CN114133917A

CN114133917A - 一种具有可生物降解性的导热油组合物及其制备方法

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Publication number: CN114133917A
Application number: CN202010923187.8A
Authority: CN
Inventors: 韦安柱; 贾睿; 张静如; 刘卜瑜; 李永超; 桂砚楠; 焦玉萍; 李耿辉; 聂莉娟
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2022-03-04

Abstract

本发明属于化工领域，具体涉及一种具有可生物降解性的导热油组合物及其制备方法。所述导热油组合物包含如下重量百分含量的组分：合成酯类基础油90～98％，高温抗氧剂0.02～0.6％，清净剂0.02～0.8％，分散剂0.02～0.6％，金属钝化剂0.02～0.8％，功能添加剂0.5～5％。本发明提供的导热油组合物具有突出的生物降解特性，同时具有优异的热稳定性、低温性能、热氧化安定性和传热效果，易于工业化生产，最高使用温度高达330℃。

Description

一种具有可生物降解性的导热油组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种具有可生物降解性的导热油组合物及其制备方法。

背景技术

导热油是一种安全高效的传热介质，属有机热载体，按其结构可分为烃、醚、醇、硅油、含卤烃及含氮杂环等。目前国内外使用最多的导热油是烃，即组成的元素只有碳及氢两种。与水作为传热介质相比，导热油具有使用温度高、蒸气压低和使用方便等特点，同时也具有传热效果好、加热均匀等优点，被广泛应用于加热、冷却、余热回收、太阳能等工业领域及日常生活之中。

随着工业生产的迅速发展，导热油作为一种高效、安全的传热介质，需求量呈现出一定的增长趋势，但导热油使用到一定期限后需要大量更换新的导热油，传统的导热油产品在自然环境中可生物降解能力差、滞留时间长，一旦渗透到土壤和含水层中，会将对环境造成严重的危害。随着人类环境保护意识的不断增强，工业传热介质尤其是在其中应用较为广泛的有机热载体(导热油)对环境的污染影响也开始引起相应的重视，因而可生物降解导热油的开发受到极大的关注。

可生物降解导热油不仅可以满足传热系统使用性能要求，同时具有较好的生态效应，涉及可生物降解性、无毒性和无生态毒性等特性。基于以上性能要求，目前市场上具有可生物降解性能的导热油少之甚少。随着环保观念的提升和相应环保措施的日趋严苛，使用后的导热油对外环境友好的需求将会是一种趋势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明通过将高温抗氧剂、分散剂、清净剂、金属钝化剂等添加剂和具有优异的生物降解性的合成酯基础油之间复配而得到一种具有生物降解性的高温导热油组合物，其高温热稳定性满足GB 23971中技术要求，具有优异的生物降解性，对人类生态环境友好，同时满足了高温传热方面长寿命等使用方面的技术要求。

本发明的另一目的是提供一种所述导热油组合物的制备方法。

为了实现本发明目的，本发明提供一种具有可生物降解性的导热油组合物，其包含如下重量百分含量的组分：

合成酯型基础油90～98％，

高温抗氧剂0.02～0.6％，

清净剂0.02～0.8％，

分散剂0.02～0.6％，

金属钝化剂0.02～0.8％，

功能添加剂0.5～5％。

优选的，上述导热油组合物包含如下重量百分含量的组分：

合成酯型基础油92～96％，

高温抗氧剂0.05～0.3％，

清净剂0.05～0.4％，

分散剂0.05～0.3％，

金属钝化剂0.05～0.5％，

功能添加剂0.8～4％。

最优选的，上述导热油组合物由如下重量百分含量的组分组成：

合成酯型基础油95％，

高温抗氧剂0.25％，

清净剂0.35％，

分散剂0.25％，

金属钝化剂0.35％，

功能添加剂3％。

优选的，上述导热油组合物中，所述合成酯型基础油由选自饱和多元醇酯、双酯、单酯、油酸酯中的两种以上种类的合成酯组成，选择合适调合比例，馏程范围适中，以改善其耐高温变质能力，进一步优选采用新戊二酯、三羟甲基丙烷酯、单季戊四醇酯中的两种及以上的组合，其40℃运动粘度为3～1000mm²/s，具体如：Nycobase8110，Nycobase 8210、Nycobase 7300、Nycobase 8103、Nycobase 9300、Nycobase 8311、Nycobase 8410、Nycobase 3118、Nycobase 20365、Nycobase 8345、Nycobase 8397、Nycobase 20307FG、Nycobase30409FG、Nycobase 40810FG等及相应结构的物质。

优选的，上述导热油组合物中，所述高温抗氧剂可提高油品在高温下抗氧化变质能力。所述的高温抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯和三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯中的一种或两种以上。其加入量控制在0.02～0.6％，当加入量过小时，会影响导热油的抗氧化变质及热分解的能力；当加入量过大时，高温下分解产生容易黑色颗粒沉淀物，严重影响产品质量。

优选的，上述导热油组合物中，所述清净剂可防止或抑制导热油在高温条件下氧化生成胶质和沉渣，起到中和酸性物质和分散油泥的作用。所述清净剂选自烷基水杨酸盐(包括但不限于T109)、高碱值合成磺酸盐(包括但不限于T106，包括镁盐和钙盐等)或硫化烷基酚盐(包括但不限于S206及OLOA219)等。其加入量控制在0.02～0.8％，当加入量过小时，不能及时有效的中和酸性氧化物，增溶、中和、防锈效果差；当加入量过大时，会产生相应絮状物的较大风险，严重影响导热油的后续的长期使用效果。

