CN111019744B - 一种多烷基环戊烷润滑油组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种多烷基环戊烷润滑油组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多烷基环戊烷润滑油组合物及其制备方法和应用，属于液体润滑领域。本发明中，格尔伯特醇格尔伯特酸酯与磷酸三甲苯酯同为酯类化合物，能够很好地混溶形成复合添加剂；基础油和格尔伯特醇格尔伯特酸酯有相似的长侧链结构，因此相容性良好，多烷基环戊烷润滑油组合物有极宽的液态温度范围和极低的挥发损失，具有优异的润滑性能和高低温性能，该润滑油组合物可用于微机电系统、空间机械等苛刻条件下的液体润滑。

Description

一种多烷基环戊烷润滑油组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及液体润滑技术领域，尤其涉及一种多烷基环戊烷润滑油组合物及其制备方法和应用。
背景技术
多烷基环戊烷(MACs)具有低的挥发性、高的热稳定性和化学稳定性，广泛应用于微机电系统、空间机械等苛刻条件下的润滑。MACs的核心五元环使这类化合物具有高的热稳定性和化学稳定性。但是，由于此类化合物属于非极性化合物，对基底的吸附力较弱，摩擦过程中边界润滑膜容易被破坏，因此其极压性能相对比较弱。为了满足特殊工况条件下应用的要求，加入适当的抗磨添加剂，将有利于改善MACs摩擦学性能。
传统抗磨添加剂如磷酸三甲苯酯和环烷酸铅能显著提高MACs的耐磨性。但铅添加剂有毒，磷酸三甲苯酯与多烷基环戊烷相容性不好，放置后会分层。因此，研制与MACs相容性良好的新型添加剂无疑是改善其摩擦学性能的最佳选择。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多烷基环戊烷润滑油组合物及其制备方法和应用。本发明提供的多烷基环戊烷润滑油组合物中各组分相容性良好，且摩擦学性能优异。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种多烷基环戊烷润滑油组合物，包括以下质量百分含量的组分：基础油92～99.8％、添加剂0.2～8％；所述基础油为2-辛基-十二烷基环戊烷；所述添加剂为格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯。
优选地，所述格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯的质量比为30～1:1。
优选地，所述格尔伯特醇格尔伯特酸酯为2-丁基辛基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-己基癸基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-辛基十二烷基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-丁基辛基醇2-己基癸酸酯、2-己基癸基醇2-己基癸酸酯、2-辛基十二烷基醇2-己基癸酸酯、2-丁基辛基醇2-丁基辛酸酯、2-己基癸基醇2-丁基辛酸酯和2-辛基十二烷基醇2-丁基辛酸酯中的一种或几种。
本发明还提供了上述技术方案所述的多烷基环戊烷润滑油组合物的制备方法，包括以下步骤：
将格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯第一混合，得到添加剂；
将所述添加剂与基础油第二混合，得到所述多烷基环戊烷润滑油组合物。
优选地，所述第一混合在常温常压下进行，时间为10～60min。
优选地，所述第二混合的温度为20～60℃，时间为10～60min。
本发明还提供了上述技术方案所述的多烷基环戊烷润滑油组合物或上述技术方案所述制备方法制得的多烷基环戊烷润滑油组合物在微机电系统和空间机械领域中的应用。
本发明提供了一种多烷基环戊烷润滑油组合物，包括以下质量百分含量的组分：基础油92～99.8％、添加剂0.2～8％；所述基础油为2-辛基-十二烷基环戊烷；所述添加剂为格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯。本发明中，格尔伯特醇格尔伯特酸酯与磷酸三甲苯酯同为酯类化合物，能够很好地混溶形成复合添加剂；基础油和格尔伯特醇格尔伯特酸酯有相似的长侧链结构，因此相容性良好，多烷基环戊烷润滑油组合物有极宽的液态温度范围和极低的挥发损失，具有优异的润滑性能和高低温性能，该润滑油组合物可用于微机电系统、空间机械等苛刻条件下的液体润滑。本发明提供的多烷基环戊烷润滑油组合物为无色或黄色液体，20℃密度为0.8～0.9g/cm3，40℃运动粘度100～120cSt，粘度指数>130，闪点>260℃，倾点<-30℃，沸点>400℃，挥发损失(wt％，204℃,6.5h,N22L/min)<0.1％，25℃饱和蒸汽压<1×10-8Torr，使用济南试验机制造厂MRS-1J机械四球长时抗磨损试验机对摩擦学性能进行评价，试验条件：转速，1450r/min；温度，室温；载荷，196N；时间，30min；Φ12.7钢球，磨斑直径小于0.30mm，摩擦系数<0.09。
具体实施方式
本发明提供了一种多烷基环戊烷润滑油组合物，包括以下质量百分含量的组分：基础油92～99.8％、添加剂0.2～8％；所述基础油为2-辛基-十二烷基环戊烷；所述添加剂为格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯。
在本发明中，所述格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯的质量比优选为30～1:1。
