CN111073728A - 一种高性能润滑油添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种高性能润滑油添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于润滑油添加剂技术领域，具体为一种高性能润滑油添加剂及其制备方法，润滑油添加剂为油溶性聚醚羧酸衍生物，通式为：

Description

一种高性能润滑油添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑油添加剂技术领域，尤其是一种高性能润滑油添加剂及其制备方法。
背景技术
润滑油添加剂已成为润滑油的主要组成部分，并且随着对润滑油品性能需求的不断提高，推动着新组分添加剂的研究和开发。同时，传统添加剂如二烷基二硫代磷酸锌、磺化钙和磷酸三甲苯酯等含有重金属和有害元素，如P、S和Cl。随着石油资源的日益枯竭和环保法规的日趋严格，国内外对环保要求不断提高，无灰、环保防锈润滑添加剂的开发引起润滑油领域的关注。
油溶性聚醚由环氧丙烷与环氧丁烷共聚或环氧丁烷均聚而成的，主链中含有醚键结构，并可溶于大部分矿物油及合成油的高分子聚合物。油溶性聚醚在油溶性、油泥和积炭控制、氧化安定性、阻蚀性、增黏、减摩、成膜能力等方面表现优异。其燃烧热比矿物基础油低，水解安定性、生物安定性和清净分散性优于合成脂，可形成更厚的油膜和更高的油膜强度。但在实际应用过程中，油溶性聚醚的防锈、润滑性能还需要进一步的提高以适应高品质高性能润滑油生产的需要。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，为提高油溶性聚醚的防锈、润滑性能，本发明提供一种高性能润滑油添加剂及其制备方法；具体采用油溶性聚醚与二元酸进行单酯化反应，生成油溶性聚醚羧酸衍生物，该产物具有优异的防锈性、抗磨性、减摩性能，是一种无灰环保的多功能防锈润滑添加剂。
本发明是通过如下技术方案实现的。
一种高性能润滑油添加剂，所述的润滑油添加剂为油溶性聚醚羧酸衍生物，所述油溶性聚醚羧酸衍生物的通式为：
Figure BDA0002275473650000011
其中R为CH3或C2H5，n为5～100的自然数，m为1～20的自然数，R'为CkH2k+1，其中k为4～12的自然数。
优选的，所述油溶性聚醚羧酸衍生物是油溶性聚醚与二元酸进行单酯化反应生成的产物。
更优的，所述油溶性聚醚的通式为
Figure BDA0002275473650000012
其中R是CH3或C2H5，n为5～1000的自然数，R'为CkH2k+1，其中k为4或8～12的自然数，油溶性聚醚的分子量为500～10000。
优选的，所述油溶性聚醚羧酸衍生物是油溶性聚醚与酸酐进行单酯化反应生成的产物。
一种高性能润滑油添加剂的制备方法，油溶性聚醚与二元酸或酸酐在甲苯溶剂中，加热至100～160℃反应3～15小时制得，所述油溶性聚醚与二元酸或酸酐的摩尔比为1:1-4。
反应式为：
Figure BDA0002275473650000021
优选的，所述的二元酸为C2～C22的二元羧酸或对应的酸酐。
优选的，二元酸不溶于甲苯时，反应结束后将甲苯溶剂旋蒸除去，加入二氯甲烷，依次经过酸化、洗涤、干燥和过滤后，旋蒸出二氯甲烷溶剂，得到产物。
更优的，所述加入二氯甲烷后，依次经过盐酸酸化和蒸馏水的洗涤，经过无水Na2SO4的干燥，过滤后，旋蒸出二氯甲烷溶剂，得到产物。
优选的，所述二元酸能够溶于甲苯时，将得到的反应液中的甲苯溶剂旋蒸出去，再加入不溶于酸的溶剂，将析出的酸抽滤除去，之后进行后续萃取、干燥。
更优的，不溶于酸的溶剂为石油醚。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
本发明采用油溶性聚醚与二元酸进行单酯化反应，生成油溶性聚醚羧酸衍生物，该产物具有优异的防锈性、抗磨性、减摩性能，是一种无灰环保的多功能防锈润滑添加剂，可作为无灰防锈剂、抗磨减摩剂添加到润滑油中，添加量为0.2～1wt％即可达到优异的润滑效果，同时具有防锈、减摩、抗磨和抗乳化等多种功能。该制备方法简单，利于工业化及放大生产，所使用的溶剂和过量的酸酐反应物都可以循环利用，极大地将低了原材料成本，更加环保。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1
