CN108641789A - 一种与r32配套的冷冻机油组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种与R32配套的冷冻机油组合物及其制备方法，冷冻机油组合物包括质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂；基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。该冷冻机油组合物在上述比例下的两种基础油的相互配伍下，使其具有较好的润滑性；与制冷剂R32具有较好的相溶性。该冷冻机油组合物与制冷剂R32的临界互溶温度不高于‑20℃；在制冷剂压缩机运行工况条件下(如3.0MPa、80℃)其与制冷剂R32所形成的制冷剂‑冷冻机油混合物的运动粘度不小于3.0mm2/s。

Description

一种与R32配套的冷冻机油组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于冷冻机油组合物技术领域，尤其涉及一种与R32配套的冷冻机油组合物及其制备方法。
背景技术
由于不会破坏臭氧层同时全球变暖潜能值较低，二氟甲烷(R32)被认为是一种具有良好发展潜力的家用空调替代制冷剂。因此，需要开发与R32配套的制冷压缩机用冷冻机油十分必要。
制冷系统一般由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四部分构成。为了保证制冷系统能够正常稳定运行，通常要求冷冻机油与制冷剂在较宽的温度范围内均不发生相分离，能够以均相形式在制冷系统内循环流动，即要求冷冻机油与制冷剂具有良好的相溶性。若冷冻机油与制冷剂在制冷系统中发生相分离，则对制冷压缩机的正常运行以及制冷系统的制冷效率等各方面均会产生不良的影响。此外，为了保证制冷剂压缩机具有长寿命，要求冷冻机油即使在被制冷剂稀释的情况下依然要具有良好的润滑性，有效保护压缩机内的摩擦部件，即要求冷冻机油与制冷剂所形成的工作介质具有足够高的运动粘度。综上，满足家用空调使用的冷冻机油不仅要求其与制冷剂具有优良的相溶性，而且要求其在被制冷剂稀释的情况下依然具有良好的润滑性。
目前市场上与家用空调传统制冷剂R410a和R22配套的冷冻机油与R32的相溶性均不佳，难以很好地满足使用要求。相关研究和专利介绍了一些与R32具有良好相溶性的冷冻机油，但是大多未见其对这些冷冻机油在被制冷剂稀释条件下润滑性优劣的阐述，即使对润滑性有所说明介绍，但未必满足在使用工况下被制冷剂稀释后的润滑性(制冷剂/冷冻机油混合物的运动粘度)要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种与R32配套的冷冻机油组合物及其制备方法，该冷冻机油组合物具有较好的润滑性。
本发明提供了一种与R32配套的冷冻机油组合物，包括质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂；
所述基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；
所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。
优选地，所述聚乙烯基醚基础油选自碳氧原子比值为3～4的聚乙烯基醚基础油。
优选地，所述聚乙烯基醚基础油40℃下的运动粘度为50～70mm2/s。
优选地，所述季戊四醇酯基础油40℃下的运动粘度为50～70mm2/s。
优选地，所述抗磨剂和基础油的质量比为0.5～2.0:100；所述金属减活剂和基础油的质量比为0.01～0.1：100；所述防锈剂和基础油的质量比为0.01～0.1：100；
所述抗氧剂和基础油的质量比为0.5～2:100；所述抗泡剂和基础油的质量比为0.005～0.02:100；所述酸捕捉剂和基础油的质量比为0.5～2.0:100。
优选地，所述抗磨剂选自含硫抗磨剂和/或含磷抗磨剂；
所述金属减活剂选自苯三唑或苯三唑衍生物；
所述防锈剂选自有机羧酸类化合物、有机羧酸盐类化合物和磺酸盐类化合物中的一种或多种；
