CN114854025B - 一种硅油润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种硅油润滑剂及其制备方法，所述硅油润滑剂具有如下结构：
Figure DDA0003676439530000011
其中，1)R1＝R2＝异丁烷基；2)R1＝正丁烷基，R2＝正辛烷基；或3)R1＝R2＝正辛烷基；m是选自1‑3的整数；n是选自60‑70的整数。所述方法包括：将烷基硫磷酸和硅油在120‑140℃下反应8‑12小时后，减压蒸馏，冷却后得到所述硅油润滑剂。本发明的润滑剂具有优异的边界润滑性能，制备方法工艺简单，易操作，无三废。

Description

一种硅油润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及合成润滑材料技术领域，具体涉及一种硅油润滑剂及其制备方法。
背景技术
与常规碳氢类基础油相比，硅油由于具有低饱和蒸汽压、高热稳定性、优良的低温流动性和极低的蒸发损失、阻燃性等性能等优点，因此其作为基础油在电子电器、医药(医疗器械)、食品加工等领域获得广泛应用。
目前报道的作为润滑油使用的硅油主要是聚甲基硅油、长链烷基硅油、甲基苯基硅油、含氟硅油等，它们较传统润滑油均表现出更优异的粘温性能、低温流动性、高热氧化安定性和更长换油周期。由于惰性稳定的分子结构以及对传统添加剂的溶解性较差，导致硅油润滑剂的边界润滑性能较差，成为限制硅油作为润滑材料应用范围的关键因素之一。
本发明采用化学改性技术将烷基硫磷酸结构接枝到硅油的分子结构中，从而制备得到含有烷基硫磷酸结构的硅油。与现有硅油润滑剂相比，本发明产物作为润滑剂在边界润滑条件下表现出更为优异的摩擦学性能。
发明内容
针对现有技术问题，本发明的目的在于提供一种硅油润滑剂及其制备方法，以提高硅油的摩擦学性能，尤其是在边界摩擦条件下润滑性能差的技术问题。
本发明采用如下技术方案：
一种硅油润滑剂，所述硅油润滑剂具有如下结构：
Figure BDA0003676439510000011
其中，1)R1＝R2＝异丁烷基；2)R1＝正丁烷基，R2＝正辛烷基；或3)R1＝R2＝正辛烷基；
m是选自1-3的整数，优选1、2或3；n是选自60-70的整数，优选60、61、62、63、64、65、66、67、68、69或70。
本发明的制备如上所述的硅油润滑剂的方法，合成路线如式(II)所示：
Figure BDA0003676439510000021
本发明提供一种制备如上所述的硅油润滑剂的方法，包括如下步骤：将烷基硫磷酸和硅油在120-140℃下反应8-12小时后，减压蒸馏，冷却后得到所述硅油润滑剂。
具体地，将一定比例的烷基硫磷酸和硅油加入到三口烧瓶中，通氮气保护，在120-140℃下反应8-12小时后，减压蒸馏0.5-1.0小时，冷却后得到发明产物。
进一步地，所述硅油和烷基硫磷酸质量比10：1～10：2.92。例如，所述硅油和烷基硫磷酸质量比为10：1、10:1.2、10:1.4、10:1.6、10:1.8、10:2、10:2.2、10:2.4、10:2.6、10:2.8或10：2.92。
进一步地，所述的反应在氮气保护下进行。
进一步地，减压蒸馏的时间为0.5-1.0小时。
其中，本发明所述烷基硫磷酸为：R1＝R2＝异丁烷基，二异丁烷基硫磷酸；R1＝正丁烷基，R2＝正辛烷基，丁/辛伯烷基硫磷酸；R1＝R2＝正辛烷基，双辛伯烷基硫磷酸中的一种或几种。
其中，本发明所述硅油为侧链丙烯酸酯硅油。具体为侧链含有甲基丙烯酸酯结构的硅油，既侧链丙烯酸酯硅油170。
本发明的技术特点及有益效果：
本发明所述的一种具有良好润滑性能的硅油润滑剂，与现有硅油润滑剂相比，本发明产物用作为润滑剂使用时表现出优异的边界润滑性能，此外，本发明所涉及的化学改性过程具有工艺简单，易操作，无三废等特点。
附图说明
图1为不同润滑剂在四球机试验中的摩擦系数；
图2为实施例1产物的红外光谱图；
图3为实施例2产物的红外光谱图；
图4为实施例3产物的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例的叙述，本领域的技术人员是可以完全实现本发明权利要求的全部内容。
本发明以下实施例中：
侧链丙烯酸酯硅油170是安徽艾约塔硅油有限公司生产的侧链丙烯酸酯改性硅油IOTA
侧链丙烯酸酯改性硅油IOTA 170，结构：170(分子量约为5500)。
Figure BDA0003676439510000031
二异丁烷基硫磷酸的结构式为：
