CN112940829B - 抗磨液压油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液压油技术领域，公开了一种抗磨液压油及其制备方法。液压油包括以下组分：煤间接液化加氢调和基础油80‑99重量份，极压抗磨剂0.2‑2重量份，抗氧化剂0.2‑2重量份，金属减活剂0.01‑0.2重量份，抗泡剂0.03‑0.5重量份，清净分散剂0.01‑0.2重量份；其中，所述煤间接液化加氢调和基础油的40℃运动粘度为25‑110mm2/s，倾点为≤‑30℃，粘度指数为≥140。本发明拓阔了国内生产液压油基础油所用原料的来源，制备出的液压油具有较高的粘度指数，良好的抗磨性能和氧化安定性能，可延长液压油和液压元件的使用寿命，提高液压机械的工作效率。

Description

抗磨液压油及其制备方法
技术领域
本发明涉及液压油技术领域，具体涉及一种抗磨液压油及其制备方法。
背景技术
液压油在液压系统中一般起到能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。随着液压系统技术的不断发展，为确保精密元器件的顺利工作，液压系统对液压油的质量要求越来越高。
液压油一般由基础油和少量的添加剂组成，其中，基础油是制备高性能液压油的基础，目前用于液压油的基础油基本都为矿物油Ⅱ类或矿物油Ⅲ类基础油，由于矿物油中含有氮氧化合物，极易被氧化和乳化，从而使得液压油容易老化和变质，抗氧化性能差，使用寿命短，更换次数频繁，影响液压机械的工作效率，难以完全满足液压机械的需求。
CN111019743A公开了一种煤基全合成低温液压油及其制备方法，其中液压油包括基础油98.0-99.5wt％；挤压抗磨剂0.1-0.4wt％；抗氧剂0.05-0.3wt％；金属减活剂0.1-0.5wt％；防腐防锈剂0.1-0.5wt％；清洁分散剂0.05-0.4wt％；降凝剂0-0.1wt％，所有成分的总质量百分含量为100％。其中，基础油包括煤制III类+CTL4基础油60-90wt％，煤制聚α-烯烃PAO40基础油0-25wt％，煤制聚α-烯烃PAO150基础油0-5wt％。该液压油的基础油全部为煤基合成油，虽然无需粘度指数改进剂便可使液压油具有合适的粘度和较高的粘度指数，具有好的抗剪切和耐热抗氧能力，延长了换油周期，但是PAO基础油粘度高，加工难度较大，且成本较高，不适合推广。
因此，亟待提供一种具有良好的润滑性能和氧化安定性能，可延长液压油和液压元件使用寿命，减少换油次数，提高液压机械的工作效率的节能环保型高性能抗磨液压油。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的抗磨液压油抗氧化性能不够好，换油频繁使用寿命短，液压机械的工作效率低的问题，提供一种抗磨液压油及其制备方法。该液压油制备出的液压油具有较高的粘度指数，良好的抗磨性能和氧化安定性能，可延长液压油和液压元件的使用寿命，提高液压机械的工作效率。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种抗磨液压油，所述液压油包括：煤间接液化加氢调和基础油80-99重量份，极压抗磨剂0.2-2重量份，抗氧化剂0.2-2重量份，金属减活剂0.01-0.2重量份，抗泡剂0.03-0.5重量份，清净分散剂0.01-0.2重量份；其中，所述煤间接液化加氢调和基础油的40℃运动粘度为25-110mm2/s，倾点为≤-30℃，粘度指数为≥140。
本发明第二方面提供了一种本发明第一方面所述的煤基抗磨液压油制备方法，所述方法包括：先将至少两种不同运动粘度等级的煤基液化加氢基础油进行第一次混合，得到煤间接液化加氢调和基础油；之后将挤压抗磨剂、抗氧化剂、金属减活剂以及清净分散剂加入所述煤间接液化加氢调和基础油中进行第二次混合，得到混合油品；最后将抗泡剂加入所述混合油品中进行第三次混合，得到抗磨液压油。
通过上述技术方案，本发明所具有的有益技术效果如下：
本发明所提供的抗磨液压油液以煤液化加氢基础油与特定的添加剂进行复配，不仅制备出的液压油具有较高的粘度指数，良好的抗磨性能和氧化安定性能，可延长液压油和液压元件的使用寿命，提高液压机械的工作效率，而且拓阔了国内生产液压油基础油所用原料的来源，适合工业化推广。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面公开了一种抗磨液压油，所述液压油包括：煤间接液化加氢调和基础油80-99重量份，极压抗磨剂0.2-2重量份，抗氧化剂0.2-2重量份，金属减活剂0.01-0.2重量份，抗泡剂0.03-0.5重量份，清净分散剂0.01-0.2重量份，其中，所述煤间接液化加氢调和基础油的40℃运动粘度为25-110mm2/s，倾点为≤-30℃，粘度指数为≥140。
