CN115109631B - 配合异丁烷制冷剂使用的冷冻机油及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冷冻机油技术领域，具体涉及一种配合异丁烷制冷剂使用的冷冻机油及其应用。该冷冻机油包括基础油和润滑油添加剂，所述基础油包括第一基础油和第二基础油；其中，所述第一基础油为GB2536规定的加氢矿物油型‑40℃变压器油；所述第二基础油为线性合成烷基苯。本发明将‑40℃变压器油基础油和线性合成烷基苯混合成基础油，配合润滑油添加剂可以方便地调和得到40℃的运动粘度为4.2～5.9mm2/s，倾点≤‑55℃，闪点≥145℃，且Falex极压负荷大于5000N的适用于以异丁烷为制冷剂的冷冻机油，该冷冻机油可提高压缩机COP值，且具有优异的润滑性和良好的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及冷冻机油技术领域，具体涉及一种配合异丁烷制冷剂使用的冷冻机油及其应用。
背景技术
压缩式制冷系统由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等构成，工作原理是利用制冷剂气化挥发时，吸收周围介质的热量，使温度降低进行冷却，然后通过压缩机将制冷剂复原为液体，再重新气化，如此循环往复。这种制冷系统大量用于冰箱、空调等家用电器，冷库、冷藏室等工业设备和陈列柜、饮料、冰淇淋机等商用设备。压缩机是上述压缩式制冷系统的心脏，而在压缩机内起润滑、散热、密封和防腐等作用的冷冻机油则对压缩机和制冷系统的性能发挥及寿命有着十分重要的影响，因此选择性能优异的冷冻机油对压缩制冷系统来说是十分重要的。
随着环境问题日益突出，保护环境成为各行各业所面临的重要问题。对于采用这种压缩式制冷系统的家电行业而言，实现节能减排是其保护环境的一种重要手段。为了实现节能减排的目的，本领域技术人员往往通过选择粘度较低，且与制冷剂相溶性较好的冷冻机油，以实现减摩，节能的目的。
CN101177643A公开了一种冷冻机油组合物，其中所述冷冻机油组合物的基础油为α烯烃聚合油，该α烯烃聚合油为C15-C22混合异构烯烃、C15-C22混合异构烷烃或者C15-C22混合异构烯烃与混合异构烷烃的混合物。其中，混合异构烯烃与C15-C22混合异构烷烃的比例为2：8-3：7，所述异构烷烃为C15-C22混合异构烯烃的加氢产物或C10-C14混合烯烃的芳烷基化产物。在该专利申请中，冷冻机油组合物中包含了一定数量的烯烃和聚烯烃，考虑到烯烃和聚烯烃的存在对油品的热稳定性和经济性能影响，进而将影响压缩机制冷性能。
CN104087388A公开了一种冷冻机油组合物，该组合物由重量比为 96.5～99.5％的基础油和重量比为0.5～3.5％的润滑油添加剂组成，以基础油重量为100％计，所述基础油包含烷基化芳烃20～79％和烷烃混合物21～ 80％，以组合物的总重量为100％，所述润滑油添加剂包括：不大于3％的极压抗磨剂、0～3％的抗氧剂、0～3％的润滑剂、0～0.8％金属减活剂、0～ 0.02％抗泡剂。该组合物在40℃的运动粘度为3.0～5.5mm2/s，倾点在零下45℃以下，闪点在130℃以上。
压缩机厂家一般要求冷冻机油具有较高的闪点，通常要求不小于145℃才能保证使用的安全性和减少阀片结焦积碳。尽量低的倾点，以便于应用于更低的温度，为了提升COP在保证润滑性的前提下希望冷冻油具有较低的粘度。与同粘度的烷基苯相比矿物油具有较好的润滑性和经济性，但是倾点不如烷基苯好，很难获得40℃的运动粘度5.9mm2/s以下且闪点大于145℃，且倾点≤-55℃的基础油。与同粘度的矿物油相比烷基苯具有较差的润滑性和经济性，但是倾点和闪点比矿物油好。润滑性通常可加入极压剂增强，但是高活性的极压剂可能造成压缩机腐蚀、甚至“镀铜”，尤其是硫系、氯系极压剂，需慎重选用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的冷冻机油闪点低、倾点高、粘度高的问题，提供一种配合异丁烷制冷剂使用的冷冻机油及其应用，该冷冻机油具有闪点高、倾点低、粘度低、成本低和与异丁烷制冷剂相溶性好特点。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种配合异丁烷制冷剂使用的冷冻机油，该冷冻机油包括基础油和润滑油添加剂，所述基础油包括第一基础油和第二基础油；
