CN108359513B - 一种三元共聚物型非硅抗泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三元共聚物型非硅抗泡剂的制备方法,其特征在于它由丙烯酸酯、乙烯乙酸酯和环氧化合物三种单体共聚而成,所述三种单体按质量百分比计为:丙烯酸酯40‑60%、乙烯乙酸酯10‑30%和环氧化合物20‑40%;所述的环氧化合物为环氧丙烷和环氧丁烷的混合物。使用该方法制备的三元共聚物型非硅抗泡剂能够均匀分散在润滑油中,有效抑制泡沫的生成趋势。该共聚物适用于润滑油领域,所调和的产品具有高效的抗泡性能且性能长期稳定,能满足油品的实际使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种三元共聚物型非硅抗泡剂及其制备方法,属于润滑油添加剂领域。
背景技术
润滑油泡沫的产生主要来源于两个方面:一是,在常温常压下,矿物油中溶解有约占其体积9%的空气。当压力降低时,多余的空气就会从油中急剧分离,以达到新的平衡。但分离出来的空气被油膜包围,且油膜又不易破裂时,就会形成泡沫。二是,润滑油与空气接触时机械的搅拌作用。润滑系统工作中,由于激烈的搅拌和飞溅,空气被搅入油中产生泡沫,加上油中含有清净分散剂等表面活性剂时,就容易产生难以消失的泡沫。
如果润滑油产生的泡沫不能及时清除,可能会造成以下危害:
1、增大润滑油的体积,溢出油箱,造成油料流失或带来着火等不安全因索;
2、增大润滑油的压缩性,使油泵供油受阻,致使供油压力降低,造成供油不足,影响润滑造成磨损或烧坏轴瓦;
3、油中含有的大量空气影响到润滑油的冷却作用和对机械的散热效果;
4、增大润滑油与空气接触面积,加速油品的氧化变质;
5、由于润滑油品中产生的泡沫,在高温时气泡释放,会使设备各部位发生气蚀。
为了解决润滑油中泡沫的危害,通常往油品中加入抗泡剂来消除泡沫,此方法简单且果明显。抗泡剂的作用机理相对复杂,主流的观点认为通过降低油膜的局部表面张力达到消泡的作用。抗泡剂在润滑油中的溶解度小,以高度分散的胶体粒子状存在于油中起作用。由于其表面张力低于润滑油的表面张力,这样当抗泡剂不溶于油中而以胶体粒子分散于油中时,气泡表面膜的一部分被抗泡剂占据,其余部分仍为润滑油膜,由于气泡膜两部分的表面张力不同,使得表面膜因受力不均而破裂,起到消泡的作用。
第一类是单独使用的抗泡剂为有机硅聚合物,如二甲基硅油可以通过高度分散稳定的胶体状态而分布于油中,能有效抑制泡沫的产生,不过在酸性油品里,随着时间的延长,有机硅聚合型的抗泡剂会不稳定而沉降,聚积造成抗泡性能的失效;第二类是单独使用的抗泡剂为非有机硅聚合物,应用最多的是丙烯酸酯型非硅共聚物,这类抗泡剂可以有效地改善油品的空气释放性并稳定存在与油品中,不过抗泡效果相比有机硅聚合物还存在一定差距。为此专利CN1064884A提出了用丙烯酸酯共聚物复配二甲基硅氧烷聚合物和抗泡剂的方法,结合硅油型和丙烯酸酯型抗泡剂的优点,取得了较好的效果,应用较广泛;专利CN105542170A介绍了一种发动机油中使用的含氟型有机硅抗泡剂,改进了产品溶解度的同时也提高了高温抗泡效果,而专利CN104232246A和CN105385484是含氟型有机硅抗泡剂和丙烯酸酯型产品的复配产品。以上专利主要针对有机硅聚合物进行改进并进行复配,而复配过程仅仅是对含硅型与非硅型化合物的简单混合,并没有从根本上同时解决抗泡剂的高效性和稳定性问题。随着润滑油产品质量的不断升级,换油周期越来越长,对各项指标要求越来越高,目前有机硅抗泡剂稳定性差的缺点很难满足长寿命油品的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种三元共聚物型非硅抗泡剂及其制备方法,能够有效抑制泡沫的生成并保持长久的稳定性,同时不对润滑油的空气释放性造成影响。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