在一个优选的实施方式中，所述煤间接液化加氢调和基础油中的硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g。
在一个优选的实施方式中，所述煤间接液化加氢调和基础油包括至少两种不同运动粘度的煤间接液化加氢基础油，进一步优选包括两种不同运动粘度的煤间接液化加氢基础油。
其中，所述煤间接液化加氢基础油为煤间接液化得到的液化烃，先经过加氢预处理得到350℃以上的馏分、再依次经过加氢异构化处理、加氢饱和常减压蒸馏处理以脱除350℃以下的轻组分、最后经过切割处理和任选的溶剂脱蜡处理后得到的加氢油。
其中，本发明对煤间接液化、加氢预处理、加氢异构化处理、加氢饱和处理、常减压蒸馏处理、切割处理和溶剂脱蜡处理不做特殊限定，按照现有技术进行操作即可，本发明不再对此赘述。具体地，1)煤炭先气化为合成气，合成气在催化剂的作用下通过费托合成形成液态烃；2)将得到的液态烃经过加氢预处理后进行馏分切割，分离得到350℃以上的馏分；3)将分离得到的350℃以上的馏分进行加氢异构化处理，用于将正构烷烃转化为异构烷烃；4)将得到的异构烷烃再次进行加氢饱和处理，用于将不饱和组分转化为饱和组分，之后再进行减压蒸馏，以脱除350℃以下的轻组分；5)将步骤4)得到的产品按照一定的馏程进行切割，即可得到煤间接液化加氢基础油。
其中，根据步骤(5)中切割馏程的不同，可以得到不同运动粘度的煤间接液化加氢基础油。例如，当切割温度为550℃-630℃时，可以得到100℃运动粘度为20mm2/s，倾点-35℃，粘度指数160，硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g的20号煤间接液化加氢基础油；当切割温度为500℃以上且小于550℃时，可以得到100℃运动粘度为10mm2/s，倾点-45℃，粘度指数155，硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g的10号煤间接液化加氢基础油；当切割温度为450℃以上且小于500℃时，可以得到100℃运动粘度为6mm2/s，倾点-50℃，粘度指数150，硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g的6号煤间接液化加氢基础油；当切割温度为400℃以上且小于450℃时，可以得到100℃运动粘度为4mm2/s，倾点-50℃，粘度指数140，硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g的4号煤间接液化加氢基础油。
其中，本发明中的煤间接液化加氢基础油可以商购，也可以按照现有技术进行制备，本发明对此不做特殊限定。当所述煤间接液化加氢基础油为20号煤间接液化加氢基础油时，优选对20号煤间接液化加氢基础油进行脱蜡处理。其中，本发明对脱蜡处理方式以及脱蜡程度不做特殊限定，按照本领域常规操作进行即可，优选利用溶剂脱除残余蜡。
在本发明中，通过将不同运动粘度的煤间接液化加氢基础油进行调和，可以得到40℃运动粘度为25-110mm2/s、倾点≤-30℃，粘度指数≥140、硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g的煤间接液化加氢调和基础油。
其中，本发明对不同运动粘度的煤间接液化加氢基础油的调和用量不做特殊限定，只要能得到所述煤间接液化加氢调和基础油即可。利用所述煤间接液化加氢调和基础油制备液压油，不仅可以降低生产成本，扩宽液压油基础油的来源，而且还能提高基础油和添加剂之间的适配性，满足液压油对高温和低温的需求，提高液压油的性能。
在一个优选的实施方式中，所述液压油包括：煤间接液化加氢调和基础油95-98.5重量份，极压抗磨剂0.45-0.65重量份，抗氧化剂0.45-0.65重量份，金属减活剂0.08-0.16重量份，抗泡剂0.1-0.2重量份，清净分散剂0.1-0.2重量份，其中，所述煤间接液化加氢调和基础油的40℃运动粘度为30-100mm2/s，倾点为≤-45℃，粘度指数为≥150。
