CN111925857A - 抗磨微量润滑油及制备方法 - Google Patents

抗磨微量润滑油及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种抗磨润滑油组合物，其特征在于,由氨基三乙酸、脂肪醇、磷钨酸制备而成，所述氨基三乙酸、脂肪醇的摩尔比为1：2.5‑3；所述磷钨酸的重量为氨基三乙酸、脂肪醇总重量的1‑2％。是含P‑W‑N的极压抗磨添加剂，减摩性能优异可以全部或部分取代对环境有不良影响的S、Cl极压抗磨剂的使用。本发明还提供了一种含上述抗磨润滑油组合物的抗磨微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制造而成：抗磨润滑油组合物50‑60％；2,5‑呋喃二甲酸二脂肪醇酯40‑50％。本发明制备的抗磨微量润滑油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，可节省润滑剂的使用量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。

Description

抗磨微量润滑油及制备方法
技术领域
本发明属于润滑技术领域，具体地，涉及一种抗磨微量润滑油及制备方法。
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，同时为了让使用的微量润滑剂具有比较强的极压抗磨性和润滑性，过多使用含有对环境不友好的含硫和含氯添加剂，使用微量润滑技术后可以解决切削液的大量使用问题和环境污染问题，但在应用于难加工金属如钛合金、钨钢合金、不锈钢等的加工时，现有的微量润滑技术往往难于达到所需的润滑效果。
研究一种新型抗磨润滑油添加剂并将其应用于微量润滑技术是一项具有实用价值的课题。
发明内容
鉴于以上问题，本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种抗磨润滑油组合物。
为实现上述目的，本发明提供的一种抗磨润滑油组合物，其特征在于,由氨基三乙酸、脂肪醇、磷钨酸制备而成，所述氨基三乙酸、脂肪醇的摩尔比为1：2.5-3；所述磷钨酸的重量为氨基三乙酸、脂肪醇总重量的1-2％。
所述脂肪醇选用C8-C20的直链或支链脂肪醇；优选：异辛醇、正辛醇、异癸醇、正癸醇、月桂醇、异构十二醇、异构十三醇、异构十六醇、油醇、异构二十醇中的一种或几种混合物。所述脂肪醇可以和氨基三乙酸反应生成具有一定极压抗磨性的氨基酯，与磷钨酸反应可以生成极压抗磨性能优异的磷钨酸酯。
所述氨基三乙酸由于分子结构中存在-N-基和3个-COOH基，可以和脂肪醇反应生成具有一定抗磨性的氨基酯，与磷钨酸结合生成氨基磷钨酸生成极压抗磨性能优异的氨基磷钨酸。
所述磷钨酸可以作为催化剂在氨基三乙酸、脂肪醇的酯化反应过程中参与催化作用，是高效绿色催化剂，催化反应完成后不需进行分离，可与反应生成的氨基三乙酸脂肪醇酯结合生成极压抗磨性能优异的磷钨酸氨基三乙酸脂肪醇酯。
本发明还提供了上述抗磨润滑油组合物的制备方法：
称取氨基三乙酸、脂肪醇、磷钨酸放置于反应釜中，搅拌加热到180-200℃，充分反应5-6小时，反应过程减压排水1-2次，反应完成后减压排除水分；即为一种抗磨润滑油组合物。
另外，本发明还提供了一种含上述抗磨润滑油组合物的抗磨微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制造而成：
抗磨润滑油组合物 50-60％；
2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯 40-50％。
所述的2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯由2,5-呋喃二甲酸与脂肪醇进行酯化反应制备面成的。
所述脂肪醇选用C8-C20的直链或支链脂肪醇；优选：异辛醇、正辛醇、异癸醇、正癸醇、月桂醇、异构十二醇、异构十三醇、异构十六醇、油醇、异构二十醇中的一种或几种混合物。
上述2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯的制备方法如下：
将2,5-呋喃二甲酸与脂肪醇、催化剂加入反应釜内，于180-200℃的反应温度下反应5～6小时；反应过程减压排水1-2次，反应完成后减压排除水分；即为2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯。
上述2,5-呋喃二甲酸与脂肪醇的摩尔比1：2-2.2；优选为1：2.1-2.2；脂肪醇稍微过量的好处是：脂肪醇自身具体一定的润滑性，可以在润滑体系中充当润滑剂作用，同时脂肪醇还有耦合性，可以使体系中的组分充分互溶。
上述催化剂可以选择Lewis酸、分子筛、阳离子交换树脂、稀土氧化物中的一种或几种混合物。
上述催化剂优选磷钨酸，用量为反应物总重量的0.2-0.5％。选择磷钨酸的优点是磷钨酸在参与催化过程中产生的磷钨酸酯有极好的极压抗磨作用，反应完成催化剂无需进行分离，可减少因分离催化剂所造成的环境污染和水、电、化学试剂等消耗，节能减排、环境保护效果显著。
此外，本发明提供了上述抗磨润滑油组合物的抗磨微量润滑油的制备方法：将抗磨润滑油组合物、2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯在室温下混合搅拌至透明时即可。
发明的作用与效果
采用本发明制备的抗磨润滑油组合物,是含P-W-N的极压抗磨添加剂，减摩性能优异可以全部或部分取代对环境有不良影响的S、Cl极压抗磨剂的使用。
在本发明中的2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯良好的润滑性和优异的生物降解性，同时2,5-呋喃二甲酸有类似芳香环的刚度，加强了反应生成的酯具有更强的延展度和弹性，可以全部或部分取代对环境有不良影响的S、Cl极压抗磨剂的使用。
本发明制备的微量润滑油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，可节省润滑剂的使用量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。
