CN109439386B - 环保可降解微量润滑油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种润滑油组合物，其特征在于：由包括山梨醇、二聚酸制备而成，其中山梨醇、二聚酸的摩尔比为1:2‑3。采用本发明制备的润滑油组合物,具有比较大的分子量，其润滑性、极压抗磨性、防锈性、生物可降解性好，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于环保可降解微量润滑油中，少量的环保可降解微量润滑油就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨和防锈要求；配合微量润滑装置使用，可节省切削油液的使用量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。

Description

环保可降解微量润滑油及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑技术领域，具体地，涉及一种环保可降解微量润滑油及其制备方法。
背景技术
传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑，润滑剂的使用量大，不仅浪费资源，造成加工场所和环境的巨大污染，同时还会严重影响操作工人的身体健康。
为解决这些问题，近期对微量润滑技术的研究取得一定的进展，微量润滑技术解决了以上润滑剂使用量大，污染严重等问题，但对微量润滑剂的研究，但在应用方面还存在一定的问题，主要是润滑和冷却问题不能很好的解决，还有润滑剂对环境的友好问题。
对环保可降解微量润滑油的研究是一项重要的课题。
发明内容
鉴于以上缺陷，本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种环保可降解微量润滑油。
为实现上述目的，本发明提供的一种润滑油组合物，其特征在于,由包括山梨醇、二聚酸制备而成，
其中，上述山梨醇、二聚酸的摩尔比为1:2-3；最佳摩尔比为2:5。
所述二聚酸选自亚油酸/油酸二聚体(36碳)；商品CAS号:61788-89-4。
所述的二聚酸是天然油脂经过水解提取不饱和脂肪酸，通过加压催化缩合或连续催化聚合或间歇常压甲醇蒸气排氧聚合等工艺而制成的。
本发明还提供了上述润滑油组合物的制备方法：按比例称取山梨醇、二聚酸分别加入反应釜中，搅拌加热至180-240℃，充分反应6-12小时，反应中间和反应后共减压排出水分3-4次，即为一种润滑油组合物。
进一步地，在本发明提供的上述润滑油组合物的制备方法中：为了提高反应速度，在反应物中还可加入催化剂加速反应；
该催化剂选自质子酸、离子交换树脂、分子筛中的一种；
该催化剂优选自磷酸；当催化剂选用磷酸时，其有效成分占反应物总重量的0.5-1％。当催化剂选用磷酸时还有一个好处，磷酸可以和山梨醇发生反应生成山梨醇磷酸酯，山梨醇磷酸酯具有比较好的极压抗磨性，同时催化剂无需分离，降低生产成本，减少分离催化剂使用化学组分而对环境造成污染及减少能源消耗。
另外，本发明还提供了一种含上述润滑油组合物的环保可降解微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制造而成：
Figure BDA0001888693400000021
所述油酸二乙醇酰胺硼酸酯的制备方法：将油酸和二乙醇胺按摩尔比1:1加入反应容器中，在100-120℃温度下搅拌4-5小时，减压排出部分反应生成的水分，加入硼酸(油酸与硼酸摩尔比为2-3:1)，在110-130℃反应3-5小时(为了反应充分，在反应过程中每隔1小时采取减压或抽真空方式及时去除反应生成的水分)，反应完成后减压除去部分水分，即为油酸二乙醇酰胺硼酸酯。
所述的脂肪醇磷酸酯优选自三月桂醇磷酸酯、亚磷酸三月桂醇酯、异构十三醇磷酸酯、油醇磷酸酯、三异辛醇磷酸酯中的一种或几种。
此外，本发明提供了上述润滑油组合物的环保可降解微量润滑油的制备方法：将润滑油组合物、己二酸二异癸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯、脂肪醇磷酸酯在40～60℃温度下混合搅拌至透明时即可。