其中，所述第一基础油为GB2536规定的加氢矿物油型-40℃变压器油；所述第二基础油为线性合成烷基苯。
优选地，所述第一基础油的40℃的运动粘度为8～12mm2/s，粘度指数 10-55，倾点＜-50℃，闪点＞145℃。
优选地，所述第二基础油的40℃的运动粘度为3.8～5mm2/s，倾点＜-60℃，闪点＞145℃。
优选地，以基础油总重量为基准，所述第一基础油的含量为30重量％-60 重量％，优选为35重量％-55重量％。
优选地，以基础油总重量为基准，所述第二基础油的含量为40重量％-70 重量％，优选为45重量％-65重量％。
优选地，所述第一基础油和第二基础油的质量比为1：0.67-2.3。
优选地，以冷冻机油总重量为基准，所述基础油的含量为96.5-99.5重量％，润滑油添加剂的含量为0.5-3.5重量％。
优选地，以冷冻机油总重量为基准，所述基础油的含量为96.5-98重量％，润滑油添加剂的含量为2-3.5重量％。
优选地，所述润滑油添加剂包括极压剂、抗氧剂、抗腐蚀剂和消泡剂中的至少一种。
优选地，所述润滑油添加剂包括极压剂，优选地，所述极压剂为非硫系非氯系极压剂，更优选地，所述极压剂为中性磷酸酯极压剂。
优选地，所述冷冻机油的40℃的运动粘度为4.2-5.9mm2/s，倾点≤-55℃，闪点≥145℃。
优选地，所述冷冻机油的Falex极压负荷大于5000N。
本发明第二方面提供一种所述的冷冻机油在以异丁烷为制冷剂的制冷系统中的应用。
通过上述技术方案，本发明具有如下优势：
本发明将-40℃变压器油基础油和线性合成烷基苯混合成基础油，配合润滑油添加剂可以方便地调和得到40℃的运动粘度为4.2-5.9mm2/s，倾点≤ -55℃，闪点≥145℃，且Falex极压负荷大于5000N的适用于以异丁烷为制冷剂的冷冻机油，该冷冻机油可提高压缩机COP值，且具有优异的润滑性和良好的经济性。
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。
本发明提供一种配合异丁烷制冷剂使用的冷冻机油，该冷冻机油包括基础油和润滑油添加剂，所述基础油包括第一基础油和第二基础油；
其中，所述第一基础油为GB2536规定的加氢矿物油型-40℃变压器油；所述第二基础油为线性合成烷基苯。
本发明将-40℃变压器油基础油和线性合成烷基苯混合成基础油，配合润滑油添加剂可以方便地调和得到40℃的运动粘度为4.2-5.9mm2/s，倾点≤ -55℃，闪点≥145℃，且Falex极压负荷大于5000N的适用于以异丁烷为制冷剂的冷冻机油，该冷冻机油可提高压缩机COP值，且具有优异的润滑性和良好的经济性。
根据本发明一种优选的实施方式，所述第一基础油的40℃的运动粘度为 8-12mm2/s，粘度指数10-55，倾点＜-50℃，闪点＞145℃。通过采用前述优选方案，能够进一步降低冷冻机油40℃的运动粘度和倾点，进一步提高冷冻机油的闪点和Falex极压负荷。
根据本发明一种优选的实施方式，所述第二基础油的40℃的运动粘度为 3.8-5mm2/s，倾点＜-60℃，闪点＞145℃。通过采用前述优选方案，能够进一步降低冷冻机油40℃的运动粘度和倾点，进一步提高冷冻机油的闪点和 Falex极压负荷。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述基础油中对第一基础油的含量没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，以基础油总重量为基准，所述第一基础油的含量为30重量％-60重量％，优选为35重量％-55重量％，例如可以是30重量％、40重量％、50重量％、60重量％。通过采用前述优选方案，能够进一步降低冷冻机油40℃的运动粘度和倾点，进一步提高冷冻机油的闪点和Falex极压负荷。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述基础油中对第二基础油的含量没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，以基础油总重量为基准，所述第二基础油的含量为40重量％-70重量％，优选为45重量％-65重量％，例如可以是40重量％、50重量％、60重量％、70重量％。