所述抗氧剂选自胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂；
所述抗泡剂选自有机硅类抗泡剂；
所述酸捕捉剂选自缩水甘油醚化合物和/或缩水甘油酯化合物。
优选地，所述含硫抗磨剂选自硫代氨基甲酸酯和/或硫化烯烃；所述含磷抗磨剂选自磷酸三甲酚酯和/或乙基己基二苯基亚磷酸酯；
所述苯三唑衍生物选自甲基苯三唑；
所述有机羧酸类化合物选自十二烯基丁二酸；所述有机羧酸盐类化合物选自N-油酰肌氨酸-十八胺盐；所述磺酸盐类选自二壬基萘磺酸钡；
所述胺类抗氧剂选自苯基萘胺和/或二苯基苯二胺；
所述酚类抗氧剂选自2,6-二丁基-4-甲基苯酚和/或2,6-二丁基-4-乙基苯酚；
所述有机硅类抗泡剂选自二甲基硅油；
所述缩水甘油醚化合物选自月桂基缩水甘油醚和/或异壬基缩水甘油醚；
所述缩水甘油酯化合物选自缩水甘油基苯甲酸酯和/或缩水甘油基甲基丙烯酸酯。
本发明提供了一种上述技术方案所述冷冻机油组合物的制备方法，包括以下步骤：
将质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂混合，得到冷冻机油组合物；
所述基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；
所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。
优选地，所述混合的温度为70℃～90℃。
本发明提供了一种与R32配套的冷冻机油组合物，包括质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂；所述基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。该冷冻机油组合物在上述比例下的两种基础油的相互配伍下，使其具有较好的润滑性。另外，该冷冻机油组合物与制冷剂R32具有较好的相溶性。实验结果表明：该冷冻机油组合物与制冷剂R32的临界互溶温度不高于-20℃；在制冷剂压缩机运行工况条件下(如3.0MPa、80℃)其与制冷剂R32所形成的制冷剂-冷冻机油混合物的运动粘度不小于3.0mm2/s。
具体实施方式
本发明提供了一种与R32配套的冷冻机油组合物，包括质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂；
所述基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；
所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。
该冷冻机油组合物在上述比例下的两种基础油的相互配伍下，使其具有较好的润滑性。另外，该冷冻机油组合物与制冷剂R32具有较好的相溶性。
在本发明中，所述冷冻机油组合物包括基础油；所述基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；在本发明具体实施例中，所述基础油包括质量比为55:45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；在另一个具体实施例中，所述基础油包括质量比为65:35的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；在一个实施例中，所述基础油包括质量比为90:10的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；在一个实施例中，所述基础油包括质量比为70:30的聚乙烯基醚和季戊四醇酯。所述聚乙烯基醚基础油选自碳氧原子比值为3～4的聚乙烯基醚基础油，更优选选自碳氧原子比值为3.2～3.8的聚乙烯基醚基础油；在本发明具体实施例中，所述聚乙烯基醚基基础油选自碳氧原子比为3.4、3.2、3.5或3.8的聚乙烯基醚基础油。所述聚乙烯基醚基础油在40℃下的运动粘度优选为50～70mm2/s。
在本发明中，所述基础油包括季戊四醇酯；所述季戊四醇酯优选由C8和C9的混合脂肪酸与季戊四醇反应制得。所述季戊四醇酯基础油在40℃下的运动粘度优选为50～70mm2/s。
