CN113214889A - 一种环保微量润滑油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种环保润滑油组合物，其特征在于,由肉豆蔻醇、酒石酸、五氧化二磷制备而成，所述肉豆蔻醇、酒石酸的摩尔比为2‑2.1：1；所述五氧化二磷的重量为酒石酸重量的20‑30％。采用本发明制备的环保润滑油组合物,润滑性好，可生物降解；是P型极压抗磨剂，极压抗磨性能良好，可减少微量润滑油剂中的S、Cl使用，对环境友好。本发明还提供了一种含上述环保润滑油组合物的环保微量润滑油，由环保润滑油组合物；己二酸二异辛酯；肉豆蔻酸异丙酯；蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐制备而成。

Description

一种环保微量润滑油及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑技术领域，具体地，涉及一种环保微量润滑油及其制备方法。
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。以合成酯或格尔伯特醇作为基础油开发的微量润滑油，基本能达到比较理想的润滑效果，但在使用过程中由于刀具和材料接触瞬间中摩擦发热量过大，导致部分酯类分子的分解和/或格尔伯特醇的蒸发，产生令人不快的气味，而影响实际的使用。
为了金属加工行业的可持续发展，研究一种新型环保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，提供一种环保润滑油组合物。
为实现上述目的，本发明提供的一种环保润滑油组合物，其特征在于,由肉豆蔻醇、酒石酸、五氧化二磷制备而成，所述肉豆蔻醇、酒石酸的摩尔比为2-2.1：1；优选2：1；所述五氧化二磷的重量为酒石酸重量的20-30％。
由于酒石酸的熔点比较高，为了使组分能充分混合，在酯化反应前需加入一定量的水溶解酒石酸再和肉豆蔻醇、五氧化二磷进行混合，所述酒石酸和水重量份数比为1：1-1.2。水的存在不利于酯化反应的进行，在反应前尽可能将水排除。
所述肉豆蔻醇可以和酒石酸、五氧化二磷反应生成肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯，极压抗磨性能优异。由于肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯分子结构中有空位-OH存在，易于吸附在金属表面，提高润滑性，生物降解性能好。
所述五氧化二磷可以作为催化剂在肉豆蔻醇、酒石酸的酯化反应过程中参与催化作用，催化反应完成后不需进行分离，与反应生成的肉豆蔻醇、酒石酸结合生成极压抗磨性能优异的肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物。
本发明还提供了上述环保润滑油组合物的制备方法：
称取肉豆蔻醇、酒石酸、水放置于反应釜中，在100-110℃下敞口搅拌加热30-45分钟后，加入五氧化二磷搅拌，再将反应釜中的空气抽出，搅拌加热到150-160℃，充分反应5-6小时，反应完成后减压排除水分；即为肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物，作为一种环保润滑油组合物使用。
另外，本发明还提供了一种含上述环保润滑油组合物的环保微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：
Figure BDA0003069926900000021
所述的蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐由蓖麻油酸与硼酸先进行酯化反应，然后再与甘氨酸进行酯化及成盐反应制备而成的。
所述蓖麻油酸与硼酸的摩尔比为1-1.5：1；优选1：1；所述硼酸与甘氨酸摩尔比为1：1-1.2，优选1：1。
由于甘氨酸的熔点较高，为了使反应充分，需要将甘氨酸先溶于水后再参与反应。一般甘氨酸和水的重量比为1：0.5-1。
上述蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐的制备方法如下：
步骤一：将蓖麻油酸与硼酸、催化剂加入反应釜内，于170-180℃的反应温度下反应4-5小时；反应完成后减压排除水分；即为蓖麻油硼酸酯。
步骤二：将步骤一反应温度下降到不高于100℃时，加入甘氨酸水溶液充分升温到110-120℃，敞口搅拌反应30-45分钟，即为蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐。
上述催化剂可以选择Lewis酸、分子筛、过氧化物中的一种或几种混合物。
上述催化剂优选过硼酸盐，优选：过硼酸钠或过硼酸钾。用量为蓖麻油酸与硼酸重量和的0.3-0.5％。选择过硼酸盐的优点是生成的硼酸盐化合物有比较好的极压抗磨性，同时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。
上述蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐是良好的B-N型极压抗磨剂，同时还是一种良好的表面活性剂，生物降解性好，有比较好的防锈效果。
此外，本发明提供了上述环保润滑油组合物的环保微量润滑油的制备方法：将环保润滑油组合物、己二酸二异辛酯、肉豆蔻酸异丙酯、蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐在室温下混合搅拌至透明时即为环保微量润滑油。
发明的作用与效果
采用本发明制备的环保润滑油组合物,润滑性好，可生物降解。是P型极压抗磨剂，极压抗磨性能良好，可减少微量润滑油剂中的S、Cl使用，对环境友好。
在本发明中己二酸二异辛酯是良好的润滑剂，常温下运动粘度较低，可以较好的分散其他组分，生物可降解性好。
在本发明中肉豆蔻酸异丙酯是良好的润滑剂，生物降解性好，可以较好的分散其他组分。
