CN114703006B - 一种生物可降解抗燃液压油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物可降解抗燃液压油及其制备方法，所述的抗燃液压油包括合成酯类基础油和功能添加剂，所述的功能添加剂包括极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度调节剂、铜腐蚀抑制剂和黑色金属腐蚀抑制剂；按重量份数计，所述合成酯类基础油100份；所述功能添加剂6.54～21.08份。本发明将合成酯类基础油和极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度调节剂、铜腐蚀抑制剂和黑色金属腐蚀抑制剂配伍，得到的抗燃液压油的生物降解率高，润滑性能好，抗燃性能突出，氧化安定性好，使用安全，寿命长，特别适用于冶金行业和机械制造行业的各种高温环境下工作的液压系统，也适用于各种户外工作的工程机械。

Description

一种生物可降解抗燃液压油及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物可降解抗燃液压油及其制备方法，属于润滑油技术领域。
背景技术
在世界经济的发展进程中，润滑剂一直起着举足轻重的作用。目前，每年世界润滑剂的需求量达四千多万吨。这些润滑剂中的相当一部分，由于泄漏和管理不善等原因，无控制地进入了环境中。这些润滑剂进入泥土或江河水流中，对生态环境和人类心身健康产生了很大影响。
在过去的几十年中，人们越来越重视人类赖以生存的环境。欧洲一些国家，如德国、瑞士和斯堪的纳维亚地区的一些国家，率先行动，制定了史上最严厉的“绿色立法”计划，以限制或禁止矿油型润滑剂在一些与环境接触的场合的应用。这些法律法规，特别是德国的“蓝色天使”计划，有力的促进了“环境友好”润滑剂的发展。
钢铁厂和机械制造等行业，有一些处于高温环境的液压系统，如炼铁的高炉、炼钢的转炉等，都要用抗燃液压油(液)。有的用长链脂肪酸酯型的，有的用水-乙二醇型的。水-乙二醇型的抗燃液压油，由于抗磨性差，需要经常补充软化水，只能用于相对工作压力较低的VICKERS(叶片)泵，故有逐渐被酯型抗燃液压油替代的趋势。而现在所用的酯型抗燃液压油，尽管所用基础油具有较好的生物可降解性，但所用的添加剂却不具备良好的生物可降解性。一旦泄露或废油处理，都会对环境造成不良影响。
液压油需要满足的必要性能有抗乳化性和消泡性。如果液压油在使用过程中被乳化了，则会酸性升高，易对使用设备造成腐蚀，另外液压油发生了乳化就会同时失去抗燃的性能，而且乳化后的液压油容易粘度升高，影响液压油的输送。消泡性能的必要性在于：液压设备工作过程中，如果液压油产生了泡沫，则会导致气阻和气蚀情况的发生，给液压设备造成损害。常规的液压油为了解决抗乳化性和消泡性，都会在液压油中加入破乳化剂和消泡剂(例如CN101812355、CN108277068)，但是破乳化剂和消泡剂都非常难以降解，容易导致环境的污染。
因此开发一种性能优异的生物可降解抗燃液压油具有重要的现实意义。
本发明着重从生物可降解添加剂及其配伍方面入手，研发了一种符合德国“蓝色天使”环境友好润滑油标准的生物可降解抗燃液压油。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种生物可降解抗燃液压油及其制备方法，所述的抗燃液压油生物降解率高，润滑性能好，抗燃性能突出，氧化安定性好，使用安全，寿命长特别适用于冶金行业和机械制造行业的各种高温环境下工作的液压系统，也适用于各种户外工作的工程机械。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种生物可降解抗燃液压油，所述的抗燃液压油包括合成酯类基础油和功能添加剂，所述的功能添加剂包括极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度调节剂、铜腐蚀抑制剂和黑色金属腐蚀抑制剂；
按重量份数计，所述合成酯类基础油100份；所述功能添加剂6.54～21.08份。