在本发明中，所述冷冻机油组合物包括功能添加剂；所述功能添加剂和基础油的质量比为1～5:100。所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。在本发明中，所述抗磨剂和基础油的质量比为0.5～2.0:100；所述金属减活剂和基础油的质量比为0.01～0.1：100；所述防锈剂和基础油的质量比为0.01～0.1：100；
所述抗氧剂和基础油的质量比为0.5～2:100；所述抗泡剂和基础油的质量比为0.005～0.02:100；所述酸捕捉剂和基础油的质量比为0.5～2.0:100。
在本发明中，所述抗磨剂优选选自含硫抗磨剂和/或含磷抗磨剂；所述含硫抗磨剂选自硫代氨基甲酸酯和/或硫化烯烃；所述含磷抗磨剂选自磷酸三甲酚酯和/或乙基己基二苯基亚磷酸酯。
所述金属减活剂选自苯三唑或苯三唑衍生物；所述苯三唑衍生物选自甲基苯三唑；
所述防锈剂选自有机羧酸类化合物、有机羧酸盐类化合物和磺酸盐类化合物中的一种或多种；所述有机羧酸类化合物选自十二烯基丁二酸；所述有机羧酸盐类化合物选自N-油酰肌氨酸-十八胺盐；所述磺酸盐类选自二壬基萘磺酸钡。
所述抗氧剂选自胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂；所述胺类抗氧剂选自苯基萘胺和/或二苯基苯二胺；所述酚类抗氧剂选自2,6-二丁基-4-甲基苯酚和/或2,6-二丁基-4-乙基苯酚。
所述酸捕捉剂选自缩水甘油醚化合物和/或缩水甘油酯化合物；所述缩水甘油醚化合物选自月桂基缩水甘油醚和/或异壬基缩水甘油醚；所述缩水甘油酯化合物选自缩水甘油基苯甲酸酯和/或缩水甘油基甲基丙烯酸酯。
本发明提供了一种上述技术方案所述冷冻机油组合物的制备方法，包括以下步骤：
将质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂混合，得到冷冻机油组合物；
所述基础油包括质量比为55～90:10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；
所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。
在本发明中，所述混合的温度优选为70℃～90℃。
本发明按照SH/T 0699-2000《冷冻机油与制冷剂相溶性试验法》对上述技术方案所述冷冻机油组合物进行其与制冷剂R32的相溶性。
本发明按照以下方法对上述技术方案所述冷冻机油组合物进行润滑性表征：
在使用制冷剂R32的制冷剂压缩机运行工况条件(如3MPa，80℃)下：测试体系达到相平衡时(制冷剂在冷冻机油中的溶解达到饱和)所形成的冷冻机油-制冷剂R32液态混合物的运动粘度。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种与R32配套的冷冻机油组合物及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将C8和C9的混合脂肪酸与季戊四醇反应制得季戊四醇酯；季戊四醇酯在40℃下的运动粘度为50mm2/s。
将55wt％碳氧原子比为3.4的聚乙烯基烷基醚(40℃下的运动粘度为70mm2/s)、45wt％的季戊四醇酯、以及分别占聚乙烯基烷基醚和季戊四醇酯总质量的1.0wt％的硫代氨基甲酸酯、0.01wt％的苯三唑、0.1wt％的十二烯基丁二酸、1.0wt％的2,6-二丁基-4-甲基苯酚、0.01wt％的二甲基硅油和1.0wt％的月桂基缩水甘油醚在90℃下混合搅拌至均匀，得到冷冻机油组合物。
实施例2
将C8和C9的混合脂肪酸与季戊四醇反应制得季戊四醇酯；季戊四醇酯在40℃下的运动粘度为65mm2/s。
将65wt％碳氧原子比为3.8的聚乙烯基烷基醚(40℃下的运动粘度为55mm2/s)、35wt％的季戊四醇酯、以及分别占聚乙烯基烷基醚和季戊四醇酯总质量的0.5wt％的磷酸三甲酚酯、0.05wt％的苯三唑、0.05wt％的二壬基萘磺酸钡、0.5wt％的苯基萘胺、0.02wt％的二甲基硅油和2.0wt％的缩水甘油基苯甲酸酯在85℃下混合搅拌至均匀，得到冷冻机油组合物。
