CN115109632A - 配合低分子烃类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，具体涉及一种配合低分子烃类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，所述基础油包括费托合成油和合成酯类基础油。本发明通过将费托合成基础油和合成酯类基础油混合，配合润滑油添加剂能够方便地调和得到粘度指数高、倾点低、与低分子烃类制冷剂例如丙烷的溶解粘度高的冷冻机油，该冷冻机油具有优异的润滑性和经济性。

Description

配合低分子烃类制冷剂使用的冷冻机油及其应用
技术领域
本发明涉及冷冻机油技术领域，具体涉及一种配合低分子烃类制冷剂使用的冷冻机油及其应用。
背景技术
由于近年来的臭氧层破坏的问题，以往可以用作冷冻机器的制冷剂的CFC(氯氟烃)和HCFC(氢氯氟烃)成为限制的对象，代替它们，逐渐使用HFC(氢氟烃)作为制冷剂。但是，这些HFC制冷剂虽然臭氧破坏系数(ODP)为零，但地球温暖化系数(GWP)高，所以越发成为限制的对象。因此，开发替代HFC的制冷剂成为当务之急。在这样的背景下，作为代替HFC的制冷剂，提出了使用低分子烃类自然制冷剂，低分子烃类制冷剂的ODP和GWP二者均为0，是可燃性的，作为衡量制冷剂性能的标准的热力学特性与上述HFC大致相同，其中R290(丙烷)越发受到关注。
CN1183236C公开了一种使用烃制冷剂的压缩式制冷机用润滑剂，一种以具有以下特性的矿物油为主要成分的用于使用烃制冷剂的压缩式制冷机的润滑剂：在40℃的运动粘度为5-150mm2/s、流点在-25℃以下、粘度指数在50以上、由n-d-M环分析法测得的％CP和％CA分别在50以上和在12以下、氮含量在20ppm以下，硫含量为0.02-0.3％，碘价为10gI2/100g以下的矿物油为主要成分的，用于低级烃制冷剂的压缩式制冷机的润滑剂。该种润滑剂以环烷基矿物油为主,其倾点高、粘度指数低、与R290溶解度大，溶解粘度不足。
CN101397522A公开了一种冷冻机油组合物，以基础油重量为基准，包括以下组分：1)10－90wt％费托合成润滑油基础油；2)1－10wt％烷基苯和/或烷基萘润滑油基础油；3)5－85wt％矿物油和/或聚a烯烃合成基础油油；4)有效量的表面活性剂；5)有效量的添加剂。本发明提供的冷冻机油与含卤素制冷剂具有良好的互溶性，且具有较高的粘度指数，较低的絮凝点以及良好的热氧化安定性，特别适合以氟氢烃为制冷剂的冷冻机油，也可以用于氟氯烃或低分子烷烃为制冷剂的冷冻机油。采用混合了烷基苯和矿物油的基础油，牺牲了费托合成基础油的高粘度指数优势，与R290溶解度大，溶解粘度不足。
在制冷压缩机领域与以往制冷剂配套使用的冷冻机油在与R290制冷剂组合使用中遇到烷基苯和环烷基矿物油类冷冻机油粘度指数低、与R290溶解度过大冷冻机油被过度稀释溶解粘度不足、合成酯类冷冻机油极压润滑性能不够理想等问题。与R290溶解度适中且粘度指数高才能保证冷冻机油不致被R290过度稀释造成粘度过度下降，确保足够的油膜强度，具有可靠的润滑性，降低磨损。压缩机厂家一般要求冷冻机油具有较高的闪点和粘度指数、尽量低的倾点以便应用于更低的温度、为了提升COP保证润滑性希望冷冻油具有适宜的粘度。
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粘度指数低、倾点高和与低分子烃类制冷剂溶解粘度低的问题，提供一种配合低分子烃类制冷剂使用的冷冻机油及其应用，该冷冻机油粘度指数高、闪点高、倾点低、与低分子烃类制冷剂溶解粘度高。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种配合低分子烃类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，所述基础油包括费托合成油和合成酯类基础油。
本发明另一方面提供一种所述的冷冻机油在以低分子烃类作为制冷剂的制冷系统中的应用，其中，所述低分子烃类选自丙烷乙烷、丁烷中的至少一种。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下优势：
本发明通过将费托合成基础油和合成酯类基础油混合，配合润滑油添加剂能够方便地调和得到粘度指数高、倾点低、与低分子烃类制冷剂例如丙烷的溶解粘度高的冷冻机油，该冷冻机油具有优异的润滑性和经济性。
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低分子烃类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，所述基础油包括费托合成油和合成酯类基础油。
本发明通过将费托合成基础油和合成酯类基础油混合，配合润滑油添加剂能够方便地调和得到粘度指数高、倾点低、与低分子烃类制冷剂例如丙烷的溶解粘度高的冷冻机油，该冷冻机油具有优异的润滑性和经济性。