通过采用前述优选方案，能够进一步降低冷冻机油40℃的运动粘度和倾点，进一步提高冷冻机油的闪点和Falex极压负荷。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述基础油中对第二基础油和第二基础油的质量比没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，其中，所述第一基础油和第二基础油的质量比为1：0.67-2.3，例如可以是1:0.67、 1:1、1:1.5、1:2、1:2.3。通过采用前述优选方案，能够进一步降低冷冻机油 40℃的运动粘度和倾点，进一步提高冷冻机油的闪点和Falex极压负荷。
本发明中，为了使得冷冻机油具有更好的润滑性，根据本发明一种优选的实施方式，以冷冻机油总重量为基准，所述基础油的含量为96.5-99.5重量％，润滑油添加剂的含量为0.5-3.5重量％；优选地，以冷冻机油总重量为基准，所述基础油的含量为96.5-98重量％，润滑油添加剂的含量为2-3.5 重量％。
本发明中，所述润滑油添加剂可以是本领域的常规选择，根据本发明一种优选的实施方式，所述润滑油添加剂包括极压剂、抗氧剂、抗腐蚀剂和消泡剂中的至少两种。
本发明中，为了进一步提高冷冻机油的润滑性和环保性，根据本发明一种优选的实施方式，所述润滑油添加剂至少包括极压剂，优选地，所述极压剂为非硫系非氯系极压剂，更优选地，所述极压剂为中性磷酸酯极压剂。
根据本发明，所述极压剂选自三甲苯基磷酸酯、三苯基磷酸酯、辛基二苯基磷酸酯、苄基二苯基磷酸酯中的一种或多种。
根据本发明，所述抗氧剂为酚型抗氧剂，优选自2,6-二叔丁基对甲酚、 2,3-二叔丁基-4-甲酚、2,6-二叔丁基酚、4,4’-四甲基二(2,6-二叔丁基酚)、对苯二酚、β-萘酚中的一种或多种。
根据本发明，所述抗腐蚀剂为苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物类抗腐蚀剂，优选自N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑衍生物、二巯基-苯并噻二唑、二巯基噻二唑钠中的一种或多种。
根据本发明，所述消泡剂选自二甲基硅油、丙烯酸酯的均聚物和丙烯酸酯的共聚物中的一种或多种。
根据本发明一种优选的实施方式，所述冷冻机油的40℃的运动粘度为 4.2-5.9mm2/s，倾点≤-55℃，闪点≥145℃。
根据本发明一种优选的实施方式，所述冷冻机油的Falex极压负荷大于 5000N。
本发明提供一种所述的冷冻机油在以异丁烷为制冷剂的制冷系统中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，Falex极压负荷通过ASTM D3233方法测得；第一基础油为中国石油天然气集团公司牌号为-40℃变压器油的市售品；第二基础油为中国石油化工集团有限公司市售烷基苯；添加剂均为市售品。
实施例1
以冷冻机油总重量为基准，选取48.5重量％的40℃的运动粘度为 8.97mm2/s、粘度指数为44、倾点为-55℃、闪点为154℃的-40℃变压器油；选取48.5重量％的40℃的运动粘度为4.27mm2/s、倾点为-70℃、闪点为159℃的线性合成烷基苯；选取2.5重量％的磷酸三苯酯极压剂；选取0.5重量％的 2,6-二叔丁基对甲酚，将上述原材料混合均匀，加热至40～50℃，同时通入水分含量在0.5ppm的高纯氮气，约2～4小时。测试冷冻机油水分，若水分低于25ppm，则合格进行封样。应用在以异丁烷作为制冷剂的冰箱制冷高效压缩机，测试结果见表1。
实施例2
以冷冻机油总重量为基准，选取30重量％的40℃的运动粘度为 8.8mm2/s，粘度指数45，倾点-53℃，闪点153℃的-40℃变压器油；选取68 重量％份40℃的运动粘度为3.8mm2/s，倾点-70℃，闪点149℃的线性合成烷基苯；选取1.6重量％的磷酸三甲苯酯极压剂；选取0.4重量％的2,3-二叔丁基-4-甲酚，将上述原材料混合均匀，加热至40～50℃，同时通入水分含量在0.5ppm的高纯氮气，约2～4小时。测试冷冻机油水分，若水分低于25ppm，则合格进行封样。应用在以异丁烷作为制冷剂的冰箱制冷高效压缩机，测试结果见表1。
实施例3
同实施例1，不同在于以冷冻机油总重量为基准选取的第一基础油的40℃的运动粘度为9.8mm2/s，粘度指数为80，倾点-39℃，闪点151℃；选取的第二基础油的40℃的运动粘度为3.5mm2/s，倾点-70℃，闪点141℃。应用在以异丁烷作为制冷剂的冰箱制冷高效压缩机，测试结果见表1。
