CN107474897A

CN107474897A - 含磷润滑油添加剂及其制备方法

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Publication number: CN107474897A
Application number: CN201710702841.0A
Authority: CN
Inventors: 谢庭梅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2017-12-15

Abstract

本发明公开了含磷润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：1)原料处理：将栀子粉碎或打碎；2)加压提取：将处理后的原料，放入高压罐中，加入相同重量的纯净水，加压至4kgf/cm²，使其压力均匀，并保持15‑20min，瞬间恢复常压，过滤，得到提取液，浓缩，得浸膏；3)双水相萃取；4)后处理：将步骤3)获得的萃取有机相，脱盐，减压蒸馏除去水分，得黄色透明油状液体；5)将十六醇、硼酸与五氧化二磷按照7:2:1的摩尔比，脱水反应4h，反应温度105‑110℃，至无水分流出；6)将步骤4)和步骤5)得到物料按照2‑3:1的重量比混合均匀，得到产品。本发明得到的含磷润滑油添加剂，在不同的载荷、浓度、温度等条件下的摩擦学性能均有显著改善。

Description

含磷润滑油添加剂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑油添加剂技术领域，具体涉及含磷润滑油添加剂及其制备方法。

背景技术

硼酸酯作为润滑油的多效添加剂，无毒无臭，不污染环境，具有很好的油溶性、抗氧化性以及良好的减摩抗磨作用,在国内外已被广泛应用。普通的硼酸酯容易水解,使添加剂中硼有效成分丢失，造成润滑油的减摩、抗磨性能降低。人们发现,一些含磷结构的化学官能团可在一定程度上表现出优越的摩擦活性。将磷元素引人硼酸酯中，与硼原子形成比较稳定的配位键,可使硼酸酯的极压抗磨性和稳定性显著提高。在一定的化学反应条件下,磷的元素活性使其与金属表面反应生成磷化合物，润滑油的防锈性、抗氧化性也可得到改善。龚殿婷等，对此有过研究，但是，得到的润滑剂的效果仍然有改进的空间。

摩擦是一种不可避免的自然现象，每年用于减少机械零件摩擦磨损使用的燃料占总燃料消费量1/3，此外，摩擦还可引起机械能量的无益损耗，使机器寿命缩短，降低机械效率。为了解决上述问题，寻找能够降低摩擦，减少磨损的物质显得尤为重要，因此常加入润滑油，而为了提高润滑油的摩擦学性能，往往向润滑油中加入适当的添加剂。润滑油添加剂指按一定比例及调合技术进行混合并能满足一定质量等级要求的单剂或几种单剂的混合物。

随着社会的进步与发展，人类对环境保护的关注日益加强，环境友好润滑材料的研究势在必行。环境友好润滑油脂材料是指既能满足机械设备的工况需求，又具有良好的生物降解性能，对生态环境不产生危害的润滑油脂材料。植物油基润滑材料由于其特有的高生物降解性、低生态毒性以及可再生性，引起了润滑科技工作者的重视。目前，对植物油基润滑材料的研究主要集中在两个方面。一是通过化学改性或生物改性的方法提高其氧化安定性、水解稳定性，改善低温性能，使其成为性能优异的基础油；二是通过化学修饰的方法在植物油分子引人具有润滑性能的活性官能团，开展植物油基环境友好润滑添加剂的研究。植物油化学改性方法主要包括选择性氧化、二聚/低聚反应、直链化、环氧化、酯化和酯交换等；生物改性则是利用现代生物技术改变作物的基因，对植物油脂肪酸组成进行调控，以改变其化学结构达到改善其理化性能的作用。以植物油为基础油的润滑材料已经广泛应用于舷外二冲程发动机油、链锯油、导轨油、液压油、润滑脂和金属加工液等领域。目前，植物油基添加剂主要有硫化植物油、硫醇加成植物油、硼氮化植物油、硼化植物油等。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供含磷润滑油添加剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

含磷润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：

1)原料处理：将栀子粉碎或打碎；

2)加压提取：将处理后的原料，放入高压罐中，加入相同重量的纯净水，加压至4kgf/cm²，使其压力均匀，并保持15-20min，瞬间恢复常压，过滤，得到提取液，浓缩，得浸膏；

3)双水相萃取：对步骤2)得到浸膏进行双水相萃取，浸膏和双水相萃取液按照1:1.5的体积比，获得有机相和水相，双水相萃取所使用的双水相体系由聚乙二醇、氯化钠和水构成，聚乙二醇在所述双水相体系中的质量百分比为15-25％，氯化钠在所述双水相体系中的质量百分比为10-15％，余量为水，所述聚乙二醇的重均分子量为6000-8000；