本发明中，只要能够实现本发明的目的，所述基础油中费托合成油的含量没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，以基础油的总重量为基准，所述费托合成油的含量为70％～90％，优选为75％～85％。通过采用前述技术方案，能够进一步提高冷冻机油的粘度指数、提高冷冻机油与低分子烃类制冷剂的溶解粘度、降低冷冻机油的倾点。
本发明中，只要能够实现本发明的目的，所述基础油中合成酯类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，以基础油的总重量为基准，所述合成酯类基础油的含量为10％～30％，优选为15％～25％。通过采用前述技术方案，能够进一步提高冷冻机油的粘度指数、提高冷冻机油与低分子烃类制冷剂的溶解粘度、降低冷冻机油的倾点。
本发明中，只要能够实现本发明的目的，所述基础油中费托合成油和合成酯类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，所述基础油中，费托合成油和合成酯类基础油的质量比为2.3-9：1。通过采用前述技术方案，能够进一步提高冷冻机油的粘度指数、提高冷冻机油与低分子烃类制冷剂的溶解粘度、降低冷冻机油的倾点。
根据本发明一种优选的实施方式，所述合成酯类基础油选自癸二酸二异辛酯、季戊四醇四戊酸酯和二聚酸双酯中的至少一种。
本发明中，为了进一步提高冷冻机油的粘度指数、提高冷冻机油与低分子烃类制冷剂的溶解粘度、降低冷冻机油的倾点，根据本发明一种优选的实施方式，所述费托合成油的40℃的运动粘度为19.8～80mm2/s，粘度指数＞120，倾点＜-40℃，闪点＞220℃。
本发明中，为了进一步提高冷冻机油的粘度指数、提高冷冻机油与低分子烃类制冷剂的溶解粘度、降低冷冻机油的倾点，根据本发明一种优选的实施方式，所述合成酯类基础油40℃的运动粘度为5～320mm2/s，倾点＜-30℃，闪点＞210℃。
本发明中，为了提高冷冻机油的润滑性和经济性，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，所述极压剂为非氯系极压剂，优选为中性磷酸酯极压剂。
本发明中，为了进一步提高冷冻机油的润滑性和经济性，所述润滑油添加剂还包括抗氧剂，抗腐蚀剂和消泡剂中的至少一种。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述冷冻机油中极压剂、抗氧剂、抗腐蚀剂和抗泡剂的含量没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，以冷冻机油的总量为基准，所述极压剂的含量为0.5-3重量％，优选为1-2.5重量％。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述冷冻机油中极压剂的含量没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，以冷冻机油的总量为基准，所述极压剂的含量为0.5-3重量％，优选为1-2.5重量％。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述冷冻机油中抗氧剂的含量没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，以冷冻机油的总量为基准，所述抗氧剂的含量为0-3重量％，优选为0.2-0.8重量％。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述冷冻机油中抗腐蚀剂的含量没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，以冷冻机油的总量为基准，所述抗腐蚀剂的含量为0-0.1重量％，优选为0.02-0.05重量％。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述冷冻机油中抗泡剂的含量没有特别要求，根据本发明一种优选的实施方式，以冷冻机油的总量为基准，所述抗泡剂的含量为0-0.01重量％，优选为0.001-0.005重量％。
本发明中，所述抗氧剂、极压剂、抗腐蚀剂和消泡剂可以是本领域的常规选择。
根据本发明，所述极压剂包括磷酸酯类和/或硫系极压剂，优选为三甲苯基磷酸酯、三苯基磷酸酯、辛基二苯基磷酸酯、苄基二苯基磷酸酯、硫代磷酸三苯酯中的一种或多种。
