CN112143547A - 一种制冷压缩机用润滑油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制冷压缩机用润滑油，按质量百分比计，包括多元醇酯95‑99％，抗氧化剂0.3‑1％，酸捕捉剂0.1‑5％，抗磨剂1‑3％，抗泡剂0.001‑0.01％。该多元醇酯由多元醇和混合脂肪酸制备而得，本发明中的制冷压缩机用润滑油相容性好，稳定性强，在低温条件下不易于制冷剂发生分层现象。

Description

一种制冷压缩机用润滑油及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑油、冷冻油技术领域，尤其涉及一种制冷压缩机用润滑油及其制备方法。

背景技术

众所周知,氯氟烃(CFCs)和氢氯氟烃(HCFCs)等含氯制冷剂会消耗大气臭氧层并引起温室效应,对环境污染较大。而氢氟烃(HFCs，如R134a、R407C、R410A等)被公认为是现阶段替代CFCs的理想制冷剂，但是由于HFCs与传统的非极性矿物油存在不相容的问题，近年来开发与HFCs相匹配的冷冻机油成为了研究热点。受阻多元醇酯(POE)与HFCs具有良好的相容性、可靠的润滑性能、优异的热稳定性、化学稳定性、电绝缘性及材料的兼容性，且安全与环保性能好，已成为与HFCs制冷剂配伍的首选润滑油。

但是现有的POE存在在低温条件下易与制冷剂发生分层、低温流动性较差、加速制冷压缩机内的橡胶构件溶胀、稳定性较差等缺陷。

如专利号CN201710986537.3公开了一种冷冻油、其应用及压缩机，该专利虽然解决了多元醇酯冷冻油在低温条件下易与制冷剂发生分层的问题，但是没有解决制冷压缩机内的橡胶构件易溶胀的问题。

专利号CN201680019000.3公开了一种冷冻机润滑油和冷冻机用混合组合物，其公开了利用二硫醚或三硫醚可以解决制冷压缩机内的橡胶构件溶胀的问题，但是却降低了与制冷剂的相容性。

本发明意在提供一种制冷压缩机用润滑油及其制备方法，以解决上述润滑油存在的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种制冷压缩机用润滑油，按质量百分比计，包括多元醇酯95-99％，抗氧化剂0.3-1％，酸捕捉剂0.1-5％，抗磨剂1-3％，抗泡剂0.001-0.01％。

作为一种优选的技术方案，所述多元醇酯由季戊四醇与异辛酸和正己酸组成的混合脂肪酸反应得到。

作为一种优选的技术方案，所述季戊四醇与混合脂肪酸的摩尔比为0.8～1：2～2.6。

作为一种优选的技术方案，所述异辛酸与正己酸的质量比为30～50％：70～50％。

作为一种优选的技术方案，所述抗氧化剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯。

作为一种优选的技术方案，所述硫代二丙酸二硬脂醇酯的酸值≤0.10mgKOH/g。

作为一种优选的技术方案，所述酸捕捉剂为乙二醇二缩水甘油醚。

作为一种优选的技术方案，所述乙二醇二缩水甘油醚的水分含量≤0.1wt％。

本发明的第二方面还提供了一种如上所述的制冷压缩机用润滑油的制备方法，包括以下步骤：

S1：将上述摩尔比的季戊四醇和混合脂肪酸倒入反应釜中，加入催化剂，在反应温度为110-130℃，真空度为-0.1Mpa的条件下反应8-10h，再升温至180-250℃，反应1-2h，后向反应釜中通入氮气，保持0.5-1h，得基础油；

S2：在调和釜中加入上述所得的基础油、抗氧化剂、酸捕捉剂、抗磨剂、抗泡剂，在真空中反应0.5-1h，得所述润滑油。

作为一种优选的技术方案，在步骤S2中，所述润滑油的酸值≤0.01mgKOH/g。

有益效果：

1、本发明中的制冷压缩机用润滑油，相容性好，在低温下无蜡状析出物；

2、本发明中的制冷压缩机用润滑油，可减少蒸发器的油品滞留量，提高压缩机的效率；

3、本发明中的制冷压缩机用润滑油在加工时采用了更加安全的脱水过程，保证了产品的低水分，可使制冷系统更安全；

4、本发明中的制冷压缩机用润滑油，低温流动性良好，耐高温性能和化学稳定性好；

5、本发明中的制冷压缩机用润滑油，不会加速压缩机内橡胶构件的溶胀；

6、本发明中的制冷压缩机用润滑油，安全性高，绿色环保，对环境无污染。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种制冷压缩机用润滑油，按质量百分比计，包括多元醇酯95-99％，抗氧化剂0.3-1％，酸捕捉剂0.1-5％，抗磨剂1-3％，抗泡剂0.001-0.01％。