实施例3
将C8和C9的混合脂肪酸与季戊四醇反应制得季戊四醇酯；季戊四醇酯在40℃下的运动粘度为70mm2/s。
将90wt％碳氧原子比为3.5的聚乙烯基烷基醚(40℃下的运动粘度为60mm2/s)、10wt％的季戊四醇酯、以及分别占聚乙烯基烷基醚和季戊四醇酯总质量的1.0wt％的乙基己基二苯基亚磷酸酯、0.5wt％的磷酸三甲酚酯、0.05wt％的甲基苯三唑、0.01wt％的十二烯基丁二酸、1.5wt％的2,6-二丁基-4-乙基苯酚、0.5wt％的苯基萘胺、0.005wt％的二甲基硅油和0.5wt％的异壬基缩水甘油醚在80℃下混合搅拌至均匀，得到冷冻机油组合物。
实施例4
将C8和C9的混合脂肪酸与季戊四醇反应制得季戊四醇酯；季戊四醇酯在40℃下的运动粘度为58mm2/s。
将70wt％碳氧原子比为3.2的聚乙烯基烷基醚(40℃下的运动粘度为50mm2/s)、30wt％的季戊四醇酯、以及分别占聚乙烯基烷基醚和季戊四醇酯总质量的2.0wt％的硫化烯烃、0.1wt％的甲基苯三唑、0.05wt％的N-油酰肌氨酸-十八胺盐、1.5wt％的2,6-二丁基-4-乙基苯酚、0.008wt％的二甲基硅油和1.5wt％的缩水甘油基甲基丙烯酸酯在70℃下混合搅拌至均匀，得到冷冻机油组合物。
本发明对实施例1～4制备的冷冻机油组合物进行性能测试，结果见表1：
表1实施例1～4制备的冷冻机油组合物的性能测试结果
由表1可以看出：本发明所提供的冷冻机油组合物以季戊四醇酯和聚乙烯基醚混合作为基础油，再复合功能添加剂，使得该冷冻机油组合物在被制冷剂稀释的条件下依然具有良好的润滑性(R32-冷冻机油混合物的运动粘度为3.07～3.55mm2/s)，并且与制冷剂R32具有良好的相溶性(与R32相溶性(含油率10wt％)两层分离温度为-22～-34℃)，从而可以保证制冷压缩机运行的稳定性以及制冷系统的制冷效能。
对比例1
将C8和C9的混合脂肪酸与季戊四醇反应制得季戊四醇酯；季戊四醇酯在40℃下的运动粘度为50mm2/s。
将55wt％丁基双封端的聚烷撑二醇(40℃下的运动粘度为70mm2/s)、45wt％的季戊四醇酯、以及分别占聚乙烯基烷基醚和季戊四醇酯总质量的1.0wt％的硫代氨基甲酸酯、0.01wt％的苯三唑、0.1wt％的十二烯基丁二酸、1.0wt％的2,6-二丁基-4-甲基苯酚、0.01wt％的二甲基硅油和1.0wt％的月桂基缩水甘油醚在90℃下混合搅拌至均匀，得到冷冻机油组合物。
对比例2
将C8和C9的混合脂肪酸与季戊四醇反应制得季戊四醇酯；季戊四醇酯在40℃下的运动粘度为65mm2/s。
将30wt％碳氧原子比为3.8的聚乙烯基烷基醚(40℃下的运动粘度为55mm2/s)、70wt％的季戊四醇酯、以及分别占聚乙烯基烷基醚和季戊四醇酯总质量的0.5wt％的磷酸三甲酚酯、0.05wt％的苯三唑、0.05wt％的二壬基萘磺酸钡、0.5wt％的苯基萘胺、0.02wt％的二甲基硅油和2.0wt％的缩水甘油基苯甲酸酯在85℃下混合搅拌至均匀，得到冷冻机油组合物。
对比例3
将C8和C9的混合脂肪酸与季戊四醇反应制得季戊四醇酯；季戊四醇酯在40℃下的运动粘度为70mm2/s。
将98wt％碳氧原子比为3.5的聚乙烯基烷基醚(40℃下的运动粘度为60mm2/s)、2wt％的季戊四醇酯、以及分别占聚乙烯基烷基醚和季戊四醇酯总质量的1.0wt％的乙基己基二苯基亚磷酸酯、0.5wt％的磷酸三甲酚酯、0.05wt％的甲基苯三唑、0.01wt％的十二烯基丁二酸、1.5wt％的2,6-二丁基-4-乙基苯酚、0.5wt％的苯基萘胺、0.005wt％的二甲基硅油和0.5wt％的异壬基缩水甘油醚在80℃下混合搅拌至均匀，得到冷冻机油组合物。
本发明对对比例1～3制备的冷冻机油组合物进行性能测试，结果见表2：
表2对比例1～3制备的冷冻机油组合物的性能测试结果
由表2可以看出，对比例1和对比例2制备的冷冻机油组合物与制冷剂R32的相溶性较差；对比例3制备的冷冻机油组合物的运动粘度较低，润滑性较差。