本发明制备的蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐是良好的B-N型极压抗磨剂，防锈剂。可以减少微量润滑油剂中的S、Cl使用，对环境友好。
本发明制备的微量润滑油能满足金属加工的润滑冷却、环保和防锈要求；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。
具体实施方式
实施例一
称取肉豆蔻醇4287.8g(20mol)、酒石酸1500.9g(10mol)、水1800g放置于反应釜中，在100℃下敞口搅拌加热45分钟后，加入五氧化二磷310g搅拌，再将反应釜中的空气抽出，搅拌加热到150℃，充分反应6小时，反应完成后减压排除水分；即为肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物，作为一种环保润滑油组合物使用。
称取上述制备的肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物2000g、己二酸二异辛酯3000g、肉豆蔻酸异丙酯4000g、蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐1000g在室温下混合搅拌至透明时即为一种环保微量润滑油。
上述蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐的制备方法如下：
步骤一：将蓖麻油酸2984.6g(10mol)与硼酸618.3g(10mol)、过硼酸钠12g加入反应釜内，于170℃的反应温度下反应5小时；反应完成后减压排除水分；即为蓖麻油硼酸酯。
步骤二：将步骤一反应温度下降到不高于100℃时，加入1300g甘氨酸水溶液(其中甘氨酸750.7g/10mol)充分升温到120℃，敞口搅拌反应30分钟，即为蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐。
实施例二
称取肉豆蔻醇4287.8g(20mol)、酒石酸1500.9g(10mol)、水1600g放置于反应釜中，在105℃下敞口搅拌加热40分钟后，加入五氧化二磷450g搅拌，再将反应釜中的空气抽出，搅拌加热到160℃，充分反应5小时，反应完成后减压排除水分；即为肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物，作为一种环保润滑油组合物使用。
称取上述制备的肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物1000g、己二酸二异辛酯4000g、肉豆蔻酸异丙酯3000g、蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐2000g在室温下混合搅拌至透明时即为一种环保微量润滑油。
上述蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐的制备方法如下：
步骤一：将蓖麻油酸4476.9g(15mol)与硼酸618.3g(10mol)、过硼酸钠25g加入反应釜内，于180℃的反应温度下反应4小时；反应完成后减压排除水分；即为蓖麻油硼酸酯。
步骤二：将步骤一反应温度下降到不高于100℃时，加入1700g甘氨酸水溶液(其中甘氨酸900.8g/12mol)充分升温到110℃，敞口搅拌反应45分钟，即为蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐。
实施例三
称取肉豆蔻醇4502.2g(21mol)、酒石酸1500.9g(10mol)、水1700g放置于反应釜中，在105℃下敞口搅拌加热40分钟后，加入五氧化二磷400g搅拌，再将反应釜中的空气抽出，搅拌加热到155℃，充分反应5.5小时，反应完成后减压排除水分；即为肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物，作为一种环保润滑油组合物使用。
称取上述制备的肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物1500g、己二酸二异辛酯3500g、肉豆蔻酸异丙酯3500g、蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐1500g在室温下混合搅拌至透明时即为一种环保微量润滑油。
上述蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐的制备方法如下：
步骤一：将蓖麻油酸3581.5g(12mol)与硼酸618.3g(10mol)、过硼酸钾17g加入反应釜内，于170℃的反应温度下反应5小时；反应完成后减压排除水分；即为蓖麻油硼酸酯。
步骤二：将步骤一反应温度下降到不高于100℃时，加入1600g甘氨酸水溶液(其中甘氨酸825.8g/11mol)充分升温到115℃，敞口搅拌反应40分钟，即为蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐。
实施例四
称取肉豆蔻醇4287.8g(20mol)、酒石酸1500.9g(10mol)、水1550g放置于反应釜中，在105℃下敞口搅拌加热40分钟后，加入五氧化二磷350g搅拌，再将反应釜中的空气抽出，搅拌加热到155℃，充分反应5.5小时，反应完成后减压排除水分；即为肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物，作为一种环保润滑油组合物使用。
称取上述制备的肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物1800g、己二酸二异辛酯3200g、肉豆蔻酸异丙酯3800g、蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐1200g在室温下混合搅拌至透明时即为一种环保微量润滑油。
