CN112410096A - 一种高抗磨减摩润滑油添加剂芳香类含氮硼酸酯的制备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械润滑技术领域中一种芳香类含氮硼酸酯润滑油添加剂的制备方法，该添加剂的原料包括含硫氮醇、硼酸及芳香类二乙醇酰胺；所述含硫氮醇由二胺类化合物、二硫化碳和环氧丙烷为原料制备；所述芳香类二乙醇酰胺由芳香族羧酸、二氯亚砜和二乙醇胺为原料制备；所述高抗磨减摩润滑油添加剂由含硫氮醇、硼酸及芳香类二乙醇酰胺反应得到。本发明采用的合成方法具有操作简单易行，适合大规模的产业化生产，实用性非常强。通过本方法所制备出的润滑油添加剂可有效保护易于磨损的机器零件以及发动机等设备，有效增加润滑油的抗磨擦性能并降低了能源的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及机械摩擦润滑技术领域，尤其是一种高抗磨润滑油添加剂。
背景技术
润滑油一般由基础油和添加剂组成，基础油是润滑油的主要成分，决定了润滑油的基本性质；添加剂可以弥补和改善基础油性能方面的不足，并赋予新性能，有机硼酸酯是一种多功能润滑油添加剂，具有优良的抗磨减磨性能，有极好的油膜强度，使用寿命长，无磷无毒无污染，防锈适应范围宽等优点。在硼酸酯类添加剂中引入芳香基团，会使硼酸酯具有更好的油溶性。在硼酸酯中引入硫、氮等元素可以使润滑油具有更好的抗磨性能。目前应用的硼酸类润滑油添加有硼酸盐和硼酸酯两种，硼酸盐的缺点是微溶于水，在有水存在的条件下不稳定，因此不适用于大量接触水而且定期排水的设备中。因此广泛应用的是硼酸酯类润滑油添加剂。
硼酸酯润滑油添加剂的应用原理：硼类添加剂在与金属接触摩擦中硼原子与金属表面发生渗硼作用，生成金属硼化物的极压膜，这一层表面膜有较高硬度，良好的抗磨性，较好的抗氧化性、耐腐蚀性，能承受金属与金属的接触，特别能承受冲击负荷。为了提高硼酸酯润滑油添加剂的抗磨性能，本发明在硼酸酯中引入具有抗磨性能的元素氮和硫，与分子中的硼元素一起构成高抗磨减摩效果。
虽然有机硼酸酯用作润滑油添加剂具有环境友好、多功能、低添加量、高的热稳定性等特点，但和所有的酯类化合物一样，其具有水解稳定性差的缺点。当有机硼酸酯发生水解后，会造成添加剂中硼有效成分的丢失，从而使润滑油的减摩、抗磨性能下降。如何克服上述缺陷开发出水解稳定性高的有机硼酸酯润滑油添加剂制备方法是当务之急。从空间因素来看，随着硼酸酯分子中碳链的增长，引入苯环等基团，可以导致空间位阻增大，水解稳定性也会相应提高。在硼酸酯的分子内部结构中引入氮原子等具有未共用电子对的原子，使氮原子与硼原子形成分子内配位键，也能够提高硼酸酯水解稳定性。因此本发明通过以上方法，有效地提高硼酸酯的水解稳定性。
发明内容
针对上述的研究背景，本发明的目的在于提供一种芳香类含氮硼酸酯的高抗磨减摩润滑油添加剂的制备方法，提高润滑油的抗摩擦性能，提高润滑性。
作为本发明的一个方面，本发明提供了一种芳香类含氮硼酸酯类润滑油添加剂的制备。
其中，芳香类二乙醇酰胺合成中的原料包括苯甲酸、苯乙酸、萘甲酸、萘乙酸，也包含其相应主要成分的衍生物。
其中，硼酸酯类添加剂中硼元素在其中添加剂含量约为1％～3％。
作为本发明的另一个方面，本发明提供了一种芳香类含氮硼酸酯制备高抗磨润滑油添加剂的制备方法，包括下列方法：
制备含硫氮一元醇：二正丁胺或者丙二胺、乙二胺、二正戊胺、二正己胺、二正庚胺等，加入到反应容器中，依次加入等摩尔量的二硫化碳和环氧丙烷，反应1.5小时，得到目标化合物；