优选的，上述导热油组合物中，所述分散剂可防止油品使用过程中生成的油泥沉积。所述的分散剂选自双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂(包括但不限于T152)、高氮聚异丁烯丁二酰亚胺(包括但不限于T154)或低氮聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂(包括但不限于T155)等。其加入量控制在0.02～0.6％，优选为0.05～0.3％，当加入量过小时，分散性能差，难易有效控制沉淀物的生成；当加入量过大时反而有副作用，影响后续导热油长期使用效果。

优选的，上述导热油组合物中，所述金属钝化剂可降低金属对氧化速率的催化效应，最终达到延长油品使用寿命的目的。所述的金属钝化剂为杂环苯并三唑衍生物(包括但不限于T551和T553等)。其加入量控制在0.02～0.8％，当加入量过小或过大时，都会严重影响导热油长期使用效果。

优选的，上述导热油组合物中，所述功能添加剂可与高温抗氧剂、清净剂及分散剂发挥协调效应，有效提升油品的抗氧化性能和耐高温的性能，所述的功能添加剂主要包括四氢化萘和/或十氢化萘，可更为有效的提升导热油的使用寿命，其加入量控制在0.5～5％，当加入量过小或过大时，都很难发挥较好协同效应。

本发明涉及的上述导热油组合物的制备过程如下：先将合成酯型基础油加热到50～70℃，然后加入高温抗氧剂和功能添加剂搅拌至均匀透明，再加入清净剂、分散剂和金属钝化剂进行复配而成。

本发明选择具有适宜合成酯结构的基础油，加入高温抗氧剂、清净剂、分散剂、金属钝化剂和功能添加剂等复配而成，对添加剂种类及配比进行选择，各组分合理配比，达成协同作用，得到最高使用温度达330℃的以合成酯类基础油为主的一种具有生物降解性的导热油。通过测定酸值、粘度、闪点、铜片腐蚀、残炭等理化指标以及热氧化安定性、热稳定性，全面评定导热油产品性能已满足有机热载体国家强制性标准(GB 23971)的技术要求。

本发明提供的导热油组合物具有突出的生物降解性(生物降解率大于75％，OECD301B)，同时热稳定性好(耐高温裂解)、低温性能好(倾点达到-35℃以下)、热氧化安定性好、传热效果好、易于工业化生产，最高使用温度高达330℃，主要适用于液相使用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不用来限制本发明的范围。

以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。以下实施例中所用的实验原料和相关设备等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

导热油组合物的制备，步骤如下：

按照表1所示实施例1-1至实施例1-6中的配比，先将基础油加热到60℃，然后加入高温抗氧剂和功能添加剂搅拌至均匀透明，最后再分别加入清净剂、分散剂、金属钝化剂，搅拌均匀而成。

表1实施例1-1至实施例1-6的组分配比

其中，上述实施例1-1至实施例1-6所用基础油在40℃粘度为10-38mm²/s不等。

将实施例1-1至实施例1-6的导热油组合物进行各项性能评定，结果如表2所示。

表2实施例1-1至实施例1-6的导热油组合物评价数据

*注：对照样1为二苄基甲苯。

通过以上性能的评价，效果最优的实施例为1-4。

以上数据表明，本发明的可生物降解性的导热油产品具有优异的生物降解性，生物降解率要高于标准要求(OECD要求≥70％)，属于对环境友好的产品；同时可满足国家标准中L-QD330技术指标要求，具有优异的热稳定性能，适用于高温工艺中广泛长期使用。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种具有可生物降解性的导热油组合物，其特征在于，包含如下重量百分含量的组分：

合成酯型基础油 90～98％，

高温抗氧剂 0.02～0.6％，

清净剂 0.02～0.8％，

分散剂 0.02～0.6％，

金属钝化剂 0.02～0.8％，

功能添加剂 0.5～5％。

2.根据权利要求1所述的导热油组合物，其特征在于，包含如下重量百分含量的组分：

合成酯型基础油 92～96％，

高温抗氧剂 0.05～0.3％，

清净剂 0.05～0.4％，

分散剂 0.05～0.3％，

金属钝化剂 0.05～0.5％，

功能添加剂 0.8～4％。

3.根据权利要求1或2所述的导热油组合物，其特征在于，由如下重量百分含量的组分组成：

合成酯型基础油 95％，

高温抗氧剂 0.25％，

清净剂 0.35％，

分散剂 0.25％，

金属钝化剂 0.35％，

功能添加剂 3％。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的导热油组合物，其特征在于，所述合成酯型基础油选自饱和多元醇酯、双酯、单酯和油酸酯中的两种以上，优选的，所述合成酯型基础油的40℃运动粘度为3～1000mm²/s。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的导热油组合物，其特征在于，所述高温抗氧剂选自N-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物、四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、2,2-草酰胺基-双﹝乙基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)﹞丙酸正十八烷醇酯、二缩三乙乙醇双﹝3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)﹞丙酸正十八烷醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的导热油组合物，其特征在于，所述清净剂选自烷基水杨酸盐、高碱值合成磺酸盐、硫化烷基酚盐中的一种或两种以上。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的导热油组合物，其特征在于，所述分散剂选自双烯基丁二酰亚胺无灰分散剂、聚异丁烯双丁二酰亚胺和聚异丁烯多丁二酰亚胺无灰分散剂中的一种或两种以上。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的导热油组合物，其特征在于，所述金属钝化剂为杂环苯并三唑衍生物。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的导热油组合物，其特征在于，所述功能添加剂包括四氢化萘或十氢化萘。

10.制备权利要求1-9任意一项所述导热油组合物的方法，其特征在于，通过先将合成酯型基础油加热到50～70℃，然后加入高温抗氧剂和功能添加剂搅拌至均匀透明，再加入清净剂、分散剂、金属钝化剂进行复配而成。