4)后处理：将步骤3)获得的萃取有机相，脱盐，减压蒸馏除去水分，得黄色透明油状液体；

5)将十六醇、硼酸与五氧化二磷按照7:2:1的摩尔比，脱水反应4h，反应温度105-110℃，至无水分流出；

6)将步骤4)和步骤5)得到物料按照2-3:1的重量比混合均匀，得到产品。

本发明步骤2)所述的浓缩，优选浓缩至0.95-1.05g/ml。

步骤4)所述的脱盐，优选采用超滤法或透析法脱盐，超滤法采用截留分子量为1000-100000的超滤膜脱盐，透析法采用截留分子量为1000-100000的透析袋脱盐。

步骤5)，优选取十六醇和乙醇加入带有蒸馏分水器、回流冷凝管、温度计的三口玻璃烧瓶中，用恒温磁力电动搅拌器搅拌加热至十六醇完全溶解后加入硼酸和五氧化二磷，同时蒸馏回收乙醇，十六醇、硼酸与五氧化二磷按照7:2:1的摩尔比，脱水反应4h，反应温度105-110℃，至无水分流出。

本发明还涉及采用上述制备方法得到的含磷润滑油添加剂。

相比现有技术，本发明的优点在于：

1、栀子的植物细胞内含有大量的油脂，主要由成分为甘油三酯的化合物组成的混合物，这些油脂以油粒和油体原生质体形式、呈不连续颗粒状、与颗粒蛋白体一起无规则地分散在细胞内等存在形式存在。在植物提取中，大量的植物油脂会释放出来，而栀子植物提取物，一般是使用水溶性的部分，因此，在提取过程中，主要是利用双水相萃取后的水相，而双水相萃取后的有机相(油相)，一般是处理后排放掉，本专利申请人使用栀子植物提取产生的有机相，用于制备含磷润滑油添加剂，不仅可以得到新的含磷润滑油添加剂，还可以减少污染排放，一举两得。

2、本发明在加压提取过程中，所用的压力远远小于植物提取技术中的高压提取压力，目的在于使植物中的油脂释放，而不是用更大的压力去提取植物的活性成分，导致高压提取的产物复杂，在后期双水相萃取中同样成分复杂，从而影响最终产品的品质。

3、本发明得到的含磷润滑油添加剂，在不同的载荷、浓度、温度等条件下的摩擦学性能均有显著改善。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1：

含磷润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：

1)原料处理：将栀子粉碎或打碎；

2)加压提取：将处理后的原料，放入高压罐中，加入相同重量的纯净水，加压至4kgf/cm²，使其压力均匀，并保持15min，瞬间恢复常压，过滤，得到提取液，浓缩至0.95-1.05g/ml，得浸膏；

3)双水相萃取：对步骤2)得到浸膏进行双水相萃取，浸膏和双水相萃取液按照1:1.5的体积比，获得有机相和水相，双水相萃取所使用的双水相体系由聚乙二醇、氯化钠和水构成，聚乙二醇在所述双水相体系中的质量百分比为15％，氯化钠在所述双水相体系中的质量百分比为15％，余量为水，所述聚乙二醇的重均分子量为6000-8000；

4)后处理：将步骤3)获得的萃取有机相，采用截留分子量为1000-100000的超滤膜脱盐，减压蒸馏除去水分，得黄色透明油状液体；

5)取一定量的十六醇和乙醇加入带有蒸馏分水器、回流冷凝管、温度计的三口玻璃烧瓶中，用恒温磁力电动搅拌器搅拌加热至十六醇完全溶解后加入硼酸和五氧化二磷，同时蒸馏回收乙醇，十六醇、硼酸与五氧化二磷按照7:2:1的摩尔比，脱水反应4h，反应温度105-110℃，至无水分流出；

6)将步骤4)和步骤5)得到物料按照2:1的重量比混合均匀，得到产品。

实施例2：

含磷润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：

1)原料处理：将栀子粉碎或打碎；

2)加压提取：将处理后的原料，放入高压罐中，加入相同重量的纯净水，加压至4kgf/cm²，使其压力均匀，并保持18min，瞬间恢复常压，过滤，得到提取液，浓缩至0.95-1.05g/ml，得浸膏；

3)双水相萃取：对步骤2)得到浸膏进行双水相萃取，浸膏和双水相萃取液按照1:1.5的体积比，获得有机相和水相，双水相萃取所使用的双水相体系由聚乙二醇、氯化钠和水构成，聚乙二醇在所述双水相体系中的质量百分比为20％，氯化钠在所述双水相体系中的质量百分比为10％，余量为水，所述聚乙二醇的重均分子量为6000-8000；

4)后处理：将步骤3)获得的萃取有机相，采用截留分子量为1000-100000的透析袋脱盐，减压蒸馏除去水分，得黄色透明油状液体；

6)将步骤4)和步骤5)得到物料按照3:1的重量比混合均匀，得到产品。

实施例3：

含磷润滑油添加剂的制备方法，包括如下步骤：

1)原料处理：将栀子粉碎或打碎；

2)加压提取：将处理后的原料，放入高压罐中，加入相同重量的纯净水，加压至4kgf/cm²，使其压力均匀，并保持20min，瞬间恢复常压，过滤，得到提取液，浓缩至0.95-1.05g/ml，得浸膏；