进一步的，按重量份数计，所述功能添加剂中：极压抗磨剂0.5～3.0份；油性剂：1.0～4.0份；抗氧剂1.5～6.0份；粘度调节剂3.0～5.0份；铜腐蚀抑制剂0.01～0.03份；黑色金属腐蚀抑制剂1.83～3.05份。
进一步的，所述合成酯类基础油为三羟甲基丙烷三油酸酯、季戊四醇四油酸酯和新戊二醇二油酸酯中的一种或多种组合。
进一步的，所述的极压抗磨剂为二硫代氨基甲酸酯、硫化猪油和硫化猪油酯中的一种或多种组合。所述硫化猪油酯为硫化猪油甲酯或硫化猪油乙酯，但不仅仅局限于这两种。
进一步的，所述的油性剂为二聚酸和司本-80的组合，二聚酸与司本-80的摩尔比1.5～2：1。
进一步的，所述的抗氧剂为酚类抗氧剂和胺类抗氧剂的组合，按照重量份数计，所述酚类抗氧剂为1.0～4.0份；所述胺类抗氧剂为0.5～2.0份。
进一步的，所述的酚类抗氧剂为T501和巴斯夫L115中的一种或两种组合，所述胺类抗氧剂为二异辛基二苯胺辛基和丁基二苯胺IRGANOX L57中的一种或两种组合。
进一步的，所述的粘度调节剂为二聚酸酯；优选的，所述的粘度调节剂为二聚酸二乙基己酯，所述的二聚酸二乙基己酯具有很好的生物可降解性；
所述的铜腐蚀抑制剂为噻二唑衍生物；优选的，所述的铜腐蚀抑制剂为T561。
进一步的，所述的黑色金属腐蚀抑制剂为十二烯基丁二酸半酯T747、磺酸钙、油酰肌氨酸-十八胺盐中的一种或多种组合。
本发明还公开了所述生物可降解抗燃液压油的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、将质量份数为20％～30％的合成酯类基础油加热至75℃～80℃；
S2、将功能添加剂中的固体物料加入到步骤S1中的合成酯类基础油中，保温搅拌至固体物料完全溶化；
S3、将步骤S2的体系中加入剩余的合成酯类基础油，搅拌均匀后，缓慢加入其他功能添加剂，搅拌均匀后，得到所述的生物可降解抗燃液压油。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将合成酯类基础油和极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度调节剂、铜腐蚀抑制剂和黑色金属腐蚀抑制剂配伍，得到的抗燃液压油的生物降解率高，润滑性能好，抗燃性能突出，氧化安定性好，使用安全，寿命长，特别适用于冶金行业和机械制造行业的各种高温环境下工作的液压系统，也适用于各种户外工作的工程机械；
(2)本发明的抗燃液压油配方组成中，二聚酸与司本-80在摩擦过程中会发生摩擦聚合反应，生成体型聚酯膜，从而降低摩擦副的摩擦、磨损，从而使所述的抗燃液压油具有很好的油膜强度和承载能力；
(3)本发明的抗燃液压油配方组成中，抗氧剂选用酚类抗氧剂和胺类抗氧剂的组合，可以有效提高抗燃液压油的抗氧化安定效果，更适用于各种高温环境；而且选用的抗氧剂与配方中的其他成分可以更好的互容、配伍，使抗燃液压油能够实现生物可降解；
(4)本发明所述的抗燃液压油的原料配方中没有添加破乳化剂和消泡剂，而是通过原料配方中各种成分的配伍，最终得到的抗燃液压油就具有非常好的抗乳化和消泡性能，既可以满足液压油的使用性能需求，又兼顾了生物可降解性能；
(5)本发明所述抗燃液压油配方组成中的各个成分之间互相协同，并配合相应的成分比例，使得各种成分之间互容性好，得到产品更加稳定，使用寿命长；本发明选用的基础油和添加剂具有很好的生物可降解性，基础油中加入功能性添加剂后，仍然能确保最终产品的生物可降解性，因此本发明中各个成分及含量的选用对抗燃液压油的性能具有重要的价值。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1-5
实施例1-5提供了由新戊二醇二油酸酯制成的ISO VG32生物可降解抗燃液压油，具体原料配方组分参见表1。
表1实施例1-5抗燃液压油的原料组成及配比
Figure BDA0003590928300000041
注：表1中二聚酸与司本-80的摩尔比为1.5：1。
实施例1-5的抗燃液压油制备方法如下：
