CN111849582A - 基础油及润滑油 - Google Patents

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Abstract

一种基础油及润滑油，所述基础油包含至少两种单酯。每一种单酯是由单元醇与单羧酸所制得。其中，该单元醇为C16～C36饱和支链脂肪族单元醇，该单羧酸为C5～C10饱和脂肪族单羧酸，且所述单酯是由同一种单羧酸所制得。所述润滑油包含前述的基础油。本发明的基础油能同时满足低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高NPI特性，进而能达到节能减碳的目的。

Description

基础油及润滑油
技术领域
本发明涉及一种基础油(base oil)及包含该基础油的润滑油(lubricant)，特别是涉及一种包含酯化合物的基础油及包含该基础油的润滑油。
背景技术
为了达到节能减碳的目地，未来车用引擎润滑油需朝向符合国际润滑剂标准化及认证委员会(ILSAC)所制定的GF-6规格发展。
为了更符合GF-6规格，润滑油及其所包含的基础油需同时满足低黏度、低倾点(pour point；简称P.P.)、低Noack挥发损失(evaporation loss)及高非极性指数(non-polar index；简称NPI)的特性。其中，低倾点能使润滑油在寒冷环境下无需利用额外的加热设备来维持其流动性。此外，低Noack挥发损失能使润滑油于高温下不易挥发，且高非极性指数能降低润滑油与金属表面间的亲和力，进一步能减少磨耗，达到节能减碳效果。
美国专利公告第US8673831B2号揭示一种包含单酯(monoester)的润滑油，其单酯是由饱和支链脂肪族单元醇(saturated branched-chain aliphatic monohydricalcohol)与饱和直链脂肪族单羧酸(saturated straight-chain aliphaticmonocarboxylic acid)所制得。然而，前述美国专利所涵盖众多可能的润滑油中，仍存有无法同时满足低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高非极性指数特性需求的润滑油，由此也显示，此前述美国专利案并未考虑到上述所有特性需求。
因此，如何找到一种同时满足低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高非极性指数特性需求的基础油及包含该基础油的润滑油，成为目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决前述问题的基础油。
本发明基础油包含至少两种单酯，每一种单酯是由单元醇与单羧酸所制得，其中，该单元醇为C16～C36饱和支链脂肪族单元醇，该单羧酸为C5～C10饱和脂肪族单羧酸，且所述单酯是由同一种单羧酸所制得。
在本发明的基础油中，该单元醇为C20～C36饱和支链脂肪族单元醇。
在本发明的基础油中，该单元醇为C22～C36饱和支链脂肪族单元醇。
在本发明的基础油中，该单元醇如下式(I)所示：
Figure BDA0002379865830000021
式(I)，其中，R1与R2分别为C7～C17烷基。
在本发明的基础油中，该式(I)的R1与R2分别为C10～C17烷基。
在本发明的基础油中，该式(I)的R1与R2分别为C10～C13烷基。
在本发明的基础油中，该单羧酸为C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸。
在本发明的基础油中，该单羧酸为C5～C7饱和直链脂肪族单羧酸。
在本发明的基础油中，以该基础油的总重为100wt％计，每一种单酯的重量范围为5wt％～95wt％。
本发明的第二目的，即在提供一种润滑油。
本发明润滑油包含前述的基础油。
本发明的有益效果在于：由于本发明的基础油包含至少两种由C16～C36饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和脂肪族单羧酸所制得之单酯，且所述单酯是由同一种单羧酸所制得，因此，本发明的基础油能同时满足低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高NPI特性，进而能达到节能减碳的目的。
具体实施方式
以下将就本发明内容进行详细说明。
[基础油]
本发明基础油包含至少两种单酯，每一种单酯是由单元醇与单羧酸所制得，其中，该单元醇为C16～C36饱和支链脂肪族单元醇，该单羧酸为C5～C10饱和脂肪族单羧酸，且所述单酯是由同一种单羧酸所制得。
较佳地，每一种单酯是由单元醇与单羧酸经酯化反应所制得。该酯化反应的条件可为现有任何能使单元醇与单羧酸发生酯化反应并形成单酯的条件，例如该酯化反应可选择地于触媒的存在下进行酯化反应。更佳地，该酯化反应的温度范围为180℃～240℃。又更佳地，该酯化反应的温度范围为200℃～230℃。
较佳地，该单元醇为C20～C36饱和支链脂肪族单元醇。更佳地，该单元醇为C22～C36饱和支链脂肪族单元醇。又更佳地，该单元醇为C22～C28饱和支链脂肪族单元醇。又更佳地，该单元醇为C24～C26饱和支链脂肪族单元醇。
较佳地，该单元醇如下式(I)所示：
Figure BDA0002379865830000031
式(I)，其中，R1与R2分别为C7～C17烷基。
更佳地，R1与R2分别为C10～C17烷基。又更佳地，R1与R2分别为C10～C13烷基。又更佳地，R1与R2分别为C10～C17直链烷基。又更佳地，R1与R2分别为C10～C13直链烷基。在本发明的具体实施例中，该单元醇为异二十四醇(2-decyltetradecanol)或异二十六醇(2-undecylpentadecanol)。
较佳地，该单羧酸为C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸。更佳地，该单羧酸为C5～C7饱和直链脂肪族单羧酸。
较佳地，以该基础油的总重为100wt％计，每一种单酯的重量范围为5wt％～95wt％。更佳地，每一种单酯的重量范围为10wt％～90wt％。又更佳地，每一种单酯的重量范围为30wt％～70wt％。
较佳地，本发明基础油是由两种单酯所组成，其中一种单酯是由C24饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得，另一种单酯是由C26饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得。更佳地，以该基础油的总重为100wt％计，该由C24饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得单酯的重量范围为30wt％～50wt％，该由C26饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得单酯的重量范围为50wt％～70wt％。又更佳地，以该基础油的总重为100wt％计，该由C24饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得单酯的重量范围为35wt％～45wt％，该由C26饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得单酯的重量范围为55wt％～65wt％。