根据本发明，所述抗氧剂包括酚型抗氧剂，优选为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，所述抗腐蚀剂包括苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物类抗腐蚀剂，优选为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，所述抗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。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述冷冻机油中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，以冷冻机油总重量为基准，所述基础油的含量为95～99.5重量％。通过采用前述技术方案，能够进一步提高冷冻机油的粘度指数、提高冷冻机油与低分子烃类制冷剂的溶解粘度、降低冷冻机油的倾点。
本发明中，只要能够达到本发明的目的，所述冷冻机油中润滑油添加剂的含量没有特别要求，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，所述润滑油添加剂的含量为0.5～5重量％。通过采用前述技术方案，能够进一步提高冷冻机油的粘度指数、提高冷冻机油与低分子烃类制冷剂的溶解粘度、降低冷冻机油的倾点。
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19.8～74.8mm2/s，粘度指数≥120，倾点≤-40℃，闪点≥210℃，Falex极压负荷大于5000N。
本发明提供一种所述的冷冻机油在以低分子烃类作为制冷剂的制冷系统中的应用，其中，所述低分子烃类选自丙烷乙烷、丁烷中的至少一种。
将本发明的冷冻机油用于以低分子烃类作为制冷剂的制冷系统，能够提升冷冻机油与制冷剂溶解粘度，具有优异的润滑性和低温流动性且经济性好。
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测试，原料均为市售品。
实施例1
以冷冻机油总重量为基准，选取80重量％的40℃的运动粘度为31.07mm2/s，粘度指数146，倾点-42℃，闪点249℃的费托合成基础油；选取17.5重量％40℃的运动粘度为11.08mm2/s，粘度指数152，倾点小于-60℃，闪点217℃的癸二酸二异辛酯；选取2重量％的三甲苯基磷酸酯；选取0.5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。应用在冰箱制冷压缩机，测试结果见表1。
实施例2
以冷冻机油总重量为基准，选取76重量％的40℃的运动粘度为44.66mm2/s，粘度指数145，倾点-44℃，闪点262℃的费托合成基础油；选取22.6重量％40℃的运动粘度为15.71mm2/s，粘度指数110，倾点-60℃，闪点223℃的季戊四醇四戊酸酯；选取1.2重量％的三苯基磷酸酯；选取0.2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。应用在冰箱制冷压缩机，测试结果见表1。
实施例3
以冷冻机油总重量为基准，选取90重量％的40℃的运动粘度为69.26mm2/s，粘度指数134，倾点-45℃，闪点278℃的费托合成基础油；选取7.7重量％40℃的运动粘度为88.67mm2/s，粘度指数138，倾点-40℃，闪点265℃的二聚酸双酯；选取2重量％的硫代磷酸三苯酯；选取0.3重量％的屏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。应用在空调制冷压缩机，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92重量％的40℃的运动粘度为31.07mm2/s，粘度指数146，倾点-42℃，闪点249℃的费托合成基础油；选取5.5重量的％40℃的运动粘度为11.08mm2/s，粘度指数152，倾点小于-60℃，闪点217℃的癸二酸二异辛酯；应用在冰箱制冷压缩机，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5.5重量％的40℃的运动粘度为31.07mm2/s，粘度指数146，倾点-42℃，闪点249℃的费托合成基础油；选取92重量的％40℃的运动粘度为11.08mm2/s，粘度指数152，倾点小于-60℃，闪点217℃的癸二酸二异辛酯。应用在冰箱制冷压缩机，测试结果见表1。
实施例6
同实施例1，不同在于以冷冻机油总重量为基准，选取80重量％的40℃的运动粘度为12.06mm2/s，粘度指数110，倾点-47℃，闪点189℃的费托合成基础油；选取17.5重量％的40℃的运动粘度为331.67mm2/s，粘度指数149，倾点-6℃，闪点226℃的三羟甲基丙烷复酯。应用在冰箱制冷压缩机，测试结果见表1。
实施例7