(1)按照重量份数配比，取基础油100份加入到产品调制釜中；将基础油总量的10％泵入添加剂溶化釜中，并将添加剂溶化釜内加热到80℃；
(2)将添加剂中的固体添加剂(例如抗氧剂、油酰肌氨酸-十八胺盐等)计量加入添加剂溶化釜中，搅拌，使其完全溶化，将溶化后的物料泵至产品调制釜中，搅拌20分钟；
(3)将其它液体添加剂计量并缓慢加入到产品调制釜中，搅拌30分钟，均匀后得生物可降解抗燃液压油。
实施例6-10
实施例6-10提供了由三羟甲基丙烷三油酸酯制成的ISO VG46生物可降解抗燃液压油，具体原料配方组分参见表2。
表2实施例6-10抗燃液压油的原料组成及配比
Figure BDA0003590928300000051
注：表2中二聚酸与司本-80的摩尔比为2：1。
实施例6-10的抗燃液压油制备方法如下：
(1)按照重量份数配比，取基础油100份加入到产品调制釜中；将基础油总量的15％泵入添加剂溶化釜中，并将添加剂溶化釜内加热到75℃；
(2)将添加剂中的固体添加剂(例如抗氧剂、油酰肌氨酸-十八胺盐等)计量加入添加剂溶化釜中，搅拌，使其完全溶化，将溶化后的物料泵至产品调制釜中，搅拌15分钟；
(3)将其它液体添加剂计量并缓慢加入到产品调制釜中，搅拌30分钟，均匀后得生物可降解抗燃液压油。
实施例11-15
实施例11-15提供了由季戊四醇四油酸酯制成的ISO VG68生物可降解抗燃液压油，具体原料配方组分参见表3。
表3实施例11-15抗燃液压油的原料组成及配比
Figure BDA0003590928300000061
注：表3中二聚酸与司本-80的摩尔比为1.5：1。
实施例11-15的抗燃液压油制备方法如下：
(1)按照重量份数配比，取基础油100份加入到产品调制釜中；将基础油总量的20％泵入添加剂溶化釜中，并将添加剂溶化釜内加热到75℃；
(2)将添加剂中的固体添加剂(例如抗氧剂、油酰肌氨酸-十八胺盐等)计量加入添加剂溶化釜中，搅拌，使其完全溶化，将溶化后的物料泵至产品调制釜中，搅拌20分钟；
(3)将其它液体添加剂计量并缓慢加入到产品调制釜中，搅拌30分钟，均匀后得生物可降解抗燃液压油。
对比例1
采用实施例13相同方法制备液压油，本对比例与实施例13的区别之处在于，配方组成中，油性剂为二聚酸3.0份，不含司本-80，其他原料及用量与实施例13的相同。
对比例2
采用实施例13相同方法制备液压油，本对比例与实施例13的区别之处在于，配方组成中，油性剂为司本-80 3.0份，不含二聚酸，其他原料及用量与实施例13的相同。
对比例3
采用实施例13相同方法制备液压油，本对比例与实施例13的区别之处在于，配方组成中，二聚酸与司本-80的摩尔比为1：3，其他原料及用量与实施例13的相同。
对比例4
采用实施例13相同方法制备液压油，本对比例与实施例13的区别之处在于，配方组成中，抗氧剂为T501 3.0份，不含二异辛基二苯胺，其他原料及用量与实施例13的相同。
对比例5
采用实施例13相同方法制备液压油，本对比例与实施例13的区别之处在于，配方组成中，抗氧剂为二异辛基二苯胺3.0份，不含T501，其他原料及用量与实施例13的相同。
对比例6
采用实施例13相同方法制备液压油，本对比例与实施例13的区别之处在于，配方组成中，极压抗磨剂的总量为4.0份，包括二硫代氨基甲酸酯1.0份、硫化猪油3.0份，其他原料及用量与实施例13的相同。
对比例7
采用实施例13相同方法制备液压油，本对比例与实施例13的区别之处在于，配方组成中，极压抗磨剂的整体替换成：磷酸三甲苯酯2.0份，其他原料及用量与实施例13的相同。
按照润滑油领域的相关标准，采用常规手段对以上实施例及对比例中得到的液压油进行性能测试。
实施例1-15中的优选实施例3、实施例8和实施例13的抗压液压油性能测试数据如下表4。
表4实施例3、实施例8和实施例13的抗压液压油性能测试数据
Figure BDA0003590928300000071
Figure BDA0003590928300000081
实施例13、对比例1-3的液压油性能测试数据如下表5。