上述蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐的制备方法如下：
步骤一：将蓖麻油酸2984.6g(10mol)与硼酸618.3g(10mol)、过硼酸钠15g加入反应釜内，于175℃的反应温度下反应5小时；反应完成后减压排除水分；即为蓖麻油硼酸酯。
步骤二：将步骤一反应温度下降到不高于100℃时，加入1300g甘氨酸水溶液(其中甘氨酸750.7g/10mol)充分升温到110℃，敞口搅拌反应45分钟，即为蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐。
实施例五
称取肉豆蔻醇4287.8g(20mol)、酒石酸1500.9g(10mol)、水1650g放置于反应釜中，在100℃下敞口搅拌加热45分钟后，加入五氧化二磷320g搅拌，再将反应釜中的空气抽出，搅拌加热到150℃，充分反应6小时，反应完成后减压排除水分；即为肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物，作为一种环保润滑油组合物使用。
称取上述制备的肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物1600g、己二酸二异辛酯3500g、肉豆蔻酸异丙酯3300g、蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐1600g在室温下混合搅拌至透明时即为一种环保微量润滑油。
上述蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐的制备方法如下：
步骤一：将蓖麻油酸2984.6g(10mol)与硼酸618.3g(10mol)、过硼酸钾16g加入反应釜内，于175℃的反应温度下反应4.5小时；反应完成后减压排除水分；即为蓖麻油硼酸酯。
步骤二：将步骤一反应温度下降到不高于100℃时，加入1400g甘氨酸水溶液(其中甘氨酸750.7g/10mol)充分升温到115℃，敞口搅拌反应40分钟，即为蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐。
上述实施例五制备的一种环保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 45 GB/T265
开口闪点℃ 199 GB/T3536
倾点℃ -12 GB/T3535
密度@20℃kg/m<sup>3</sup> 923 GB/T1884
将上述实施例五制备的一种环保微量润滑油应用于铝合金铣削微量润滑，替代乳化切削液KS-CUT310(浓度5％)进行加工，数控加工中心型号：CMV-510IIA，微量润滑装置KS-2107(3喷嘴，本公司生产)：
Figure BDA0003069926900000081

Claims (10)

1.一种环保润滑油组合物，其特征在于,包括肉豆蔻醇、酒石酸、五氧化二磷制备而成；所述肉豆蔻醇、酒石酸的摩尔比为2-2.1：1；所述五氧化二磷的重量为酒石酸重量的20-30％。
2.如权利要求1所述的一种环保润滑油组合物，其特征在于：
所述肉豆蔻醇、酒石酸的摩尔比为2：1。
3.如权利要求1或2所述的一种环保润滑油组合物，其特征在于：
还有水，所述酒石酸和水重量份数比为1：1-1.2。
4.如权利要求1-3任一所述环保润滑油组合物的制备方法：其特征在于：
称取肉豆蔻醇、酒石酸、水放置于反应釜中，在100-110℃下敞口搅拌加热30-45分钟后，加入五氧化二磷搅拌，再将反应釜中的空气抽出，搅拌加热到150-160℃，充分反应5-6小时，反应完成后减压排除水分；即为肉豆蔻醇酒石酸磷酸酯化合物，作为一种环保润滑油组合物使用。
5.一种含如权利要求1-3任一所述环保润滑油组合物制备的环保微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：
Figure FDA0003069926890000011
6.如权利要求5所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：
所述的蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐由蓖麻油酸与硼酸先进行酯化反应，然后再与甘氨酸进行酯化及成盐反应制备而成的；
所述蓖麻油酸与硼酸的摩尔比为1-1.5：1；优选1：1；所述硼酸与甘氨酸摩尔比为1：1-1.2，优选1：1。
7.如权利要求5所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：
所述蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐的制备方法如下：
步骤一：将蓖麻油酸与硼酸、催化剂加入反应釜内，于170-180℃的反应温度下反应4-5小时；反应完成后减压排除水分；即为蓖麻油硼酸酯。
步骤二：将步骤一反应温度下降到不高于100℃时，加入甘氨酸水溶液充分升温到110-120℃，敞口搅拌反应30-45分钟，即为蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐。
8.如权利要求7所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：
所述催化剂可以选择Lewis酸、分子筛、过氧化物中的一种或几种混合物。
9.如权利要求7所述的一种环保微量润滑油，其特征在于：
所述催化剂为过硼酸盐，优选：过硼酸钠或过硼酸钾。
10.如权利要求5-9任一所述的一种环保微量润滑油的制备方法，其特征在于：
将环保润滑油组合物、己二酸二异辛酯、肉豆蔻酸异丙酯、蓖麻油酸甘氨酸硼酸酯盐在室温下混合搅拌至透明时即为环保微量润滑油。
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