一种三元共聚物型非硅抗泡剂,其由丙烯酸酯、乙烯乙酸酯和环氧化合物三种单体共聚而成;三种单体按质量百分比计为:丙烯酸酯40-60%、乙烯乙酸酯10-30%和环氧化合物20-40%。
按上述方案,所述的环氧化合物为环氧丙烷和环氧丁烷的混合物,其中环氧丙烷的质量比例在20-40%。
按上述方案,所述的丙烯酸酯,其结构通式为CH2=CHCOOR,R选自C4~C12烷基。优选地,所述的丙烯酸酯主要包括丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯等中的任意一种或几种按任意比例的混合物。
本发明提供上述三元共聚物型非硅抗泡剂的制备方法,主要步骤如下:
1)在保护气氛下,以甲苯为溶剂、醇为起始剂,环氧丙烷和环氧丁烷在催化剂的作用下反应生成环氧聚合物;
2)在步骤1)中所得的环氧聚合物中加入引发剂,保持保护气氛升温到93-97℃,并缓慢滴加丙烯酸酯和乙烯乙酸酯的混合物,滴加完毕后保持93-97℃继续反应2-4小时,升高温度到110-115℃旋转蒸发除掉溶剂甲苯后静置冷却至室温,用溶剂油D60稀释均匀后过滤,得到最终产品三元共聚物型非硅抗泡剂。
根据权利要求5所述的一种三元共聚物型非硅抗泡剂的制备方法,其特征在于步骤1)和步骤2)所涉及物料按质量份数计为:丙烯酸酯40-60份、乙烯乙酸酯10-30份、环氧丙烷4-16份、环氧丁烷12-32份;甲苯180-200份,起始剂0.6-0.8份和催化剂0.01-0.02份,引发剂0.2-0.3份,油D60 400-500份。
按上述方案,步骤1)中反应温度70-75℃,反应时间为7-8小时。
按上述方案,所述的起始剂主要选自正丁醇、乙二醇或丙三醇等中的一种;催化剂为催化剂为无机碱,包括碳酸钾、碳酸钠、氨水中的一种或几种按任意比例的混合物,引发剂为过氧化二苯甲酰。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明提供了一种三元共聚物型非硅抗泡剂,通过控制三种单体聚合链段的组成,对产品的分散性能和表面性能进行调整,可以有效改进抗泡效果的同时还不影响产品的空气释放性;
2、该共聚物能够均匀分散在润滑油中,有效抑制泡沫的生成趋势,所调和的润滑油产品具有高效的抗泡性能且性能长期稳定,能满足油品的实际使用要求。
3、本发明所述一种三元共聚物采用两步聚合的工艺,制造方法简单,产率高。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
下述实施例中各份数均以质量份数计。
实施例1
一种三元共聚物型非硅抗泡剂,其制备方法,具体包括如下步骤:
1)在氮气保护下加入200份甲苯、0.8份正丁醇和0.01份氢氧化钾,室温下搅拌,氮气下向反应瓶中加入6份环氧丙烷和24份环氧丁烷,装置加热至80℃,反应20h后,停止加热和搅拌,自然冷却至室温;
2)继续往步骤1)所述体系加入0.2份过氧化二苯甲酰,保持氮气条件下升温到95度,并缓慢滴加50份丙烯酸癸酯和20份乙烯乙酸酯的混合物,滴加完毕后继续反应3小时,旋转蒸发除掉溶剂甲苯后静置冷却至室温,用400份溶剂油D60稀释均匀后过滤,得到最终产品。
实施例2
一种三元共聚物型非硅抗泡剂,其制备方法,具体包括如下步骤:
1)在氮气保护下加入200份甲苯、0.8份乙二醇和0.01份氢氧化钠,室温下搅拌,氮气下向反应瓶中加入16份环氧丙烷和24份环氧丁烷,装置加热至85℃,反应28h后,停止加热和搅拌,自然冷却至室温;