表5实施例13和对比例1-3的液压油性能测试数据
Figure BDA0003590928300000082
从表5的数据对比可以看出，二聚酸与司本-80在液压油中配合使用，可达到更好的润滑性能(即摩擦直径更小)；另外采用本发明所述二聚酸与司本-80同时使用的方法，产品性能效果更好，例如对比例2没有同时采用本发明所述二聚酸与司本-80，最终的产品润滑性能、抗乳化性能、抗泡沫性能、生物降解性能及抗氧化性能均有所降低。另外，二聚酸和司本-80的摩尔比例也会对产品的性能影响，例如对比例3没有采用本发明所述二聚酸与司本-80的摩尔比，则产品的抗乳化性能、生物降解性能和抗乳化性能等均有所降低。
实施例13、对比例4-5的液压油性能测试数据如下表6。
表6实施例13和对比例4-5的液压油性能测试数据
Figure BDA0003590928300000091
酚类抗氧剂的低温抗氧化性能很好，生物降解性能好，但其消耗速度快，氧化安定性试验通不过；胺类抗氧剂的高温抗氧化性能很好，但低温下的抗氧化性能不及酚类抗氧剂。通过表6的数据可以看出，当抗氧剂选用酚类抗氧剂和胺类抗氧剂的组合，可以有效提高抗燃液压油的抗氧化安定效果。
实施例13、对比例6-7的液压油性能测试数据如下表7。
表7实施例13和对比例6-7的液压油性能测试数据
Figure BDA0003590928300000101
从表7中实施例13和对比例6的数据比对，可以看出，如果极压抗磨剂的用量超出本发明所述的用量范围，则会降低液压油的闪点，金属腐蚀和抗燃性均通不过。因此本发明所述的配方成分及用量对液压油的性能提升具有重要的价值。另外，对比例8中未使用本发明所述的极压抗磨剂，则最终的液压油无法达到较好的生物可降解效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种生物可降解抗燃液压油，其特征在于，所述的抗燃液压油包括合成酯类基础油和功能添加剂，所述的功能添加剂包括极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、粘度调节剂、铜腐蚀抑制剂和黑色金属腐蚀抑制剂；
按重量份数计，所述合成酯类基础油100份；所述功能添加剂6.54～21.08份；
所述合成酯类基础油为三羟甲基丙烷三油酸酯、季戊四醇四油酸酯和新戊二醇二油酸酯中的一种或多种组合；
所述的极压抗磨剂为二硫代氨基甲酸酯、硫化猪油和硫化猪油酯中的一种或多种组合；
所述的油性剂为二聚酸和司本-80的组合，二聚酸与司本-80的摩尔比1.5～2：1；
所述的抗氧剂为酚类抗氧剂和胺类抗氧剂的组合；
所述的酚类抗氧剂为T501和巴斯夫L115中的一种或两种组合，所述胺类抗氧剂为二异辛基二苯胺辛基和丁基二苯胺IRGANOX L57中的一种或两种组合；
按照重量份数计，所述酚类抗氧剂为1.0～4.0份；所述胺类抗氧剂为0.5～2.0份；极压抗磨剂0.5～3.0份；油性剂：1.0～4.0份；粘度调节剂3.0～5.0份；铜腐蚀抑制剂0.01～0.03份；黑色金属腐蚀抑制剂1.83～3.05份。
2.根据权利要求1所述一种生物可降解抗燃液压油，其特征在于，所述的粘度调节剂为二聚酸酯；所述的铜腐蚀抑制剂为噻二唑衍生物。
3.根据权利要求1所述一种生物可降解抗燃液压油，其特征在于，所述的黑色金属腐蚀抑制剂为十二烯基丁二酸半酯T747、磺酸钙、油酰肌氨酸-十八胺盐中的一种或多种组合。
4.一种根据权利要求1-3任意一项所述生物可降解抗燃液压油的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、将质量份数为20％～30％的合成酯类基础油加热至75℃～80℃；
S2、将功能添加剂中的固体物料加入到步骤S1中的合成酯类基础油中，保温搅拌至固体物料完全溶化；
S3、向步骤S2的体系中加入剩余的合成酯类基础油，搅拌均匀后，缓慢加入其他功能添加剂，搅拌均匀后，得到所述的生物可降解抗燃液压油。
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