其中，适量的添加剂对液压油的性能有增强作用。如果添加剂的用量过多，不仅增加了生产成本，而且还会削弱增强作用；如果添加剂的用量太少，由于添加剂在使用过程中有损耗，当添加剂耗尽时，就会失去增强作用，影响液压油性能。本发明的发明人经过研究发现，当将基础油和添加剂的用量控制在上述范围之内时，制备得到的抗磨液压油的性能最佳。
在一个优选的实施方式中，所述极压抗磨剂选自十六烷基硫代硼酸钙、磷酸三甲酚脂、硫代磷酸正丁酯、二烷基二硫代磷酸锌、硫代异丁烯中的至少一种，优选为十六烷基硫代硼酸钙。
在一个优选的实施方式中，所述抗氧化剂选自二烷基二硫代氨基甲酸脂和/或烷基二苯胺，优选为二烷基二硫代氨基甲酸脂和烷基二苯胺；其中，二烷基二硫代氨基甲酸脂和烷基二苯胺的质量比为1：1-4，优选为1：1.5-2.5。
其中，发明人经过研究发现，与单一类型的抗氧剂相比，二烷基二硫代氨基甲酸脂(T323)和烷基二苯胺(T534)的组合可以在减少抗氧化剂使用量的情况下增强液压油的氧化安定性能，不仅能够在分解过氧化物的同时减慢自由基的链传递，还能够有效地控制液压油中酸值的增加量，从而减少对仪器设备的腐蚀。
在一个优选的实施方式中，所述金属减活剂选自二正丁基氨基苯三唑(T551)和/或噻二唑衍生物(T561)，优选为二正丁基氨基苯三唑。
其中，发明人经过研究发现，选用不同的金属减活剂，制备得到的抗磨液压油的性能有所差异。当选用二正丁基氨基苯三唑作金属减活剂时，二正丁基氨基苯三唑不仅能与金属离子发生反应生成螯合物，在金属表面形成一层保护膜，有效抑制金属或其他离子对氧化的催化作用，提高液压油的抗氧化能力，同时金属减活剂还能与其他的添加剂和基础油混合后产生协同作用，还可以起到铜腐蚀抑制剂、抗磨剂、防锈剂的作用，进一步改善抗磨液压油的综合性能，延长液压油的使用寿命，可减少换油次数，提高液压机械的工作效率。
在一个优选的实施方式中，所述抗泡剂为非硅型抗泡剂，选自丙烯酸酯和/或乙烯基正丁醚，优选为丙烯酸酯。
液压油的泡沫问题是直接关系到液压系统能否正常使用的关键指标，一般来说，液压油的泡沫可能导致液压系统工作不稳定，液压油的温度升高，对液压油的寿命产生影响。本发明中选择非硅抗泡剂，可在保持液压油良好空气释放性的同时最大程度地抑制泡沫产生，延长液压油的使用寿命。
在一个优选的实施方式中，所述清净分散剂选自高碱值长链烷基磺酸盐(RHY106)、聚异丁烯丁二酰亚胺(RHY 154B)、烷基酚盐(T121)中的至少一种，优选为高碱值长链烷基磺酸盐和聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物，其中，高碱值长链烷基磺酸盐和聚异丁烯丁二酰亚胺的质量比1：0.5-1.5。
其中，发明人经过研究发现，高碱值长链烷基磺酸盐可以避免液压油氧化过程中生成沉积物；聚异丁烯丁二酰亚胺可以使油泥、积碳等物质溶解在油相中，便于过滤去除，二者共同作用，不仅可以降低液压系统的磨损，提高液压油的抗磨性能，还可以延长液压油的使用寿命和更换周期。
在本发明中，基础油和各种添加剂除了发挥其自身的作用之外，彼此之间也会相互影响，产生协同作用，从而使得制备得到的抗磨液压油具有较高的粘度指数，良好的抗磨性能和氧化安定性能，可延长液压油和液压元件的使用寿命，提高液压机械的工作效率。
本发明第二方面提供了一种本发明第一方面所述的抗磨液压油的制备方法，所述方法包括：先将至少两种不同运动粘度煤液化加氢基础油进行第一次混合，得到煤间接液化加氢调和基础油，之后将挤压抗磨剂、抗氧化剂、金属减活剂以及清净分散剂加入所述煤间接液化加氢调和基础油中进行第二次混合，得到混合油品，最后将抗泡剂加入所述混合油品中进行第三次混合，得到抗磨液压油。
在一个优选的实施方式中，所述第一次混合在40-80℃下以500-1000r/min的转速搅拌30-120min，所述第二次混合在40-80℃下以200-400r/min的转速搅拌60-120min，所述第三次混合在40-80℃下以200-400r/min的转速搅拌60-120min。
在一个优选的实施方式中，第三次混合结束后，进行过滤，以除去抗磨液压油中的大于10μm的粒子，提高抗磨液压油的清洁度；所述过滤优选为润滑油三级过滤。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。其中，