在一些优选的实施方式中，所述多元醇酯由季戊四醇与异辛酸和正己酸组成的混合脂肪酸反应得到。通过选择季戊四醇和混合脂肪酸制备多元醇酯，使得多元醇酯的抗氧化性和稳定性能更好，原因是季戊四醇分子中季碳原子的特殊结构，使得β-位上没有氢原子可以与羟基氧形成六原子的共振结构环，只有在高能量条件下其与脂肪酸形成的酯结构才可以破坏，另外在本体系中，由于异辛酸和正己酸的存在，使得合成的酯具有较宽广的性能调整范围，原因是混合脂肪酸采用的是不同结构类型的直链和支链脂肪酸的组合。

在一些优选的实施方式中，所述季戊四醇(CAS号：115-77-5)与混合脂肪酸的摩尔比为0.8～1：2～2.6。

在一些优选的实施方式中，所述混合脂肪酸为异辛酸和正己酸的混合物，通过选择将异辛酸和正己酸组合，降低了季戊四醇与脂肪酸酯化过程的位阻效应，使反应得到的多元醇酯的酸值较低，提高了多元醇酯的稳定性，原因是正己酸的直链结构和异辛酸的支链结构相互作用，使得制备得到的酯既具有较高的稳定性，又相对削弱了反应过程中产生的位阻效应。而且在本体系中由于多元醇与混合脂肪酸的摩尔比为0.8～1：2～2.6，使得多元醇酯的产率较高。

在一些优选的实施方式中，所述异辛酸与正己酸的质量比为30～50％：70～50％。混合脂肪酸中异辛酸与正己酸的质量比选择在30～50％：70～50％范围内，是因为酸侧链的含量会影响酯的耐蒸发性能以及相容性，直链酸与支链酸在该比值范围内既保证了酯的稳定性，又提高了酯的低温流动性能；一般而言，偶数碳原子脂肪酸合成得酯低温性能较差，原因是由于偶数碳原子数脂肪酸得晶体结构对称性较高，晶体结合得较为紧密，而在本体系中由于季戊四醇的存在，使得其与混合脂肪酸形成的酯结构对称性有较大的改变，从而提高了酯的低温流动性。

本发明实施例中的异辛酸可市售获得，如从麦克林生物科技有限公司购入，型号为E808757；本发明实施例中的正己酸也可市售获得，如从麦克林生物科技有限公司购入，型号为H810882；

在一些优选的实施方式中，所述抗氧化剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯。选择硫代二丙酸二硬脂醇酯作为抗氧化剂，不仅提高了酯的抗氧化性能，而且可以抑制制冷压缩机中橡胶构件的溶胀，原因是在本体系中硫代二丙酸二硬脂醇酯与乙二醇二缩水甘油醚共同作用，在橡胶构件表面形成一层保护膜，阻止了多元醇酯对橡胶构件的浸渗，从而抑制了橡胶构件的溶胀，另外在本体系中，硫代二丙酸二硬脂醇酯的酸值≤0.10mgKOH/g，是为了防止因酸值过高，硫代二丙酸二硬脂醇酯本身对橡胶构件的浸渗。

在一些优选的实施方式中，所述硫代二丙酸二硬脂醇酯的酸值≤0.10mgKOH/g。

本发明中所述的“酸值”表示中和1g样品中的游离酸所需要消耗氢氧化钾的毫克数，以mgKOH/g表示，酸值的大小反映了样品中游离酸含量的多少。

本发明实施例中的硫代二丙酸二硬脂醇酯可市售获得，如从武汉华翔科洁生物技术有限公司，等级：优级品；

在一些优选的实施方式中，所述酸捕捉剂为乙二醇二缩水甘油醚。酸捕捉剂选择为乙二醇二缩水甘油醚，是为了控制润滑油的酸值≤0.01mgKOH/g，在本体系中由于乙二醇二缩水甘油醚的水分含量≤0.1wt％，所以在对酯进行脱酸处理的时候，可以有效降低润滑油的酸值，提高润滑油的贮藏稳定性，另外还可以与抗磨剂、抗泡剂共同作用，使润滑油的相容性得到提高。

