CN110724054A - 一种链条油用耐高温合成酯 - Google Patents

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马瑞
王晓波
陈云龙
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Abstract

本发明公开了一种链条油用耐高温合成酯，属于润滑油材料技术领域，该合成酯以氢化二聚酸和长链异构脂肪醇为原料，经酯化反应获得。该合成酯具有高的粘度和粘度指数、优异的热稳定性、高闪点以及低的倾点，尤其在高温条件下具有低的挥发性和优异的抗磨性能，可直接用于链条油基础油而无需添加增粘剂。

Description

一种链条油用耐高温合成酯
技术领域
本发明涉及一种链条油用耐高温合成酯，属于润滑材料技术领域。
背景技术
合成酯类基础油由脂肪酸和脂肪醇在催化剂作用下经酯化反应脱水制得，最早被用于航空发动机润滑油，这类油通常具有粘度小、粘度指数高、凝固温度低、热氧化稳定性高和低温粘度小的优点，能满足在极低温度下航空发动机的正常启动和高温下的润滑与冷却。在其它的高温工况，如纺织、建材、造纸、塑料薄膜等行业中的烘房、烤箱、热炉、拉伸拉幅机等设备的链条传送及齿轮驱动系统中，合成酯作为高温链条油基础油应用广泛。
随着人造板材、拉伸拉幅机等行业的迅速发展，链条的使用工况越来越苛刻，长期使用温度通常在200℃，短期温度最高可达260℃，一方面要求高温链条油在高温下保持良好的润滑性能，同时又要有较低的挥发性和结焦倾向，这为合成酯的性能提出了更高的挑战。润滑性能很大程度上依赖于链条油在高温时的油膜保持能力，润滑性差使链条摩擦增大，增加能耗，加剧磨损。链条油的润滑性与高温下的油膜强度直接相关，粘度指数高、粘附性好的基础油有利于在高温下维持一定厚度的油膜，从而降低摩擦，减少磨损。但是传统合成酯很难在粘度和粘度指数上兼顾，如专利CN 106187759B、CN 105219480B等报道的合成酯虽然具有高的粘度指数(＞100)，但是粘度通常小于100cst；专利CN 100348703C、CN104822808B等报道的合成酯虽然获得了较高粘度，但是粘度指数通常低于100，粘度小或粘度指数低均不利于合成酯在高温下形成良好的润滑油膜。
挥发性能是衡量链条油好坏的另一个重要指标，链条油的过量挥发，导致油耗量增大，污染环境。值得注意的是，如果挥发量过大，排风机没有及时抽走，在烘箱上部会形成油雾，油雾冷凝后滴落会污染产品。此外，若油品挥发量大也会造成链条油消耗量大，从而降低链条油的经济效益。因此，好的链条油，要求挥发越少越好，基础油的特性决定了其挥发性的大小。公告号为CN 105441164B、CN 105567385B、CN 105861117B、CN 103409209B的专利一般采用偏苯三酸酯、季戊四醇酯、复合酯、双季戊四醇酯等与增粘剂或者其它类型油品的复配作为链条油基础油，来改善油品的蒸发损失性能，但是这些合成酯自身的挥发性能并不理想。
氢化二聚酸分子量高、不含双键是理想的耐高温合成酯原料，以氢化二聚酸与长链异构脂肪醇反应获得分子量高、支链化程度高的热稳定性优异、粘度高、粘度指数高、低温流动性好、高温润滑性能优异、蒸发损失低的合成酯类基础油还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种链条油用耐高温合成酯，在高粘度(大于100cst)的同时具有高的粘度指数，可直接用于链条油基础油而无需添加增粘剂。同时，该合成酯具有高的热稳定性、高闪点以及低的倾点，尤其在高温条件下具有低的挥发性和优异的抗磨性能。
本发明提供的一种链条油用耐高温合成酯，由氢化二聚酸和长链异构脂肪醇经酯化反应获得，结构如式(1)所示：
Figure BDA0002251574710000021
其中，R为2-己基-1-癸基，2-辛基-1-十二烷基，2-癸基-1-十四烷基中的一种。
作为一种优选的实施方案，所述长链异构脂肪醇是2-己基-1-癸醇、2-辛基-1-十二醇、2-癸基-1-十四醇中的一种。
一种链条油用耐高温合成酯的应用，链条油用耐高温合成酯应用于链条油用基础油。
本发明的有益效果：本发明所制备的一种链条油用耐高温合成酯本身具有高的粘度指数和极低的蒸发损失，无需通过加入增粘剂来改善粘度指数和蒸发损失；相比传统合成酯(双季戊四醇酯、偏苯三酸酯等)具有更优异的热稳定性和高温抗磨性能，在高粘度(大于100cst)的同时具有高的粘度指数，可直接用于链条油基础油而无需添加增粘剂。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，通过以下实施例进行说明：
实施例1