煤间接液化加氢基础油A:100℃运动粘度为20mm2/s，倾点-35℃，粘度指数160，硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g；
10号煤间接液化加氢基础油:100℃运动粘度为10mm2/s，倾点-45℃，粘度指数155，硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g；
6号煤间接液化加氢基础油:100℃运动粘度为6mm2/s，倾点-50℃，粘度指数150，硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g；
4号煤间接液化加氢基础油:100℃运动粘度为4mm2/s，倾点-50℃，粘度指数140，硫含量≤1μg/g，氮含量≤1μg/g。
其中，实施例中所用的煤液化加氢基础油由实验室制备得到，制备过程如下：1)煤炭先气化为合成气，合成气在催化剂的作用下通过费托合成形成液态烃；2)将得到的液态烃经过加氢预处理，后进行馏分切割，分离得到350℃以上的馏分；3)将分离得到的350℃以上的馏分进行加氢异构化处理，用于将正构烷烃转化为异构烷烃；4)将得到的异构烷烃再次进行加氢饱和处理，用于将不饱和组分转化为饱和组分，之后再进行常减压蒸馏，脱除350℃以下的轻组分；5)将步骤4)得到的产品分别按照550℃-630℃、500℃以上且小于550℃、450℃以上且小于500℃、400℃以上且小于450℃的馏程进行分子蒸馏切割，对应得到20号煤间接液化加氢基础油、10号煤间接液化加氢基础油、6号煤间接液化加氢基础油和4号煤间接液化加氢基础油；6)对20号煤间接液化加氢基础油进行溶剂脱蜡处理，得到脱出蜡后的20号煤间接液化加氢基础油，记为煤间接液化加氢基础油A。
实施例1
(1)将55g煤间接液化加氢基础油A和45g 10号煤间接液化加氢基础油加到反应釜中，在40℃下以600r/min的转速搅拌120min，得到40℃运动粘度为97.87mm2、倾点为-45℃、粘度指数为155、硫含量≤1μg/g、氮含量≤1μg/g的煤间接液化加氢调和基础油；
(2)将0.55g十六烷基硫代硼酸钙、0.18g二烷基二硫代氨基甲酸脂(T323)和0.37g烷基二苯胺(T534)、0.1g二正丁基氨基苯三唑(T551)、0.05g高碱值长链烷基磺酸盐(RHY106)和0.05g聚异丁烯丁二酰亚胺(RHY 154B)加入到98.5g的煤间接液化加氢调和基础油中，在60℃下以600r/min的转速搅拌60min，得到混合油品；
(3)将0.15g丙烯酸酯加入到步骤(2)得到的混合油品中，在60℃下以600r/min的转速搅拌60min，然后经过三级过滤，得到抗磨液压油。
对得到的抗磨液压油进行性能测试，其结果如表1所示。
实施例2
(1)将80g 6号煤液化加氢基础油和20g煤液化加氢基础油A加到反应釜中，在40℃下以600r/min的转速搅拌60min，得到40℃运动粘度为42.27mm2、倾点为-51℃、粘度指数为160、硫含量≤1μg/g、氮含量≤1μg/g基础油；
(2)将0.55g十六烷基硫代硼酸钙、0.18g二烷基二硫代氨基甲酸脂(T323)和0.37g烷基二苯胺(T534)、0.1g二正丁基氨基苯三唑(T551)、0.05g高碱值长链烷基磺酸盐(RHY106)和0.05g聚异丁烯丁二酰亚胺(RHY 154B)加入到98.5g的煤间接液化加氢调和基础油中，在60℃下以600r/min的转速搅拌60min，得到混合油品；
(3)将0.15g丙烯酸酯加入到步骤(2)得到的混合油品中，在60℃下以600r/min的转速搅拌60min，然后经过三级过滤，得到抗磨液压油。
对得到的抗磨液压油进行性能测试，其结果如表1所示。
实施例3
(1)将50g 4号煤液化加氢基础油和50g 10号煤液化加氢基础油加到反应釜中，在60℃下以600r/min的转速搅拌60min，得到40℃运动粘度为30.63mm2、倾点为-49℃、粘度指数为153、硫含量≤1μg/g、氮含量≤1μg/g基础油；
(2)将0.55g十六烷基硫代硼酸钙、0.18g二烷基二硫代氨基甲酸脂(T323)和0.37g烷基二苯胺(T534)、0.1g二正丁基氨基苯三唑(T551)、0.05g高碱值长链烷基磺酸盐(RHY106)和0.05g聚异丁烯丁二酰亚胺(RHY 154B)加入到98.5g的煤间接液化加氢调和基础油中，在60℃下以600r/min的转速搅拌60min，得到混合油品；