制备芳香类二乙醇酰胺：在反应容器中加入等摩尔量的苯甲酸或者苯乙酸、萘甲酸、萘乙酸和二氯亚砜，反应4小时，减压蒸馏除去过量的原料，得芳香类酰氯中间产物。随后依次加入等摩尔量的二乙醇胺、二氯甲烷，反应6小时，得到目标产物；
芳香类含氮硼酸酯的制备：将等摩尔量的含硫氮一元醇、硼酸及芳香类二乙醇酰胺加入到反应容器中，在氮气保护下加热反应2小时，蒸除溶剂得到黄色油状液体，即为芳香类含氮硼酸酯。
其中，所述制得含氮芳香类化合物与硼酸发生酯化反应制备的润滑油添加剂在润滑油中的质量百分数为0.5～10％，优选为0.5～3％。
本发明方法简单、易操作，不会对操作人员造成大量伤害，并且其原子利用率相对较高，减少了以前添加剂对环境的污染。此添加剂经济成本较低且生产安全高，故而可大量投入生产。通过本方法所制备出的润滑油添加剂可有效保护易于磨损的机器零件以及发动机等设备，有效增加润滑油的抗磨擦性能并降低了能源的损耗。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明的润滑油的制备方法流程图
图2为不同含量添加剂在基础油中的PB值
图3为不同含量添加剂在基础油中的摩擦系数
具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
一种高抗磨减摩润滑油添加剂，该添加剂的原料包括芳香类二乙醇酰胺、含硫氮醇和硼酸；所述芳香类二乙醇酰胺为含有苯环的二乙醇酰胺；所述含硫氮醇为含硫氮的一元醇。两者与硼酸发生酯化反应制备得到最终产物。
所述的芳香类二乙醇酰胺的合成原料包括芳香族羧酸、二氯亚砜、二乙醇胺，其中芳香族羧酸包括但不仅限于苯甲酸、苯乙酸、萘甲酸、萘乙酸，也包含其相应主要成分的衍生物。
所述的高抗磨减摩润滑油添加剂，其特征在于：所述的含氮硫醇的合成原料包括二胺及其衍生物、环氧丙烷、二硫化碳，其中二胺包括但不仅限于二正丁胺、丙二胺、乙二胺、二正戊胺、二正己胺、二正庚胺等，也包含其相应主要成分的衍生物。
本发明公开了含苯不饱和脂肪酸硼酸酯添加剂的制备，在润滑油添加剂合成完成后，在基础油中添加不同含量的添加剂后进行相应的性能测试。润滑油添加剂的添加含量为0.5～10％，优选0.5～3％。
如图1所示，本发明公开了一种通过引入芳香类二乙醇酰胺和含硫氮一元醇制备高抗磨润滑油添加剂的制备方法。
作为本发明的再一个方面，本发明提供了一种制备高抗磨减摩润滑油添加剂的制备方法，包括下列步骤：
制备含硫氮一元醇：二正丁胺加入到反应容器中，依次加入等摩尔量的二硫化碳和环氧丙烷，反应1.5小时，得到目标化合物；
制备芳香类二乙醇酰胺：在反应容器依次加入等摩尔量的芳香族羧酸和二氯亚砜，反应4小时，减压蒸馏除去过量的原料，得芳香类酰氯中间产物，随后依次加入等摩尔量的二乙醇胺、二氯甲烷，反应6小时，得到目标产物；
芳香类含氮硼酸酯的制备：将等摩尔量的含硫氮一元醇、硼酸及芳香类二乙醇酰胺加入到反应容器中，在氮气保护下加热反应2小时，蒸除溶剂得到黄色油状液体，即为芳香类含氮硼酸酯。
润滑油，是用在各种类型汽车、机械设备上使用以减少机械部件之间的摩擦，保护机械及加工件的液体或半固体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，按其来源分动物油、植物油、石油润滑油和合成润滑油四大类。本发明中使用的润滑油为已商品化的所有类型的车用润滑油。
以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
下面结合具体实施例对本发明做更详细的阐述。
实施例1
高抗磨减摩润滑油添加剂的制备：