Figure BDA0003676439510000032
丁基辛伯烷基硫磷酸的结构式为：
Figure BDA0003676439510000033
双辛伯烷基硫磷酸结构式为：
Figure BDA0003676439510000041
实施例1：
将20g侧链丙烯酸酯硅油170与2g二异丁烷基硫磷酸(T2001锦州惠发天合化学有限公司)加入到50mL三口烧瓶中，磁力搅拌，通氮气保护，在120℃保温反应12h，随后继续减压蒸馏0.5h，冷却至室温，得到发明产物。所述产物为浅棕色透明流体，酸值3.41mgKOH/g,折光度(20℃)1.4118，运动粘度(40℃)91.4mm2/s。
实施例2：
将20g侧链丙烯酸酯硅油170与2.45g丁基辛伯烷基硫磷酸(T2002锦州惠发天合化学有限公司)加入到50mL三口烧瓶中，磁力搅拌，通氮气保护，在130℃保温反应10h，随后继续减压蒸馏1.0h，冷却至室温，得到发明产物。所述产物为浅棕色透明流体，酸值4.12mgKOH/g,折光度(20℃)1.4125，运动粘度(40℃)89.8mm2/s。
实施例3：
将20g侧链丙烯酸酯硅油170与2.92g双辛伯烷基硫磷酸(T2003锦州惠发天合化学有限公司)加入到50mL三口烧瓶中，磁力搅拌，通氮气保护，在140℃保温反应10h，随后继续减压蒸馏1.0h，冷却至室温，得到发明产物。浅棕色透明流体，酸值3.80mgKOH/g,折光度(20℃)1.4130，运动粘度(40℃)84.3mm2/s。
采用四球摩擦磨损试验机(厦门天机自动化有限公司(MS-10A))对侧链丙烯酸酯硅油170和实施例1～3产物的边界润滑性能进行评价，其中摩擦系数越低及最大无卡咬负荷值越高均代表润滑剂的边界润滑性能越好；摩擦系数测试条件：II级轴承钢球，转速1200rpm，时间30min，载荷196N，常温；最大无卡咬负荷测试条件：II级轴承钢球，转速1450rpm，时间10s，常温。
由图1中摩擦系数曲线可知，在起始阶段侧链丙烯酸酯硅油170的摩擦系数快速升高，在100s左右超出摩擦系数上限值，说明该油的减摩性能极差；实施例1-3所得发明产物在测试中的摩擦系数均未超出上限值，其中实施例1所得发明产物的摩擦系数曲线变化幅度较小，其边界润滑性能最好。
表1不同润滑剂在四球机试验中的磨斑形貌及磨斑直径
润滑剂 磨斑直径，mm
侧链丙烯酸酯硅油170 卡咬
实施例1 0.39
实施例2 0.53
实施例3 0.59
由表1可知，侧链丙烯酸酯硅油170未能完成整个四球长磨测试，其形成的磨斑形貌为不规整的纺锤形，说明侧链丙烯酸酯硅油170的边界润滑性能极差；而由侧链丙烯酸酯硅油170与烷基硫磷酸制备得到的发明产物(实施例1-3)在四球长磨试验中均表现出改善的边界润滑性能，形成的磨斑形貌均为规整的圆形，其中实施例1所得发明产物的磨斑直径最小，说明实施例1产物的边界润滑性能最好。
表2不同润滑剂在四球机试验中的最大无卡咬负荷
Figure BDA0003676439510000051
由表2可知，与侧链丙烯酸酯硅油170相比，实施例1-3所得发明产物作为润滑剂在边界润滑条件具有较高的最大无卡咬负荷值，其中实施例1产物的最大无卡咬负荷值最高，说明其边界润滑性能最好。
图2实施例1产物的红外光谱图；图3实施例2产物的红外光谱图；图4实施例3产物的红外光谱图。由以上产物的红外光谱图中可以看出，实施例1-3产物的红外光谱图中均无-C＝C-H(3000-3100cm-1)中的C-H伸缩振动特征峰存在，说明硫磷酸与硅油侧链中丙烯基反应较为完全。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种硅油润滑剂，其特征在于，所述硅油润滑剂具有如下结构：
Figure FDA0004166693910000011
其中，1)R1＝R2＝异丁烷基；2)R1＝正丁烷基，R2＝正辛烷基；或3)R1＝R2＝正辛烷基；m是1或3；n是选自61-70的整数；所述的硅油润滑剂的通过如下方法制备：
将烷基硫磷酸和硅油在120-140℃下反应8-12小时后，减压蒸馏，冷却后得到所述硅油润滑剂；
反应合成路线如下：
Figure FDA0004166693910000012
所述硅油和烷基硫磷酸质量比10：1～10：2.92；
所述的反应在氮气保护下进行；
减压蒸馏的时间为0.5-1.0小时；
所述硅油为侧链含有甲基丙烯酸酯结构的硅油。
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