由以上实施例可知，本发明提供了一种与R32配套的冷冻机油组合物，包括质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂；所述基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。该冷冻机油组合物在上述比例下的两种基础油的相互配伍下，使其具有较好的润滑性。另外，该冷冻机油组合物与制冷剂R32具有较好的相溶性。实验结果表明：该冷冻机油组合物与制冷剂R32的临界互溶温度不高于-20℃；在制冷剂压缩机运行工况条件下(如3.0MPa、80℃)其与制冷剂R32所形成的制冷剂-冷冻机油混合物的运动粘度不小于3.0mm2/s。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种与R32配套的冷冻机油组合物，包括质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂；
所述基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；
所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述聚乙烯基醚基础油选自碳氧原子比值为3～4的聚乙烯基醚基础油。
3.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述聚乙烯基醚基础油40℃下的运动粘度为50～70mm2/s。
4.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述季戊四醇酯基础油40℃下的运动粘度为50～70mm2/s。
5.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述抗磨剂和基础油的质量比为0.5～2.0:100；所述金属减活剂和基础油的质量比为0.01～0.1：100；所述防锈剂和基础油的质量比为0.01～0.1：100；
所述抗氧剂和基础油的质量比为0.5～2:100；所述抗泡剂和基础油的质量比为0.005～0.02:100；所述酸捕捉剂和基础油的质量比为0.5～2.0:100。
6.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述抗磨剂选自含硫抗磨剂和/或含磷抗磨剂；
所述金属减活剂选自苯三唑或苯三唑衍生物；
所述防锈剂选自有机羧酸类化合物、有机羧酸盐类化合物和磺酸盐类化合物中的一种或多种；
所述抗氧剂选自胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂；
所述抗泡剂选自有机硅类抗泡剂；
所述酸捕捉剂选自缩水甘油醚化合物和/或缩水甘油酯化合物。
7.根据权利要求6所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述含硫抗磨剂选自硫代氨基甲酸酯和/或硫化烯烃；所述含磷抗磨剂选自磷酸三甲酚酯和/或乙基己基二苯基亚磷酸酯；
所述苯三唑衍生物选自甲基苯三唑；
所述有机羧酸类化合物选自十二烯基丁二酸；所述有机羧酸盐类化合物选自N-油酰肌氨酸-十八胺盐；所述磺酸盐类选自二壬基萘磺酸钡；
所述胺类抗氧剂选自苯基萘胺和/或二苯基苯二胺；
所述酚类抗氧剂选自2,6-二丁基-4-甲基苯酚和/或2,6-二丁基-4-乙基苯酚；
所述有机硅类抗泡剂选自二甲基硅油；
所述缩水甘油醚化合物选自月桂基缩水甘油醚和/或异壬基缩水甘油醚；
所述缩水甘油酯化合物选自缩水甘油基苯甲酸酯和/或缩水甘油基甲基丙烯酸酯。
8.一种权利要求1～7任一项所述冷冻机油组合物的制备方法，包括以下步骤：
将质量比为100:1～5的基础油和功能添加剂混合，得到冷冻机油组合物；
所述基础油包括质量比为55～90：10～45的聚乙烯基醚和季戊四醇酯；
所述功能添加剂选自抗磨剂、金属减活剂、防锈剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为70℃～90℃。
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