发明的作用与效果
采用本发明制备的润滑油组合物,具有比较大的分子量，其润滑性、极压抗磨性、防锈性、生物可降解性好，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于环保可降解微量润滑油中，少量的环保可降解微量润滑油就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨和防锈要求；配合微量润滑装置使用，可节省切削液的使用量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。
在本发明中，己二酸二异癸酯提供良好的润滑性，生物降解性好，同时较低的运动粘度可有效降低微量润滑油的运动粘度，方便使用于微量润滑装置中。
在本发明中制备的油酸二乙醇酰胺硼酸酯良好的防锈性、极压抗磨性、润滑性和优异的生物降解性。
在本发明中，脂肪醇磷酸酯，具有良好的润滑性和极压抗磨性，对铝和铝合金加工有缓蚀作用，可部分取代含硫、含氯的极压抗磨剂。
在本发明的配方中，上述各组分混合后，基于其各自的结构特点，可发生分子间弱键作用力，经相溶相促后，提高和激发彼此的润滑性、溶解性和极压抗磨性等性质。
具体实施方式
实施例一
称取182.17g(1mol)山梨醇、1129.84g(2mol)二聚酸分别加入反应釜中，搅拌加热至180℃，充分反应12小时，反应中间减压排水3次，反应后再减压排出水分，即为一种润滑油组合物(聚山梨醇二聚酸酯)。
称取上述制备的润滑油组合物300g、己二酸二异癸酯400g、油酸二乙醇酰胺硼酸酯200g、三月桂醇磷酸酯100g在40℃温度下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量润滑油。
上述油酸二乙醇酰胺硼酸酯的制备方法：将油酸和二乙醇胺按摩尔比1:1加入反应容器中，在100℃温度下搅拌5小时，减压排出部分反应生成的水分，加入硼酸(油酸与硼酸摩尔比为3:1)，在130℃反应3小时(为了反应充分，在反应过程中每隔1小时采取减压或抽真空方式及时去除反应生成的水分)，反应完成后再减压除去部分水分，即为油酸二乙醇酰胺硼酸酯。
实施例二
称取182.17g(1mol)山梨醇、1694.76g(3mol)二聚酸分别加入反应釜中，加入20g磷酸(浓度50％)，搅拌加热至240℃，充分反应6小时，反应中间2次每隔2小时排水一次，反应后再减压排出水分，即为一种润滑油组合物(聚山梨醇二聚酸酯)。
称取上述制备的润滑油组合物200g、己二酸二异癸酯500g、油酸二乙醇酰胺硼酸酯150g、亚磷酸三月桂醇酯150g在50℃温度左右下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量润滑油。
上述油酸二乙醇酰胺硼酸酯的制备方法：将油酸和二乙醇胺按摩尔比1:1加入反应容器中，在120℃温度下搅拌4小时，减压排出部分反应生成的水分，加入硼酸(油酸与硼酸摩尔比为2:1)，在110℃反应5小时(为了反应充分，在反应过程中每隔1小时采取减压或抽真空方式及时去除反应生成的水分)，反应完成后再减压除去部分水分，即为油酸二乙醇酰胺硼酸酯。
实施例三
称取182.17g(1mol)山梨醇、1412.3g(2.5mol)二聚酸分别加入反应釜中，加入10g阳离子交换树脂，搅拌加热至200℃，充分反应10小时，反应中间减压排水3次，反应后再减压排出水分，除去阳离子交换树脂，即为一种润滑油组合物(聚山梨醇二聚酸酯)。
称取上述制备的润滑油组合物280g、己二酸二异癸酯470g、油酸二乙醇酰胺硼酸酯100g、三异辛醇磷酸酯150g在50℃左右温度下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量润滑油。
实施例四
称取182.17g(1mol)山梨醇、1412.3g(2.5mol)二聚酸分别加入反应釜中，搅拌加热至190℃，充分反应11小时，反应中间减压排水2次，反应后再减压排出水分，即为一种润滑油组合物(聚山梨醇二聚酸酯)。