一种高性能润滑油添加剂的制备方法，具体步骤为：
在带有冷凝装置和温度感应器的三口烧瓶中加入2.1g(0.02mol)丙二酸和一定量甲苯溶剂，在磁力搅拌器上加热搅拌至120～140℃，恒温30min，加入23.59g(0.005mol)平均分子量4700g/mol的油溶性聚醚,分子式为
Figure BDA0002275473650000031
其中R是CH3或C2H5，n为50～100的自然数，R'为C4H9，反应9小时，旋蒸除去甲苯溶剂，加入一定量石油醚，抽滤除去过量丙二酸，经过饱和碳酸氢钠溶液、6％HCl溶液、蒸馏水萃取，经过无水硫酸钠除水，旋蒸出石油醚后得到油溶性聚醚羧酸衍生物，其分子量为：4804g/mol，分子式为：
Figure BDA0002275473650000032
具体的反应式为：
Figure BDA0002275473650000033
Figure BDA0002275473650000034
实施例2
在带有冷凝装置和温度感应器的三口烧瓶中加入12.54g(0.11mol)戊二酸酐和一定量甲苯溶剂，在磁力搅拌器上加热搅拌至140～160℃，恒温30min，加入20.0g(0.025mol)平均分子量800g/mol的油溶性聚醚分子式为
Figure BDA0002275473650000035
其中R是CH3或C2H5，n为5～15的自然数，R'为C4H9，反应15小时，旋蒸除去甲苯溶剂，加入一定量石油醚，抽滤除去过量酸酐，经过饱和碳酸氢钠溶液、6％HCl溶液、蒸馏水萃取，经过无水硫酸钠除水，旋蒸出石油醚后得到油溶性聚醚羧酸衍生物，其分子量为：914g/mol，分子式为：
Figure BDA0002275473650000036
具体的反应式为：
Figure BDA0002275473650000037
Figure BDA0002275473650000038
实施例3
在带有冷凝装置和温度感应器的三口烧瓶中加入23.0g(0.10mol)十二烷二酸和一定量甲苯溶剂，在磁力搅拌器上加热搅拌至150～160℃，恒温30min，加入215g(0.025mol)平均分子量8600g/mol的油溶性聚醚分子式
Figure BDA0002275473650000041
其中R是CH3或C2H5，n为110～140的自然数，R'为C10H21，反应15小时，旋蒸除去甲苯溶剂，加入一定量石油醚，抽滤除去过量酸酐，经过饱和碳酸氢钠溶液、6％HCl溶液、蒸馏水萃取，经过无水硫酸钠除水，旋蒸出石油醚后得到油溶性聚醚羧酸衍生物，其分子量为：8830g/mol，分子式为：
Figure BDA0002275473650000042
其中R为CH3或C2H5，n为110～140的自然数，m为10，R'为C10H21，具体的反应式为：
Figure BDA0002275473650000043
实施例4
在带有冷凝装置和温度感应器的三口烧瓶中加入27.36g(0.08mol)二十烷二酸和一定量甲苯溶剂，在磁力搅拌器上加热搅拌至150～160℃，恒温30min，加入172.0g(0.02mol)平均分子量8600g/mol的油溶性聚醚分子式
Figure BDA0002275473650000044
其中R是CH3或C2H5，n为110～140的自然数，R'为C10H21，反应15小时，旋蒸除去甲苯溶剂，加入一定量石油醚，抽滤除去过量酸酐，经过饱和碳酸氢钠溶液、6％HCl溶液、蒸馏水萃取，经过无水硫酸钠除水，旋蒸出石油醚后得到油溶性聚醚羧酸衍生物，其分子量为：8942g/mol，分子式为：
Figure BDA0002275473650000045
其中R为CH3或C2H5，n为110～140的自然数，m为18，R'为C10H21，具体的反应式为：
Figure BDA0002275473650000046
实验例1
将合成的油溶性聚醚羧酸衍生物防锈润滑添加剂加入至150SN基础油中，其防锈、减摩、抗磨性能的评价结果如表1所示。通过液相锈蚀试验(试验条件：温度：60℃，时间：24小时。符合GB/T11143-2008《加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法》)；以0.2％添加量添加至150N基础油中，可使基础油摩擦系数(测试条件：载荷：50N，温度：60℃，时间：40min，频率：6Hz)从0.140降至0.103；以0.5％添加量添加至150SN基础油中，可使基础油的磨斑直径(测试条件：载荷：40kgf，温度75℃，转速：1200rpm，时间：60min)从0.727mm降至0.448mm。因此，该添加剂具有优异的防锈、减摩抗磨、极压性能。此外，该制备方法简单，利于工业化及放大生产，所使用的溶剂和过量的酸酐反应物都可以循环利用，极大地将低了原材料成本，更加环保。