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
称取氨基三乙酸191.14g(1mol)、异辛醇390.69g(3mol)、磷钨酸11g放置于反应釜中，搅拌加热到180℃，充分反应6小时，反应过程每隔2小时减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为一种抗磨润滑油组合物。
称取将抗磨润滑油组合物500g、2,5-呋喃二甲酸二异二十醇酯500g在室温下混合搅拌至完全透明时即为一种抗磨微量润滑油。
上述2,5-呋喃二甲酸二异二十醇酯的制备方法：将2,5-呋喃二甲酸156.09g(1mol)与异二十醇656.81g(2.2mol)、10g稀硫酸(10％)加入反应釜内，于200℃的反应温度下反应5小时；反应过程减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为2,5-呋喃二甲酸二异二十醇酯。
实施例二
称取氨基三乙酸191.14g(1mol)、异癸醇443.18g(2.8mol)、磷钨酸7g放置于反应釜中，搅拌加热到200℃，充分反应5小时，反应过程减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为一种抗磨润滑油组合物。
称取将抗磨润滑油组合物600g、2,5-呋喃二甲酸二异癸醇酯400g在室温下混合搅拌至完全透明时即为一种抗磨微量润滑油。
上述2,5-呋喃二甲酸二异癸醇酯的制备方法：将2,5-呋喃二甲酸156.09g(1mol)与异癸醇316.56g(2mol)、2g磷钨酸加入反应釜内，于180℃的反应温度下反应6小时；反应过程每隔2小时减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为2,5-呋喃二甲酸二异癸醇酯。
实施例三
称取氨基三乙酸191.14g(1mol)、月桂醇503.23g(2.7mol)、磷钨酸10g放置于反应釜中，搅拌加热到190℃，充分反应5.5小时，反应过程减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为一种抗磨润滑油组合物。
称取将抗磨润滑油组合物550g、2,5-呋喃二甲酸二异十二醇酯450g在室温下混合搅拌至完全透明时即为一种抗磨微量润滑油。
上述2,5-呋喃二甲酸二异十二醇酯的制备方法：将2,5-呋喃二甲酸156.09g(1mol)与异十二醇391.39g(2.1mol)、磷钨酸1.2g加入反应釜内，于190℃的反应温度下反应5.5小时；反应过程减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为2,5-呋喃二甲酸二异十二醇酯。
实施例四
称取氨基三乙酸191.14g(1mol)、异十三醇520.94g(2.6mol)、磷钨酸8g放置于反应釜中，搅拌加热到185℃，充分反应6小时，反应过程每隔2小时减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为一种抗磨润滑油组合物。
称取将抗磨润滑油组合物520g、2,5-呋喃二甲酸二异十三醇酯480g在室温下混合搅拌至完全透明时即为一种抗磨微量润滑油。
上述2,5-呋喃二甲酸二异十三醇酯的制备方法：将2,5-呋喃二甲酸156.09g(1mol)与异十三醇440.79g(2.2mol)、磷钨酸1.8gg加入反应釜内，于285℃的反应温度下反应5.5小时；反应过程减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为2,5-呋喃二甲酸二异十三醇酯。
实施例五
称取氨基三乙酸191.14g(1mol)、异十六醇606.25g(2.5mol)、磷钨酸15g放置于反应釜中，搅拌加热到190℃，充分反应5.5小时，反应过程中减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为一种抗磨润滑油组合物。
称取将抗磨润滑油组合物540g、2,5-呋喃二甲酸二异十六醇酯460g在室温下混合搅拌至完全透明时即为一种抗磨微量润滑油。
上述2,5-呋喃二甲酸二异十六醇酯的制备方法：将2,5-呋喃二甲酸156.09g(1mol)与异十六醇509.25g(2.1mol)、磷钨酸2g加入反应釜内，于190℃的反应温度下反应5小时；反应过程减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为2,5-呋喃二甲酸二异十六醇酯。
实施例六
称取氨基三乙酸191.14g(1mol)、油醇698.05g(2.6mol)、磷钨酸13g放置于反应釜中，搅拌加热到190℃，充分反应6小时，反应过程每隔2小时减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为一种抗磨润滑油组合物。
称取将抗磨润滑油组合物560g、2,5-呋喃二甲酸二油醇酯440g在室温下混合搅拌至完全透明时即为一种抗磨微量润滑油。
上述2,5-呋喃二甲酸二油醇酯的制备方法：将2,5-呋喃二甲酸156.09g(1mol)与油醇590.66g(2.2mol)、磷钨酸2g加入反应釜内，于190℃的反应温度下反应5.5小时；反应过程减压排水1次，反应完成后减压排除水分；即为2,5-呋喃二甲酸二油醇酯。
上述实施例六制备的一种抗磨微量润滑油经测试理化指标为：
项目 测试数据 实验方法
运动粘度@40℃mm<sup>2</sup>/s 31 GB/T265
开口闪点℃ 265 GB/T3536
倾点℃ -19 GB/T3535
密度@20℃kg/m<sup>3</sup> 925 GB/T1884
将上述实施例六制备的一种抗磨微量润滑油应用于铝合金微量润滑泵体铣削加工，数控加工中心型号：CMV-510IIA。对照组用KS-CUT310切削液(5％)进行循环润滑冷却，现改为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)和上述制备的一种抗磨微量润滑油，结果如下表：
Figure BDA0002635734350000071