在反应容器依次加入等摩尔量的苯甲酸和二氯亚砜，反应4小时，减压蒸馏除去过量的原料，得到苯甲酰氯，随后依次加入等摩尔量的二乙醇胺、二氯甲烷，反应6小时，得到苯甲酸二乙醇酰胺；
二正丁胺加入到反应容器中，依次加入等摩尔量的二硫化碳和环氧丙烷，反应1.5小时，得到含硫氮一元醇；
将等摩尔量的含硫氮一元醇、硼酸及苯甲酸二乙醇酰胺加入到反应容器中，在氮气保护下加热反应2小时，蒸除溶剂得到黄色油状液体，即为芳香类含氮硼酸酯。
实施例2
制备方法同1，区别在于将苯甲酸替换为苯乙酸。
实施例3
制备方法同1，区别在于将苯甲酸替换为萘甲酸。
实施例4
制备方法同1，区别在于将苯甲酸替换为萘乙酸。
实施例5
制备方法同1，区别在于将二正丁胺替换为乙二胺。
实施例6
制备方法同1，区别在于将二正丁胺替换为丙二胺。
实施例7
制备方法同1，区别在于将二正丁胺替换为二正戊胺。
实施例8
制备方法同1，区别在于将二正丁胺替换为二正己胺。
实施例9
制备方法同1，区别在于将二正丁胺替换为二正庚胺。
水解稳定性的测试
将制得的目标产物敞口静置5天、10天、15天、20天、25天、30天，观察目标产物的状况。经过实验，在经过10天后，该高抗磨润滑油添加剂无浑浊现象，即使经过30天后，该高抗磨润滑油添加剂也无浑浊现象，说明该润滑油添加剂具有高的水解稳定。
表1是实施例1～9的水解稳定性的测试，结果如下：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种高抗磨减摩润滑油添加剂，其特征在于：该添加剂的原料包括芳香类二乙醇酰胺、含硫氮醇和硼酸；所述芳香类二乙醇酰胺为含苯环的二乙醇酰胺；所述含氮硫醇为含氮硫的一元醇。芳香类二乙醇酰胺、含硫氮醇与硼酸发生酯化反应制备包括含有苯甲酸基团的芳香类含氮硼酸酯。
2.根据权利要求1所述的高抗磨减摩润滑油添加剂，其特征在于：所述的芳香类二乙醇酰胺的合成原料包括芳香族羧酸、二氯亚砜、二乙醇胺，其中芳香族羧酸包括但不仅限于苯甲酸、苯乙酸、萘甲酸、萘乙酸，也包含其相应主要成分的衍生物。
3.根据权利要求1所述的高抗磨减摩润滑油添加剂，其特征在于：所述的含硫氮一元醇的合成原料包括二胺及其衍生物、环氧丙烷、二硫化碳，其中二胺包括但不仅限于二正丁胺、丙二胺、乙二胺、二正戊胺、二正己胺、二正庚胺等，也包含其相应主要成分的衍生物。
4.根据权利要求1所述的高抗磨减摩润滑油添加剂，其特征在于：所述硼酸为白色结晶状固体。
5.一种权利要求1-5任一项所述的高抗磨减摩润滑油添加剂的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
制备含硫氮一元醇：二胺类化合物加入到反应容器中，依次加入等摩尔量的二硫化碳和环氧丙烷，反应1.5小时，得到目标化合物；
制备芳香类二乙醇酰胺：在反应容器依次加入等摩尔量的芳香族羧酸和二氯亚砜，反应4小时，减压蒸馏除去过量的原料，得芳香类酰氯中间产物，随后依次加入等摩尔量的二乙醇胺、二氯甲烷，反应6小时，得到目标产物；
芳香类含氮硼酸酯的制备：将等摩尔量的含硫氮醇、硼酸及芳香类二乙醇酰胺加入到反应容器中，在氮气保护下加热反应2小时，蒸除溶剂得到黄色油状液体，即为芳香类含氮硼酸酯。
6.根据权利要求5所述的芳香类二乙醇酰胺和含硫氮醇与硼酸发生酯化反应制备高抗磨润滑油添加剂的制备方法，其中得到所述的高抗磨润滑油添加剂含硼量约在1％～3％左右。
7.如权利要求1-6任一项所述的润滑油添加剂添加在润滑油中，添加量为占润滑油质量百分数为的0.5～10％，优选为0.5～3％。
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