称取上述制备的润滑油组合物240g、己二酸二异癸酯460g、油酸二乙醇酰胺硼酸酯190g、异构十三醇磷酸酯110g在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量润滑油。
实施例五
称取182.17g(1mol)山梨醇、1412.3g(2.5mol)二聚酸分别加入反应釜中，加入18g磷酸(浓度85％)，搅拌加热至210℃，充分反应9小时，反应中间减压排水3次，反应后再减压排出水分，即为一种润滑油组合物(聚山梨醇二聚酸酯)。
称取上述制备的润滑油组合物250g、己二酸二异癸酯450g、油酸二乙醇酰胺硼酸酯180g、油醇磷酸酯120g在50℃温度下混合搅拌至透明时即为一种环保可降解微量润滑油。
上述油酸二乙醇酰胺硼酸酯的制备方法：将油酸和二乙醇胺按摩尔比1:1加入反应容器中，在110℃温度下搅拌4小时，减压排出部分反应生成的水分，加入硼酸(油酸与硼酸摩尔比为2.5:1)，在120℃反应4小时(为了反应充分，在反应过程中每隔1小时采取减压或抽真空方式及时去除反应生成的水分)，反应完成后再减压除去部分水分，即为油酸二乙醇酰胺硼酸酯。
将上述实施例五制备环保可降解微量润滑油应用于应用于齿轮滚齿加工，滚齿机型号：YK3132；加工齿轮：直径100mm，模数2.0mm；滚刀：TiN涂层，直径75mm，长度70mm。原来用46#机械油进行循环润滑冷却，现在改为KS-2107微量润滑装置(3喷嘴，所有喷嘴为上海金兆节能科技有限公司生产的节能喷嘴)和上述制备的环保可降解微量润滑油，结果如下表：
Figure BDA0001888693400000061
将上述制备环保可降解微量润滑油进行生物可降解实验：
1.实验方法：GB/T 21856-2008化学品快速降解性二氧化碳产生试验。
2.实验材料：
2.1油液：上述实施例1制备的环保可降解微量润滑油。
2.2接种物：取自不同地方地表0-10cm处土壤，土样经混匀、除杂后，用去离子水浸泡搅拌取上清液。
3.实验结果：
计算28天生物降解率为：87.16％。

Claims (7)

1.一种环保可降解微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制造而成：
Figure FDA0003035124840000011
所述润滑油组合物：由包括山梨醇、二聚酸制备而成；
其中，山梨醇：二聚酸的摩尔比为1:2-3；
所述的润滑油组合物制备方法：
按比例称取山梨醇、二聚酸分别加入反应釜中，搅拌加热至180-240℃，充分反应6-12小时，反应中间和反应后共减压排出水分3-4次，即为一种润滑油组合物；
反应物中还加入催化剂加速反应；
所述催化剂选磷酸。
2.如权利要求1所述的一种环保可降解微量润滑油，其特征在于：
所述山梨醇：二聚酸的摩尔比为2:5。
3.如权利要求1所述的一种环保可降解微量润滑油，其特征在于：
所述二聚酸选自亚油酸/油酸二聚体。
4.如权利要求1所述的一种环保可降解微量润滑油，其特征在于：
所述油酸二乙醇酰胺硼酸酯的制备方法：将油酸和二乙醇胺按摩尔比1:1加入反应容器中，在100-120℃温度下搅拌4-5小时，减压排出部分反应生成的水分，加入硼酸，在110-130℃反应3-5小时，反应完成后减压除去部分水分，即为油酸二乙醇酰胺硼酸酯。
5.如权利要求4所述的一种环保可降解微量润滑油，其特征在于：
所述油酸与硼酸摩尔比为2-3:1。
6.如权利要求1所述的一种环保可降解微量润滑油，其特征在于：
所述的脂肪醇磷酸酯选自三月桂醇磷酸酯、异构十三醇磷酸酯、油醇磷酸酯、三异辛醇磷酸酯中的一种或几种。
7.如权利要求1-6任一所述的一种环保可降解微量润滑油的制备方法，其特征在于：
将润滑油组合物、己二酸二异癸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯、脂肪醇磷酸酯在40～60℃温度下混合搅拌至透明时即可。
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