在一些优选的实施方式中，所述乙二醇二缩水甘油醚的水分含量≤0.1wt％。

本发明实施例中的乙二醇二缩水甘油醚可市售获得，如从安徽新远科技有限公司购入，等级：优品级；

本发明的第二方面还提供了一种如上所述的制冷压缩机用润滑油的制备方法，包括以下步骤：

S1：将上述摩尔比的季戊四醇和混合脂肪酸倒入反应釜中，加入催化剂，在反应温度为110-130℃，真空度为-0.1Mpa的条件下反应8-10h，再升温至180-250℃，反应1-2h，后向反应釜中通入氮气，保持0.5-1h，得基础油；

S2：在调和釜中加入上述所得的基础油、抗氧化剂、酸捕捉剂、抗磨剂、抗泡剂，在真空中反应0.5-1h，得所述润滑油。

在一些优选的实施方式中，在步骤S2中，所述润滑油的酸值≤0.01mgKOH/g。通过上述原料及制备工艺的选择，可使该润滑油的酸值低于0.01mgKOH/g。

所述催化剂优选为对甲苯磺酸(CAS号：104-15-4)；

所述抗磨剂优选为磷酸三甲酚酯(CAS号：4098-70)；

所述抗泡剂为聚二甲基硅氧烷(CAS号：9006-65-9)；

实施例

以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。如无特殊说明，本发明中的原料的均为市售。

实施例1

实施例1提供了一种制冷压缩机用润滑油，按质量百分比计，包括多元醇酯95％，抗氧化剂0.3％，酸捕捉剂2.995％，抗磨剂1.7％，抗泡剂0.005％。

所述多元醇酯由季戊四醇与异辛酸和正己酸组成的混合脂肪酸反应得到。

所述季戊四醇与混合脂肪酸的摩尔比为0.8：2。

所述异辛酸与正己酸的质量比为30％：70％。

所述抗氧化剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯。

所述酸捕捉剂为乙二醇二缩水甘油醚。

所述抗磨剂优选为磷酸三甲酚酯。

所述抗泡剂为聚二甲基硅氧烷。

本例还提供了一种如上所述的制冷压缩机用润滑油的制备方法，包括以下步骤：

S1：将上述摩尔比的季戊四醇和混合脂肪酸倒入反应釜中，以混合脂肪酸的总量为基准，加入质量百分比为0.02％的对甲苯磺酸，在反应温度为110℃，真空度为-0.1Mpa的条件下反应10h，再升温至180℃，反应2h，后向反应釜中通入氮气，保持0.5h，得基础油；

S2：在调和釜中加入上述所得的基础油、抗氧化剂、酸捕捉剂、抗磨剂、抗泡剂，在真空中反应0.5h，得所述润滑油。

实施例2

实施例2提供了一种制冷压缩机用润滑油，按质量百分比计，包括多元醇酯98％，抗氧化剂0.3％，酸捕捉剂0.69％，抗磨剂1％，抗泡剂0.01％。

所述多元醇酯由季戊四醇与异辛酸和正己酸组成的混合脂肪酸反应得到。

所述季戊四醇与混合脂肪酸的摩尔比为1：2.6。

所述异辛酸与正己酸的质量比为50％：50％。

所述抗氧化剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯。

所述酸捕捉剂为乙二醇二缩水甘油醚。

所述抗磨剂优选为磷酸三甲酚酯。

所述抗泡剂为聚二甲基硅氧烷。

本例还提供了一种如上所述的制冷压缩机用润滑油的制备方法，包括以下步骤：

S1：将上述摩尔比的季戊四醇和混合脂肪酸倒入反应釜中，以混合脂肪酸的总量为基准，加入质量百分比为0.02％的对甲苯磺酸，在反应温度为130℃，真空度为-0.1Mpa的条件下反应8h，再升温至250℃，反应1h，后向反应釜中通入氮气，保持1h，得基础油；