在本发明中，所述格尔伯特醇格尔伯特酸酯优选为2-丁基辛基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-己基癸基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-辛基十二烷基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-丁基辛基醇2-己基癸酸酯、2-己基癸基醇2-己基癸酸酯、2-辛基十二烷基醇2-己基癸酸酯、2-丁基辛基醇2-丁基辛酸酯、2-己基癸基醇2-丁基辛酸酯和2-辛基十二烷基醇2-丁基辛酸酯中的一种或几种。
在本发明中，所述2-辛基-十二烷基环戊烷和格尔伯特醇格尔伯特酸酯优选按照文献方法制备(Venier；Clifford G.，Casserly；Edward W.，Lubricants comprisingnovel cyclopentanes,cyclopentadienes,cyclopentenes,and mixtures thereofandmethods ofmanufacture，US4，929，782；王成和，戴洪义，王亮，王伟，锡的氧化物及氢氧化物催化2-辛基十二烷醇异十六酸酯的合成，2005黄山国际表面活性剂会暨第十六次全国工业表面活性剂发展研讨会论文集，349-351)，磷酸三甲苯酯优选为市售试剂。
本发明提供的多烷基环戊烷润滑油组合物为无色或黄色液体，20℃密度为0.8～0.9g/cm3，40℃运动粘度100～120cSt，粘度指数>130，闪点>260℃，倾点<-30℃，沸点>400℃，挥发损失(wt％，204℃,6.5h,N22L/min)<0.1％，25℃饱和蒸汽压<1×10-8Torr。
本发明还提供了上述技术方案所述的多烷基环戊烷润滑油组合物的制备方法，包括以下步骤：
将格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯第一混合，得到添加剂；
将所述添加剂与基础油第二混合，得到所述多烷基环戊烷润滑油组合物。
在本发明中，所述第一混合优选在常温常压下进行，时间优选为10～60min。
在本发明中，所述第二混合的温度优选为20～60℃，时间优选为10～60min。
本发明对所述第一混合和第二混合的具体方式没有特殊的限定，能够使原料混合均匀即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的多烷基环戊烷润滑油组合物或上述技术方案所述制备方法制得的多烷基环戊烷润滑油组合物在微机电系统和空间机械领域中的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的多烷基环戊烷润滑油组合物及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明所述多烷基环戊烷润滑油组合物的摩擦学性能使用济南试验机制造厂MRS-1J机械四球长时抗磨损试验机评价。试验条件：转速，1450r/min；温度，室温；载荷，196N；时间，30min；Φ12.7钢球。
实施例1
将0.46g磷酸三甲苯酯和1.84g 2-丁基辛基醇2-己基癸酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌15min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、25℃搅拌15min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例2
将0.30g磷酸三甲苯酯和1.20g 2-辛基十二烷基醇2-辛基十二烷酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌40min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、30℃搅拌40min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例3
将0.22g磷酸三甲苯酯和0.88g 2-己基癸基醇2-辛基十二烷酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌50min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、30℃搅拌50min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例4
将0.28g磷酸三甲苯酯和1.12g 2-己基癸基醇2-丁基辛酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌50min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、60℃搅拌50min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例5
将0.30g磷酸三甲苯酯和1.20g 2-辛基十二烷基醇2-丁基辛酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌40min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、50℃搅拌40min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例6
将0.20g磷酸三甲苯酯和1.80g 2-己基癸基醇2-己基癸酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌20min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、25℃搅拌20min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例7