3)双水相萃取：对步骤2)得到浸膏进行双水相萃取，浸膏和双水相萃取液按照1:1.5的体积比，获得有机相和水相，双水相萃取所使用的双水相体系由聚乙二醇、氯化钠和水构成，聚乙二醇在所述双水相体系中的质量百分比为25％，氯化钠在所述双水相体系中的质量百分比为15％，余量为水，所述聚乙二醇的重均分子量为6000-8000；

对比例1：

1)原料处理：将栀子粉碎或打碎；

3)萃取：对步骤2)得到浸膏进行乙酸乙酯萃取，浸膏和乙酸乙酯萃取液按照1:1.5的体积比，获得有机相和水相；

4)后处理：将步骤3)获得的萃取有机相，减压蒸馏除去水分，得黄色透明油状液体；

对比例2：

取十六醇和乙醇加入带有蒸馏分水器、回流冷凝管、温度计的三口玻璃烧瓶中，用恒温磁力电动搅拌器搅拌加热至十六醇完全溶解后加入硼酸和五氧化二磷，同时蒸馏回收乙醇，十六醇、硼酸与五氧化二磷按照7:2:1的摩尔比，脱水反应4h，反应温度105-110℃，至无水分流出，得到产品。

实验例：摩擦磨损试验仪器及试验条件

采用Optimal SRV I摩擦磨损试验机考察添加剂的摩擦学性能，摩擦副接触方式为球-盘点式接触，上试验球为GCrl5钢球，下试盘为GCrl5钢盘，上试球直径为10mm，下试盘直径为24mm，厚度为7.9mm。采用济南试验机厂四球长时抗磨损试验机评价润滑油的极压抗磨性能，转速1450r/min,载荷392N，时间30min，室温。采用MR&10A型四球摩擦磨损试验机测定油样的极压承载性能，按照GB/T3142-1982《润滑剂承载能力测定法(四球法)》测定油样的最大卡咬负荷(PB)。

采用Micro XAM-3D表面形貌轮廓仪测量下试盘磨损部位的磨损体积。

采用JSM-5600LV型扫描电子显微镜分析下试盘磨斑表面形貌(SEM)。

采用PHI-5702多功能X射线光电子能谱仪分析磨斑表面典型元素的化学状态。

Croda(禾大)公司生产的一种饱和多元醇酯3970作为基础油。

1、在载荷300N、时间30min、转速1450r/min、室温条件下，考察在3970基础油中的减摩性能。

说明本发明添加剂可降低体系的摩擦系数。

2、在3970基础油中的抗磨性能

2.1添加剂质量分数及载荷对SRV试验下试盘磨损体积的影响

在不同载荷、频率25Hz,振幅1mm、时间20min、温度20℃条件下，不同添加量的样品SRV试验下试盘磨损体积。

说明本发明添加剂具有良好的抗磨作用，在添加不同质量分数及载荷下均可保护磨损表面，降低体系的磨损。

2.2 150℃下SRV试验下试盘的磨损体积

在载荷200N、频率25Hz，振幅1mm、时间20min、温度150℃条件下，不同添加量的样品SRV试验下试盘的磨损体积。

说明本发明添加剂可降低体系在高温下的磨损。

2.3添加剂浓度和载荷对钢球磨斑直径的影响

不同添加量的样品在载荷392N、转速1450r/min，时间30min、20℃条件下四球试验钢球磨斑直径。

说明添加了本发明添加剂的基础油在不同质量分数下均表现出极为优异的抗磨性能，磨斑直径维持在0.30mm左右，且随添加量的变化不大，说明在较低含量下便具有很好的抗磨损特性。

2.4不同添加量的样品在3970基础油中的极压性能。

说明本发明添加剂在3970基础油中具有优异的极压性能，可显著提高基础油的抗承载性能。

Claims

1.含磷润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)原料处理：将栀子粉碎或打碎；

2.根据权利要求1所述的含磷润滑油添加剂的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的浓缩，是指浓缩至0.95-1.05g/ml。

3.根据权利要求1所述的含磷润滑油添加剂的制备方法，其特征在于：步骤4)所述的脱盐，是采用超滤法或透析法脱盐，超滤法采用截留分子量为1000-100000的超滤膜脱盐，透析法采用截留分子量为1000-100000的透析袋脱盐。

4.根据权利要求1所述的含磷润滑油添加剂的制备方法，其特征在于：步骤5)，是取十六醇和乙醇加入带有蒸馏分水器、回流冷凝管、温度计的三口玻璃烧瓶中，用恒温磁力电动搅拌器搅拌加热至十六醇完全溶解后加入硼酸和五氧化二磷，同时蒸馏回收乙醇，十六醇、硼酸与五氧化二磷按照7:2:1的摩尔比，脱水反应4h，反应温度105-110℃，至无水分流出。

5.权利要求1-4中任一项所述的制备方法得到的含磷润滑油添加剂。