一种链条油用耐高温合成酯，其制备方法为：将100g(0.176mol)氢化二聚酸、111.2g(0.458mol)2-己基-1-癸醇、0.25g固体超强酸催化剂装入三口烧瓶中，抽真空保持压力0.05MPa，加热至230℃搅拌反应12h，得到粗产品。粗产品冷却至50℃以下，加入活性炭并通入氮气，抽真空至0.2MPa，之后升温至220℃进行减压蒸馏，氮气持续吹扫6h除去过量的2-己基-1-癸醇，降温至100℃，经过滤得到产物氢化二聚酸二(2-己基-1-癸)酯。
实施例2
一种链条油用耐高温合成酯，其制备方法为：将100g(0.176mol)氢化二聚酸、115.5g(0.387mol)2-辛基-1-十二醇、0.25g固体超强酸催化剂装入三口烧瓶中，抽真空保持压力0.05MPa，加热至230℃搅拌反应12h，得到粗产品。粗产品冷却至50℃以下，加入活性炭并通入氮气，抽真空至0.2MPa，之后升温至220℃进行减压蒸馏，氮气持续吹扫6h除去过量的2-辛基-1-十二醇，降温至100℃，经过滤得到产物氢化二聚酸二(2-辛基-1-十二烷基)酯。
实施例3
一种链条油用耐高温合成酯，其制备方法为：将100g(0.176mol)氢化二聚酸、149.7g(0.422mol)2-癸基-1-十四醇、0.25g固体超强酸催化剂装入三口烧瓶中，抽真空保持压力0.05MPa，加热至230℃搅拌反应12h，得到粗产品。粗产品冷却至50℃以下，加入活性炭并通入氮气，抽真空至0.2MPa，之后升温至220℃进行减压蒸馏，氮气持续吹扫6h除去过量的2-癸基-1-十四醇，降温至100℃，经过滤得到产物氢化二聚酸二(2-癸基-1-十四烷基)酯。
实施例1-实施例3所得产物的化学结构式，见式(2)，
Figure BDA0002251574710000041
其中，R为2-己基-1-癸基，2-辛基-1-十二烷基，2-癸基-1-十四烷基中的一种，分别与实施例1、实施例2、实施例3相对应。
实施例1、实施例2和实施例3所得的产物，可直接用于链条油基础油，无需额外添加增粘剂。
基本理化性质测定
对实施例1、实施例2和实施例3所制备合成酯进行基本理化性能测定，结果参见表1。
表1实施例1-3所制备合成酯的基本理化性能
Figure BDA0002251574710000042
由表1可见，实施例1-实施例3所制备合成酯的粘度指数均在138以上，闪点均在290℃以上，倾点均在-42℃以下。可见，本发明所制备的合成酯是一种高粘度、高粘度指数、高闪点、低倾点的基础油。
热分解温度和蒸发损失性能对比试验
将实施例1、实施例2和实施例3所制备得到的合成酯与双季戊四醇酯、偏苯三酸酯的热分解温度(TGA分析)和高温蒸发损失性能进行对比，结果参见表2。TGA试验方法：N2气氛，25～700℃，10℃/min，N2流速20ml/min。高温蒸发损失试验方法：在直径5cm×高6mm的玻璃培养皿准确称取2±0.002g的油样，并置于200℃烘箱，恒温1h取出称重，计算质量损失率。
表2所制备合成酯热分解温度和蒸发损失性能对比
由表2可见，实施例1、实施例2和实施例3所制备的合成酯热分解温度以及10wt％质量损失温度高于双季戊四醇酯、偏苯三酸酯，而在200℃/1h下的蒸发损失低于双季戊四醇酯、偏苯三酸酯。实施例1-3所得的合成酯的热稳定性能及挥发性能要优于双季戊四醇酯、偏苯三酸酯，是高温性能优异的合成酯。
高温摩擦学性能实验
对实施例1、实施例2和实施例3所制备的合成酯与双季戊四醇酯、偏苯三酸酯的对比从高温摩擦学性能(SRV测试)方面进行对比，结果见表3。SRV测试方法：载荷100N，温度200℃，行程1mm，频率50Hz，时间30min。
表3所制备合成酯高温摩擦学性能对比
Figure BDA0002251574710000052
由表3可见，实施例1-实施例3所制备合成酯的摩擦系数和磨损体积均低于双季戊四醇酯和偏苯三酸酯，可见本发明所制备的合成酯具有更优异的高温抗磨性能。
本发明的有益效果：本发明所制备的链条油用耐高温合成酯本身具有高的粘度指数和极低的蒸发损失，无需通过加入增粘剂来改善粘度指数和蒸发损失；相比传统合成酯(双季戊四醇酯、偏苯三酸酯等)具有更优异的热稳定性和高温抗磨性能，在高粘度(大于100cst)的同时具有高的粘度指数，可直接用于链条油基础油而无需添加增粘剂。

Claims (3)

1.一种链条油用耐高温合成酯，该合成酯以氢化二聚酸和长链异构脂肪醇为原料，经酯化反应获得，结构如式(1)所示，
其中R为2-己基-1-癸基，2-辛基-1-十二烷基，2-癸基-1-十四烷基中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种链条油用耐高温合成酯，其中所述的长链异构脂肪醇为2-己基-1-癸醇、2-辛基-1-十二醇、2-癸基-1-十四醇中的一种。
3.权利要求1所述的一种链条油用耐高温合成酯的应用，链条油用耐高温合成酯应用于链条油基础油。
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