较佳地，依据ASTM D445-18标准方法，本发明基础油的100℃运动黏度(kinematicviscosity；简称KVis)不高于5cSt。更佳地，100℃运动黏度不高于4.3cSt。
较佳地，依据ASTM D97-17b标准方法，本发明基础油的倾点(P.P.)不高于-30℃。更佳地，倾点不高于-40℃。
较佳地，本发明基础油的Noack挥发损失(Noack)不高于9wt％。更佳地，Noack挥发损失不高于8wt％。
较佳地，本发明基础油的非极性指数(NPI)不低于115。更佳地，非极性指数不低于130。
[润滑油]
本发明的润滑油包含前述的基础油。
较佳地，本发明润滑油还可包含其它添加剂，该添加剂例如但不限于是胺系抗氧化剂(aminic antioxidant；如Ciba IRGANOX L57)、磷酸三甲苯酯(tricresylphosphate)、氯化石蜡(chlorinated paraffin)或前述的组合。
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，该实施例仅为例示说明，而不应被解释为本发明实施的限制。
用于制备实施例1与比较例2～5、8的基础油所包含单酯或三酯的单元醇与单羧酸，以及组成实施例1与比较例1～8的基础油的单酯、双酯或三酯分别整理于下表1中。
表1
Figure BDA0002379865830000041
Figure BDA0002379865830000051
实施例1与比较例1～8的基础油的制备方法分别如下所述。
<实施例1>基础油
混合由异二十四醇与庚酸(heptanoic acid)所制得的单酯(简称异二十四醇-C7)与由异二十六醇与庚酸所制得的单酯(简称异二十六醇-C7)，得到实施例1的基础油。以该基础油的总重为100wt％计，该由异二十四醇与庚酸所制得的单酯(异二十四醇-C7)的重量范围为40wt％，该由异二十六醇与庚酸所制得的单酯(异二十六醇-C7)的重量范围为60wt％。
<比较例1、6～7>基础油
比较例1、6～7的基础油分别是由表1中所列的单酯[异十三醇硬脂酸酯(isotridecyl stearate)]或双酯[己二酸二异癸酯(diisodecyl adipate)或己二酸二异十三烷基酯(diisotridecyl adipate)]所组成。
<比较例2～5>基础油
比较例2的基础油是由异二十醇(2-octyldodecanol)与戊酸所制得的单酯(简称异二十醇-C5)所组成。比较例3的基础油是由异二十醇与庚酸所制得的单酯(简称异二十醇-C7)所组成。比较例4的基础油是由异二十四醇与庚酸所制得的单酯(简称异二十四醇-C7)所组成。比较例5的基础油是由异二十八醇(2-dodecylhexadecanol)与庚酸所制得的单酯(简称异二十八醇-C7)所组成。
<比较例8>基础油
混合由1,1,1-三羟甲基丙烷(1,1,1-trimethylolpropane)与辛酸(octanoicacid)所制得的三酯(简称三羟甲基丙烷-C8)与由1,1,1-三羟甲基丙烷与癸酸(decanoicacid)所制得的三酯(简称三羟甲基丙烷-C10)，得到比较例8的基础油。其中，以该基础油的总重为100wt％计，该由1,1,1-三羟甲基丙烷与辛酸所制得的三酯的重量为40wt％，该由1,1,1-三羟甲基丙烷与癸酸所制得的三酯的重量为60wt％。
<基础油的性质测试>
a.运动黏度(KVis)与黏度指数(viscosity index；简称V.I.)：依据ASTM D445-18标准方法，分别量测40℃与100℃的运动黏度，并依据40℃与100℃的运动黏度计算黏度指数。
b.闪火点(flash point；简称F.P.)：依据ASTM D92-18标准方法，量测开口式闪火点数值。
c.倾点(P.P.)：依据ASTM D97-17b标准方法，量测低温倾点。
d.Noack挥发损失(Noack)：以润滑油挥发损失测试仪(Noack evaporation lossanalyzer)量测Noack挥发损失。
e.非极性指数(NPI)：同EP 0792334B2中关于NPI的测试方法量测非极性指数。其中，NPI的计算方法如[公式A]所示。
[公式A]NPI＝(总碳原子数×平均分子量)/(羧基数×100)
实施例1与比较例1～8分别经前述性质测试方法所得的结果，以及实施例1与比较例1～8所含有的单酯、双酯或三酯整理于下表2中。
表2
Figure BDA0002379865830000061
Figure BDA0002379865830000071
<结果与讨论>
包含两种由C16～C36饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得的单酯的基础油(实施例1)会同时具有低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高NPI的特性。然而，相较于实施例1的基础油，仅包含一种非由C16～C36饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得的单酯(异十三醇硬脂酸酯)的基础油(比较例1)的运动黏度与倾点偏高，仅包含一种由C16～C36饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸所制得的单酯的基础油(比较例2～5)无法同时满足低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高NPI特性(比较例2与3的Noack挥发损失偏高且NPI偏低、比较例4的倾点偏高、比较例5的运动黏度与倾点偏高)，仅包含一种双酯或两种三酯的基础油(比较例6～8)也无法同时满足低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高NPI特性(比较例6的Noack挥发损失偏高且NPI偏低、比较例7～8的运动黏度偏高且NPI偏低)。
因此，由前段说明可知，相较于仅包含一种非由C16～C36饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和脂肪族单羧酸所制得的单酯的基础油(比较例1)、仅包含一种由C16～C36饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和脂肪族单羧酸所制得之单酯的基础油(比较例2～5)，以及仅包含一种双酯或两种三酯的基础油(比较例6～8)，本发明包含至少两种由C16～C36饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和脂肪族单羧酸所制得的单酯的基础油(实施例1)能同时满足低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高NPI特性。
综上所述，由于本发明的基础油包含至少两种由C16～C36饱和支链脂肪族单元醇与C5～C10饱和脂肪族单羧酸所制得的单酯，且所述单酯是由同一种单羧酸所制得。因此，本发明的基础油能同时满足低黏度、低倾点、低Noack挥发损失及高NPI特性，进而能达到节能减碳的目地，故确实能达成本发明的目的。