S2：在调和釜中加入上述所得的基础油、抗氧化剂、酸捕捉剂、抗磨剂、抗泡剂，在真空中反应1h，得所述润滑油。

实施例3

实施例3提供了一种制冷压缩机用润滑油，按质量百分比计，包括多元醇酯96％，抗氧化剂0.7％，酸捕捉剂1.99％，抗磨剂1.3％，抗泡剂0.01％。

所述多元醇酯由季戊四醇与异辛酸和正己酸组成的混合脂肪酸反应得到。

所述季戊四醇与混合脂肪酸的摩尔比为1：2.4。

所述异辛酸与正己酸的质量比为40％：60％。

所述抗氧化剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯。

所述酸捕捉剂为乙二醇二缩水甘油醚。

所述抗磨剂优选为磷酸三甲酚酯。

所述抗泡剂为聚二甲基硅氧烷。

本例还提供了一种如上所述的制冷压缩机用润滑油的制备方法，包括以下步骤：

S1：将上述摩尔比的季戊四醇和混合脂肪酸倒入反应釜中，以混合脂肪酸的总量为基准，加入质量百分比为0.02％的对甲苯磺酸，在反应温度为120℃，真空度为-0.1Mpa的条件下反应9h，再升温至230℃，反应1.5h，后向反应釜中通入氮气，保持45min，得基础油；

S2：在调和釜中加入上述所得的基础油、抗氧化剂、酸捕捉剂、抗磨剂、抗泡剂，在真空中反应45min，得所述润滑油。

对比例1

将混合脂肪酸改为异辛酸，其余同实施例3。

对比例2

将混合脂肪酸改为正己酸，其余同实施例3。

对比例3

将异辛酸与正己酸的质量比改为7：3，其余同实施例3。

对比例4

将抗氧化剂改为β,β'-硫代二丙酸二月桂酯(厂家为凯茵化工，型号：PEP-8T)，其余同实施例3。

对比例5

将酸捕捉剂改为甲基丙烯酸缩水甘油酯(CAS号：106-91-2)，其余同实施例3。

性能测试

将上述实施例与对比例进行性能测试，具体数据见表1；

表1

Claims (10)

1.一种制冷压缩机用润滑油，其特征在于，按质量百分比计，包括多元醇酯95-99％，抗氧化剂0.3-1％，酸捕捉剂0.1-5％，抗磨剂1-3％，抗泡剂0.001-0.01％。

2.根据权利要求1所述的一种制冷压缩机用润滑油，其特征在于，所述多元醇酯由季戊四醇与异辛酸和正己酸组成的混合脂肪酸反应得到。

3.根据权利要求2所述的一种制冷压缩机用润滑油，其特征在于，所述季戊四醇与混合脂肪酸的摩尔比为0.8～1：2～2.6。

4.根据权利要求3所述的一种制冷压缩机用润滑油，其特征在于，所述异辛酸与正己酸的质量比为30～50％：70～50％。

5.根据权利要求1所述的一种制冷压缩机用润滑油，其特征在于，所述抗氧化剂为硫代二丙酸二硬脂醇酯。

6.根据权利要求5所述的一种制冷压缩机用润滑油，其特征在于，所述硫代二丙酸二硬脂醇酯的酸值≤0.10mgKOH/g。

7.根据权利要求1所述的一种制冷压缩机用润滑油，其特征在于，所述酸捕捉剂为乙二醇二缩水甘油醚。

8.根据权利要求7所述的一种制冷压缩机用润滑油，其特征在于，所述乙二醇二缩水甘油醚的水分含量≤0.1wt％。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的制冷压缩机用润滑油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将上述摩尔比的季戊四醇和混合脂肪酸倒入反应釜中，加入催化剂，在反应温度为110-130℃，真空度为-0.1Mpa的条件下反应8-10h，再升温至180-250℃，反应1-2h，后向反应釜中通入氮气，保持0.5-1h，得基础油；

S2：在调和釜中加入上述所得的基础油、抗氧化剂、酸捕捉剂、抗磨剂、抗泡剂，在真空中反应0.5-1h，得所述润滑油。

10.根据权利要求9所述的一种制冷压缩机用润滑油的制备方法，其特征在于，在S2步骤中，所述润滑油的酸值≤0.01mgKOH/g。