在于，以所述液压油组合物总重量为100％计，包含以下组分:
(a)Ⅲ类加氢异构基础油：85-95％，优选为88-93％；
(b)粘度指数改进剂：3-5％，优选为3-4.5％；
(c)抗氧剂：0.5-4％，优选为1.5-3％；
(d)极压抗磨剂：0.5-5％，优选为0.5-2％；
(e)抗泡剂：0.002-0.020％，优选为0.005-0.015％；
(f)清净分散剂：0.5-4％，优选为1-3％。
2.根据权利要求1所述的多级抗磨液压油组合物，其特征在于，所述Ⅲ类加氢异构基础油(a)链烷烃含量为78.5-82.5％，具体地包括：70N、100N、150N或250N中的一种或两种以上的组合，优选为150N或250N中的一种或两种。
3.根据权利要求1或2所述的多级抗磨液压油组合物，其特征在于，所述粘度指数改进剂(b)包括：聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氢化苯乙烯双烯共聚物中的一种或多种；优选为聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯中的一种或两种；优选地，所述粘度指数改进剂聚异丁烯与聚甲基丙烯酸酯的质量比不大于1:2。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多级抗磨液压油组合物，其特征在于，所述抗氧剂(c)包括：二烷基二硫代磷酸盐、酚类抗氧剂中的一种或两种；优选地，所述二烷基二硫代磷酸盐包括：二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸硫化氧钼、二烷基二硫代磷酸铜中的一种或两种；优选地，所述酚类抗氧剂包括：2-叔丁基酚、2,4-二叔丁基酚、2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基-4-烷基酚、2,6-二叔丁基-4-烷氧基酚中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多级抗磨液压油组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂(d)包含：纳米二氧化钛和二烷基二硫代磷酸盐；所述纳米二氧化钛和二烷基二硫代磷酸盐的质量比为1:3-3:1，优选为1:2-2:1；所述纳米二氧化钛的粒径范围不大于100nm，优选不大于50nm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多级抗磨液压油组合物，其特征在于，所述抗泡剂(e)为一种硅型抗泡剂和非硅型抗泡剂的复合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的多级抗磨液压油组合物，其特征在于，所述清净分散剂为低碱值石油磺酸钙或聚异丁烯双丁二酰亚胺中的一种或两种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的多级抗磨液压油组合物的制备方法，其特征在于，包括将所述组合物的各组分混合的步骤。
9.根据权利要求8所述的多级抗磨液压油组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将基础油加入到反应釜中，加热到50℃-60℃，再依次序添加粘度调节剂、抗氧剂、清净分散剂，搅拌均匀并保温1小时；
(2)然后加入极压抗磨剂，并快速搅拌使其均匀分散；
(3)加入复合抗泡剂，搅拌均匀，冷却至室温，过滤后即得到成品的组合物。
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