Claims (10)

1.一种基础油，其特征在于包含：至少两种单酯，每一种单酯是由单元醇与单羧酸所制得；该单元醇为C16～C36饱和支链脂肪族单元醇，该单羧酸为C5～C10饱和脂肪族单羧酸，且所述单酯是由同一种单羧酸所制得。
2.根据权利要求1所述的基础油，其特征在于：该单元醇为C20～C36饱和支链脂肪族单元醇。
3.根据权利要求2所述的基础油，其特征在于：该单元醇为C22～C36饱和支链脂肪族单元醇。
4.根据权利要求1所述的基础油，其特征在于：该单元醇如下式(I)所示：
Figure FDA0002379865820000011
其中，R1与R2分别为C7～C17烷基。
5.根据权利要求4所述的基础油，其特征在于：该式(I)的R1与R2分别为C10～C17烷基。
6.根据权利要求5所述的基础油，其特征在于：该式(I)的R1与R2分别为C10～C13烷基。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的基础油，其特征在于：该单羧酸为C5～C10饱和直链脂肪族单羧酸。
8.根据权利要求7所述的基础油，其特征在于：该单羧酸为C5～C7饱和直链脂肪族单羧酸。
9.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的基础油，其特征在于：以该基础油的总重为100wt％计，每一种单酯的重量范围为5wt％～95wt％。
10.一种润滑油，包含如权利要求1至9中任一权利要求所述的基础油。
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