将0.16g磷酸三甲苯酯和0.94g 2-辛基十二烷基醇2-己基癸酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌30min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、40℃搅拌30min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例8
将0.18g磷酸三甲苯酯和1.72g 2-丁基辛基醇2-辛基十二烷酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌50min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、40℃搅拌50min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例9
将0.30g磷酸三甲苯酯和0.80g 2-丁基辛基醇2-丁基辛酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌50min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、60℃搅拌50min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例10
将0.12g磷酸三甲苯酯、0.05g 2-己基癸基醇2-丁基辛酸酯、0.04g2-丁基辛基醇2-丁基辛酸酯和0.04g2-辛基十二烷基醇2-丁基辛酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌55min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、60℃搅拌55min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
实施例11
将0.10g磷酸三甲苯酯、1.0g 2-辛基十二烷基醇2-丁基辛酸酯和1.9g2-辛基十二烷基醇2-辛基十二烷酸酯于反应釜中在常压、室温搅拌55min，制成添加剂；加入50g 2-辛基-十二烷基环戊烷，于常压、55℃搅拌40min，制成多烷基环戊烷润滑油组合物。
对实施例1～11制得的多烷基环戊烷润滑油组合物进行性能测定，可知外观为无色或黄色液体，20℃密度为0.8～0.9g/cm3，40℃运动粘度100～120cSt，粘度指数>130，闪点>260℃，倾点<-30℃，沸点>400℃，挥发损失(wt％，204℃,6.5h,N22L/min)<0.1％，25℃饱和蒸汽压<1×10-8Torr，静置观察无分层现象，说明相容性好，有极宽的液态温度范围和极低的挥发损失和优异的高低温性能。
表1为多烷基环戊烷及实施例1～11所述多烷基环戊烷润滑油组合物的四球平均摩擦系数和磨斑直径对比数据，由表1可知，本发明制得的多烷基环戊烷润滑油组合物中的添加剂明显改善了多烷基环戊烷的摩擦学性能。
表1多烷基环戊烷及实施例1～11所述多烷基环戊烷润滑油组合物的四球平均摩擦系数和磨斑直径对比
润滑剂 磨斑直径/mm 摩擦系数
多烷基环戊烷 0.37 0.12
实施例1～11 <0.30 <0.09
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。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 (6)

1.一种多烷基环戊烷润滑油组合物，其特征在于，为以下质量百分含量的组分：基础油92～99.8％、添加剂0.2～8％；所述基础油为2-辛基-十二烷基环戊烷；所述添加剂为格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯；所述格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯的质量比为30～1:1。
2.根据权利要求1所述的多烷基环戊烷润滑油组合物，其特征在于，所述格尔伯特醇格尔伯特酸酯为2-丁基辛基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-己基癸基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-辛基十二烷基醇2-辛基-十二烷酸酯、2-丁基辛基醇2-己基癸酸酯、2-己基癸基醇2-己基癸酸酯、2-辛基十二烷基醇2-己基癸酸酯、2-丁基辛基醇2-丁基辛酸酯、2-己基癸基醇2-丁基辛酸酯和2-辛基十二烷基醇2-丁基辛酸酯中的一种或几种。
3.权利要求1或2所述的多烷基环戊烷润滑油组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将格尔伯特醇格尔伯特酸酯和磷酸三甲苯酯第一混合，得到添加剂；
将所述添加剂与基础油第二混合，得到所述多烷基环戊烷润滑油组合物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合在常温常压下进行，时间为10～60min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二混合的温度为20～60℃，时间为10～60min。
6.权利要求1或2所述的多烷基环戊烷润滑油组合物或权利要求3～5任一项所述制备方法制得的多烷基环戊烷润滑油组合物在微机电系统和空间机械领域中的应用。
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