同实施例1，不同在于以冷冻机油总重量为基准，选取81重量％的40℃的运动粘度为31.07mm2/s，粘度指数146，倾点-42℃，闪点249℃的费托合成基础油；选取18.7重量％40℃的运动粘度为11.08mm2/s，粘度指数152，倾点小于-60℃，闪点217℃的癸二酸二异辛酯；选取0.1重量％的三甲苯基磷酸酯；选取0.2重量％的2,3-二叔丁基-4-甲酚。应用在冰箱制冷压缩机，测试结果见表1。
对比例1
市面销售的22号冷冻机油油品(烷基苯基础油)，应用在冰箱制冷压缩机。
对比例2
市面销售的32号冷冻机油油品(环烷基矿物基础油)，应用在冰箱制冷压缩机，测试结果见表1。
对比例3
市面销售的68号冷冻机油油品(合成酯基础油)，应用在空调制冷压缩机，测试结果见表1。
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97.5重量％的40℃的运动粘度为55.8mm2/s，粘度指数14，倾点-35℃，闪点188℃的环烷基矿物基础油。应用在空调制冷压缩机，测试结果见表1。
对比例5
同实施例1，不同在于以冷冻机油总重量为基准，选取97.5重量％的40℃的运动粘度为31.07mm2/s，粘度指数146，倾点-42℃，闪点249℃的费托合成基础油。应用在冰箱制冷压缩机，测试结果见表1。
表1
Figure BDA0003384401430000101
Figure BDA0003384401430000111
表2
Figure BDA0003384401430000112
Figure BDA0003384401430000121
从以上结果可以看出，本发明实施例1-7提供的冷冻机油的40℃的运动粘度为19.8～74.8mm2/s，粘度指数≥120，倾点≤-40℃，闪点≥210℃，且Falex极压负荷大于5000N，与低分子烃类例如丙烷等制冷剂溶解粘度高、具有优异的润滑性和经济性，相较于对比例1-5，粘度指数、与低分子烃类例如丙烷等制冷剂溶解粘度和Falex极压负荷提升显著。
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)

1.一种配合低分子烃类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，所述基础油包括费托合成油和合成酯类基础油。
2.根据权利要求1所述的冷冻机油，其中，
以基础油的总重量为基准，所述费托合成油的含量为70％～90％，优选为75％～85％；和/或
以基础油的总重量为基准，所述合成酯类基础油的含量为10％～30％，优选为15％～25％；和/或
所述合成酯类基础油选自癸二酸二异辛酯、季戊四醇四戊酸酯和二聚酸双酯中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的冷冻机油，其中，所述基础油中，费托合成油和合成酯类基础油的质量比为2.3-9：1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的冷冻机油，其中，所述费托合成油的40℃的运动粘度为19.8～80mm2/s，粘度指数＞120，倾点＜-40℃，闪点＞220℃；和/或
所述合成酯类基础油40℃的运动粘度为5～320mm2/s，倾点＜-30℃，闪点＞210℃。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的冷冻机油，其中，所述润滑油添加剂包括极压剂，所述极压剂为非氯系极压剂，优选为中性磷酸酯极压剂和/或硫代磷酸酯极压剂。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的冷冻机油，其中，所述润滑油添加剂还包括抗氧剂，抗腐蚀剂和消泡剂中的至少一种。
7.根据权利要求5或6所述的冷冻机油，以冷冻机油的总重量为基准，其中，
所述极压剂的含量为0.5-3重量％，优选为1-2.5重量％；和/或
所述抗氧剂的含量为0-3重量％，优选为0.2-0.8重量％；和/或
所述抗腐蚀剂的含量为0-0.1重量％，优选为0.02-0.05重量％；和/或
所述抗泡剂的含量为0-0.01重量％，优选为0.001-0.005重量％。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的冷冻机油，其中，
以冷冻机油总重量为基准，所述基础油的含量为95～99.5重量％；和/或
以冷冻机油总重量为基准，所述润滑油添加剂的含量为0.5～5重量％。
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40℃的运动粘度为19.8～74.8mm2/s，粘度指数≥120，倾点≤-40℃，闪点≥210℃，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低分子烃类作为制冷剂的制冷系统中的应用，其中，优选所述低分子烃类选自丙烷、乙烷、丁烷中的至少一种。
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