2)继续往步骤1)所述体系加入0.25份过氧化二苯甲酰,保持氮气条件下升温到95度,并缓慢滴加40份丙烯酸己酯和20份乙烯乙酸酯的混合物,滴加完毕后继续反应3小时,旋转蒸发除掉溶剂甲苯后静置冷却至室温,用500份溶剂油D60稀释均匀后过滤,得到最终产品。
实施例3
一种三元共聚物型非硅抗泡剂,其制备方法,具体包括如下步骤:
1)在氮气保护下加入200份甲苯、0.8份丙三醇和0.01份氢氧化钾,室温下搅拌,氮气下向反应瓶中加入12份环氧丙烷和18份环氧丁烷,装置加热至75℃,反应24h后,停止加热和搅拌,自然冷却至室温;
2)继续往步骤1)所述体系加入0.25份过氧化二苯甲酰,保持氮气条件下升温到95度,并缓慢滴加40份丙烯酸异辛酯和20份乙烯乙酸酯的混合物,滴加完毕后继续反应3小时,旋转蒸发除掉溶剂甲苯后静置冷却至室温,用450份溶剂油D60稀释均匀后过滤,得到最终产品。
应用例
润滑油的泡沫性能采用GB/T 12579方法进行,空气释放性采用SH/T 0308方法进行。比较例1-4分别选取市售的硅油抗泡剂、非硅抗泡剂、1号复合抗泡剂和2号抗泡剂四种。加入量均为100ppm。
1.在46#含锌液压油中的应用例,具体见表1。
表1
2.在68#汽轮机油中的应用例,具体见表2。
表2
由表1和表2可知,不加抗泡剂的空白液压油和空白汽轮机油样品泡沫较大,不能满足GB/T 11118和GB/T 11120的要求,加入抗泡剂后比较例样品的抗泡性能虽然有大幅度提高,其中新油中加入硅型抗泡剂后抗泡效果最好,但是长期储存后泡沫明显增大。相比较而言,实施例的产品具有很好的抗泡效果和储存稳定性,同时对空气释放性的影响也较小,综合性能最优。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干改进和变换,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种三元共聚物型非硅抗泡剂的制备方法,其特征在于主要步骤如下:
1)在保护气氛下,以甲苯为溶剂、醇为起始剂,环氧丙烷和环氧丁烷在催化剂无机碱的作用下反应生成环氧聚合物;其中,反应温度70-75℃,反应时间为7-8小时;
2)在步骤1)所得的环氧聚合物中加入引发剂过氧化二苯甲酰,保持保护气氛升温到93-97℃,并缓慢滴加丙烯酸酯和乙烯乙酸酯的混合物,滴加完毕后保持93-97℃继续反应2-4小时,然后旋转蒸发除掉溶剂甲苯后,静置冷却至室温,用溶剂油D60稀释均匀后过滤,得到产品三元共聚物型非硅抗泡剂;
步 骤1)和步骤2)所涉及物料按质量份数计为:丙烯酸酯40-60份、乙烯乙酸酯10-30份、环氧丙烷4-16份、环氧丁烷12-32份;甲苯180-200份,起始剂0.6-0.8份和催化剂0.01-0.02份,引发剂0.2-0.3份,油D60 400-500份。
2.根据权利要求1所述的一种三元共聚物型非硅抗泡剂的制备方法,其特征在于所述的丙烯酸酯包括丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯中的任意一种或几种按任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种三元共聚物型非硅抗泡剂的制备方法,其特征在于所述的起始剂主要选自正丁醇、乙二醇或丙三醇中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种三元共聚物型非硅抗泡剂的制备方法,其特征在于所述无机碱为碳酸钾、碳酸钠、氨水中的一种或几种按任意比例的混合物。
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