表1各种添加剂及基础油的性能评价。
添加剂 PB/N 磨斑直径/mm 摩擦系数 液相锈蚀试验
150SN 48 0.727 0.140 重锈
实施例1 66 0.448 0.103 无锈
实施例2 52 0.450 0.102 轻锈
实施例3 56 0.453 0.105 轻锈
实施例4 52 0.455 0.108 轻锈
PB测试条件为：转速：1450rpm，时间：10s，添加剂添加量1wt％。磨斑直径的测试条件为：转速：1200rpm，时间：60min，温度：75℃，载荷：40kgf，添加剂添加量0.5wt％。摩擦系数测试条件：频率：6Hz，温度：60℃，时间：40min，添加剂添加量0.2wt％。液相锈蚀试验添加剂添加量0.2％。
表1表明，该添加剂添加0.2wt％于基础油中具有较好的防锈效果，同时可明显降低基础油的摩擦系数。添加0.5wt％于基础油中，能起到优异的抗磨效果。添加1wt％于基础油中，在一定程度上提高油品的承载能力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种高性能润滑油添加剂，其特征在于，所述的润滑油添加剂为油溶性聚醚羧酸衍生物，所述油溶性聚醚羧酸衍生物的通式为：
Figure FDA0002275473640000011
其中R为CH3或C2H5，n为5～100的自然数，m为1～20的自然数，R'为CkH2k+1，其中k为4～12的自然数。
2.根据权利要求1所述的一种高性能润滑油添加剂，其特征在于，所述油溶性聚醚羧酸衍生物是油溶性聚醚与二元酸进行单酯化反应生成的产物。
3.根据权利要求2所述的一种高性能润滑油添加剂，其特征在于，所述油溶性聚醚的通式为
Figure FDA0002275473640000012
其中R是CH3或C2H5，n为5～1000的自然数，R'为CkH2k+1，其中k为4或8～12的自然数，油溶性聚醚的分子量为500～10000。
4.根据权利要求1所述的一种高性能润滑油添加剂，其特征在于，所述油溶性聚醚羧酸衍生物是油溶性聚醚与酸酐进行单酯化反应生成的产物。
5.根据权利要求1所述的一种高性能润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，油溶性聚醚与二元酸或酸酐在甲苯溶剂中，加热至100～160℃反应3～15小时制得，所述油溶性聚醚与二元酸或酸酐的摩尔比为1:1～4。
6.根据权利要求5所述的一种高性能润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，所述的二元酸为C2～C22的二元羧酸或对应的酸酐。
7.根据权利要求5所述的一种高性能润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，二元酸不溶于甲苯时，反应结束后将甲苯溶剂旋蒸除去，加入二氯甲烷，依次经过酸化、洗涤、干燥和过滤后，旋蒸出二氯甲烷溶剂，得到产物。
8.根据权利要求7所述的一种高性能润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，所述加入二氯甲烷后，依次经过盐酸酸化和蒸馏水的洗涤，经过无水Na2SO4的干燥，过滤后，旋蒸出二氯甲烷溶剂，得到产物。
9.根据权利要求5所述的一种高性能润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，所述二元酸能够溶于甲苯时，将得到的反应液中的甲苯溶剂旋蒸出去，再加入不溶于酸的溶剂，将析出的酸抽滤除去，之后进行后续萃取、干燥。
10.根据权利要求9所述的一种高性能润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，不溶于酸的溶剂为石油醚。
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