Claims (10)

1.一种抗磨润滑油组合物，其特征在于,由氨基三乙酸、脂肪醇、磷钨酸制备而成。
2.如权利要求1所述的一种抗磨润滑油组合物，其特征在于：所述氨基三乙酸、脂肪醇的摩尔比为1：2.5-3；所述磷钨酸的重量为氨基三乙酸、脂肪醇总重量的1-2％。
3.如权利要求1或2所述的一种抗磨润滑油组合物，其特征在于：
所述脂肪醇选用C8-C20的直链或支链脂肪醇；优选：异辛醇、正辛醇、异癸醇、正癸醇、月桂醇、异构十二醇、异构十三醇、异构十六醇、油醇、异构二十醇中的一种或几种混合物。
4.一种含如权利要求1-3任一所述抗磨润滑油组合物的制备方法：其特征在于：
称取氨基三乙酸、脂肪醇、磷钨酸放置于反应釜中，搅拌加热到180-200℃，充分反应5-6小时，反应过程减压排水1-2次，反应完成后减压排除水分；即为一种抗磨润滑油组合物。
5.一种含如权利要求1-3任一所述抗磨润滑油组合物制备的抗磨微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制造而成：
抗磨润滑油组合物 50-60％；
2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯 40-50％。
6.如权利要求5所述的一种抗磨微量润滑油，其特征在于：
所述的2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯由2,5-呋喃二甲酸与脂肪醇进行酯化反应制备面成的；
所述脂肪醇优选用C8-C20的直链或支链脂肪醇；优选：异辛醇、正辛醇、异癸醇、正癸醇、月桂醇、异构十二醇、异构十三醇、异构十六醇、油醇、异构二十醇中的一种或几种混合物。
7.如权利要求5所述的一种抗磨微量润滑油，其特征在于：
制备方法为：将2,5-呋喃二甲酸与脂肪醇、催化剂加入反应釜内，于180-200℃的反应温度下反应5～6小时；反应过程减压排水1-2次，反应完成后减压排除水分；即为2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯；
所述2,5-呋喃二甲酸与脂肪醇的摩尔比1：2-2.2；优选为1：2.1-2.2。
8.如权利要求7所述的一种抗磨微量润滑油，其特征在于：
所述催化剂可以选择Lewis酸、分子筛、阳离子交换树脂、稀土氧化物中的一种或几种混合物。
9.如权利要求7所述的一种抗磨微量润滑油，其特征在于：
所述催化剂为磷钨酸。
10.如权利要求5-9任一所述的一种抗磨微量润滑油的制备方法，其特征在于：
将抗磨润滑油组合物、2,5-呋喃二甲酸二脂肪醇酯在室温下混合搅拌至透明时即可。
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