(3)将0.15g丙烯酸酯加入到步骤(2)得到的混合油品中，在60℃下以600r/min的转速搅拌60min，然后经过三级过滤，得到抗磨液压油。
对得到的抗磨液压油进行性能测试，其结果如表1所示。
实施例4
按照实施例1的方法，区别在于：
步骤(2)中不添加二烷基二硫代氨基甲酸脂(T323)，烷基二苯胺(T534)的用量为0.55g，对得到的抗磨液压油进行性能测试，其结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002926672350000101
Figure BDA0002926672350000111
由表1可知，本发明所制备的抗磨液压油具有磨痕直径小、抗氧化性能高、低倾点、高粘度指数的特点，远优于GB1111.81-2011中关于不同粘度等级L-HM抗磨液压油的技术要求。其中，磨痕直径小、抗氧化性能高可以确保在高温高压工况条件下液压油不易氧化变质，使用寿命长；倾点低可以保证液压油有良好的低温流动性，使得低温启动性好，适用于更低的环境温度；高粘度指数可以确保工作温度发生变化条件下能准确、灵活的传递动力，并保证液压元件正常润滑。同时本发明拓宽了国内生产液压油基础油所用原料的来源，提高了煤基加氢基础油的附加价值。
通过对比实施例4和实施例1的结果可以发现，当抗氧剂中不添加二烷基二硫代氨基甲酸脂时，虽然液压油在1500h后的总酸值稍有减少(从0.04mg/g减少到0.03mg/g)，但是1500h后油泥的增加量比较明显(从0.18mg增加到0.35g)，综合效果表明二烷基二硫代氨基甲酸脂和烷基二苯胺综合使用效果更佳。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种抗磨液压油，其特征在于，所述液压油包括以下组分：煤间接液化加氢调和基础油80-99重量份，极压抗磨剂0.2-2重量份，抗氧化剂0.2-2重量份，金属减活剂0.01-0.2重量份，抗泡剂0.03-0.5重量份，清净分散剂0.01-0.2重量份；其中，所述煤间接液化加氢调和基础油的40℃运动粘度为25-110 mm2/s，倾点为≤-30℃，粘度指数为≥140；
其中，所述煤间接液化加氢调和基础油包括至少两种不同运动粘度的煤间接液化加氢基础油；
所述抗氧化剂为二烷基二硫代氨基甲酸脂和烷基二苯胺；二烷基二硫代氨基甲酸脂和烷基二苯胺的质量比为1：1-4；
其中，所述金属减活剂为二正丁基氨基苯三唑；所述清净分散剂为高碱值长链烷基磺酸盐和聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物。
2.根据权利要求1所述的抗磨液压油，其中，所述液压油包括：煤间接液化加氢调和基础油95-98.5重量份，极压抗磨剂0.45-0.65重量份，抗氧化剂0.45-0.65重量份，金属减活剂0.08-0.16重量份，抗泡剂0.1-0.2重量份，清净分散剂0.1-0.2重量份；其中，所述煤间接液化加氢调和基础油的40℃运动粘度为30-100mm2/s，倾点为≤-45℃，粘度指数为≥150。
3.根据权利要求1所述的抗磨液压油，其中，所述煤间接液化加氢调和基础油包括两种不同运动粘度的煤间接液化加氢基础油。
4.根据权利要求1所述的抗磨液压油，其中，所述极压抗磨剂选自十六烷基硫代硼酸钙、磷酸三甲酚脂、硫代磷酸正丁酯、二烷基二硫代磷酸锌、硫代异丁烯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的抗磨液压油，其中，二烷基二硫代氨基甲酸脂和烷基二苯胺的质量比为1：1.5-2.5。
6.根据权利要求1所述的抗磨液压油，其中，所述抗泡剂为非硅型抗泡剂，选自丙烯酸酯和/或双烷基磷酸酯。
7.根据权利要求1所述的抗磨液压油，其中，高碱值长链烷基磺酸盐和聚异丁烯丁二酰亚胺的质量比为1：0.5-1.5。
8.一种制备权利要求1-7中任意一项所述的抗磨液压油的方法，其特征在于，所述方法包括：先将至少两种不同运动粘度的煤间接液化加氢基础油进行第一次混合，得到煤间接液化加氢调和基础油；之后将极压抗磨剂、抗氧化剂、金属减活剂以及清净分散剂加入所述煤间接液化加氢调和基础油中进行第二次混合，得到混合油品；最后将抗泡剂加入所述混合油品中进行第三次混合，得到抗磨液压油。
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