实施例4
同实施例1，不同在于以冷冻机油总重量为基准选取62.5重量％的40℃的运动粘度为8.97mm2/s、粘度指数为44、倾点为-55℃、闪点为154℃的-40℃变压器油；选取34.5重量％的40℃的运动粘度为4.27mm2/s、倾点为-70℃、闪点为159℃的线性合成烷基苯；应用在以异丁烷作为制冷剂的冰箱制冷高效压缩机，测试结果见表1。
实施例5
同实施例1，不同在于以冷冻机油总重量为基准选取54.5重量％的40℃的运动粘度为8.97mm2/s、粘度指数为44、倾点为-55℃、闪点为154℃的-40℃变压器油；选取42.5重量％的40℃的运动粘度为4.27mm2/s、倾点为-70℃、闪点为159℃的线性合成烷基苯；应用在以异丁烷作为制冷剂的冰箱制冷高效压缩机，测试结果见表1。
对比例1
市面销售的5号冷冻机油油品(烷基苯基础油)，应用在以异丁烷作为制冷的冰箱制冷高效压缩机，进行对比，结果见表2。
对比例2
市面销售的7号冷冻机油油品(矿物基础油)，应用在以异丁烷作为制冷的冰箱制冷高效压缩机，进行对比，结果见表2。。
对比例3
同实施例1，不同在于以冷冻机油总重量为基准选取48.5重量％的40℃的运动粘度为25.26mm2/s、粘度指数为15、倾点为-40℃、闪点为184℃的-30℃变压器油；测试结果见表2。
对比例4
同实施例1，不同在于以冷冻机油总重量为基准选取48.5重量％的40℃的运动粘度为4.34mm2/s、粘度指数为74、倾点为-25℃、闪点为136℃的 D130溶剂油替代烷基苯基础油；测试结果见表2。
表1
表2
从以上结果可以看出，本发明提供了一种与异丁烷制冷剂相溶性好，且闪点高、倾点低、粘度低、Falex极压负荷大于5000N，可提高压缩机COP 值，具有优异的润滑性，且成本相对较低的冷冻机油。
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 (10)
1.一种配合异丁烷制冷剂使用的冷冻机油，其特征在于，该冷冻机油包括基础油和润滑油添加剂，所述基础油包括第一基础油和第二基础油；其中，所述第一基础油为GB2536规定的加氢矿物油型-40℃变压器油；所述第二基础油为线性合成烷基苯；
所述第一基础油的40℃的运动粘度为8~12mm2/s，粘度指数10-55，倾点＜-50℃，闪点＞145℃；
所述第二基础油的40℃的运动粘度为3.8~5mm2/s，倾点＜-60℃，闪点＞145℃；
所述第一基础油和第二基础油的质量比为1：0.67-2.3；
以冷冻机油总重量为基准，所述基础油的含量为96.5-99.5重量％，润滑油添加剂的含量为0.5-3.5重量％；
所述润滑油添加剂包括极压剂、抗氧剂、抗腐蚀剂和消泡剂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的冷冻机油，其中，
以基础油总重量为基准，所述第一基础油的含量为30重量%-60重量%；
以基础油总重量为基准，所述第二基础油的含量为40重量%-70重量%。
3.根据权利要求2所述的冷冻机油，其中，
以基础油总重量为基准，所述第一基础油的含量为35重量%-55重量%；
以基础油总重量为基准，所述第二基础油的含量为45重量%-65重量%。
4.根据权利要求1所述的冷冻机油，其中，
以冷冻机油总重量为基准，所述基础油的含量为96.5-98重量％，润滑油添加剂的含量为2-3.5重量％。
5.根据权利要求1所述的冷冻机油，其中，所述润滑油添加剂包括极压剂。
6.根据权利要求5所述的冷冻机油，其中，所述极压剂为非硫系非氯系极压剂。
7.根据权利要求5所述的冷冻机油，其中，所述极压剂为中性磷酸酯极压剂。
8.根据权利要求1所述的冷冻机油，其中，所述冷冻机油的40℃的运动粘度为4.2-5.9mm2/s，倾点≤-55℃，闪点≥145℃。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的冷冻机油，其中，所述冷冻机油的Falex极压负荷大于5000N。
10.权利要求1-9中任意一项所述的冷冻机油在以异丁烷为制冷剂的制冷系统中的应用。
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