CN115386412A - 植物油润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植物油润滑剂技术领域，尤其涉及植物油润滑剂及其制备方法，解决了现有技术中在进行植物油润滑剂的制备过程中，其由于增加了植物油成分，降低了润滑剂的成本，但其在使用寿命及使用效果上仍欠佳的缺点，包括以下成分：植物油、石油磺酸钠、乙酐、脂肪酸甲酯、抗腐剂、油酸、亚油酸、添加液。本发明通过植物油与脂肪酸甲酯进行初步的混合反应，植物油为大自然生物链中的易得物，易生物降解，无毒，有利于环保，添加液中由阴离子和阳离子组成，粒子间以作用力强的库仑力结合，使得离子液体具有非常高的热稳定性，进而使得润滑剂的寿命增强。

Description

植物油润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及植物油润滑剂技术领域，尤其涉及一种植物油润滑剂及其制备方法。
背景技术
润滑油是介入两运动物体表面，从而减少摩擦力以及磨损，达到提高效率的物质，润滑油的演变发展初期以动植物油润滑为主，其后演变为以性能更加优异的矿物油润滑为主，但这并不代表着动植物油的完全被替代化，植物油润滑剂存在着其特有的性质，对植物油及矿物油润滑的结合使用，是润滑剂的发展方向之一。
在进行植物油润滑剂的制备过程中，其由于增加了植物油成分，降低了润滑剂的成本，但其在使用寿命及使用效果上仍欠佳。
因此，我们提出了一种植物油润滑剂及其制备方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种植物油润滑剂及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提出的植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油18～22份、石油磺酸钠12～15份、乙酐2～3份、脂肪酸甲酯8～12份、抗腐剂1～3份、油酸2～5份、亚油酸1～2份、添加液2～5份。
优选的，所述抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸镍中的一种。
优选的，所述添加液为烷基季铵盐类、烷基季膦盐类、烷基咪唑类、烷基吡啶类中的一种或多种。
优选的，所述添加液中的阴离子为Al-、Cl- 4、ZnCl- 3、BF- 4、PF- 6、NO- 3中的一种。
优选的，所述油酸为大豆油酸、花生油酸、椰子油酸、蓖麻油酸、棕榈油酸中的一种或几种。
一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油21份、石油磺酸钠13份、乙酐2份、脂肪酸甲酯11份、抗腐剂2份、油酸3份、亚油酸1份、添加液4份。
本发明的另一方面提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在30～50℃的条件下进行持续混合20～30min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在50～60℃，持续混合30～50min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠及添加液，持续搅拌至均匀，而后静置；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在100～120℃进行酰化，持续100～110min；
S4：在S3的产物中加入抗腐剂，在40～60℃的条件下持续反应80～100min，而后得到植物油润滑剂。
优选的，所述S2中，静置时间为3～5h，其中，容器温度保持在150～180℃。
优选的，所述S2中，添加液的制备方法为：由叔胺类与卤代烷季铵化反应得到卤化物盐中间体，而后采用络合反应、离子交换、复分解反应或电解方法，用目标阴离子置换出中间体中的卤素阴离子。
优选的，所述添加液的制备方法中，利用金属盐与卤素阴离子在低温搅拌条件下反应，以除去其中的杂质离子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过植物油与脂肪酸甲酯进行初步的混合反应，而后分区段的添入油酸及亚油酸，并适应性的调整反应调整，使得初始的酯化效果明显，提高最终得到的润滑剂的整体性质，且设置了抗腐剂，提高润滑剂的性质，其中，植物油为大自然生物链中的易得物，易生物降解，无毒，有利于环保。
2、本发明在制备过程中使用了添加液，该添加液主要采用烷基季铵盐类、烷基季膦盐类、烷基咪唑类、烷基吡啶类，同时阴离子为Al-、Cl- 4、ZnCl- 3、BF- 4、PF- 6、NO- 3，添加液中由阴离子和阳离子组成，粒子间以作用力强的库仑力结合，使得离子液体具有非常高的热稳定性，使用具有高热稳定性的离子液体作为反应介质，可以达到减少污染，提高反应产率、加快反应速度的目的，进而使得润滑剂的寿命增强。
3、本发明中的润滑剂中的添加液由阴离子和阳离子组成，离子液体的润滑性与离子液体的功能化基团在机械运作时与摩擦副表面发生强烈的化学反应有关，且拥有不同功能基团的离子液体润滑性能表现极佳，离子液体极大的提高了润滑剂的最终性质。
具体实施方式
除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。“质量、浓度、温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。”
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说，在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。下述实例中所用的材料、试剂、装置、仪器、设备等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明提出了一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油18～22份、石油磺酸钠12～15份、乙酐2～3份、脂肪酸甲酯8～12份、抗腐剂1～3份、油酸2～5份、亚油酸1～2份、添加液2～5份。
其中，抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸镍中的一种，添加液为烷基季铵盐类、烷基季膦盐类、烷基咪唑类、烷基吡啶类中的一种或多种，添加液中的阴离子为Al-、Cl- 4、ZnCl- 3、BF- 4、PF- 6、NO- 3中的一种，油酸为大豆油酸、花生油酸、椰子油酸、蓖麻油酸、棕榈油酸中的一种或几种。
此外，还提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在30～50℃的条件下进行持续混合20～30min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在50～60℃，持续混合30～50min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠及添加液，持续搅拌至均匀，而后静置，静置时间为3～5h，其中，容器温度保持在150～180℃；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在100～120℃进行酰化，持续100～110min；
S4：在S3的产物中加入抗腐剂，在40～60℃的条件下持续反应80～100min，而后得到植物油润滑剂。
其中，添加液的制备方法为：由叔胺类与卤代烷季铵化反应得到卤化物盐中间体，而后采用络合反应、离子交换、复分解反应或电解方法，用目标阴离子置换出中间体中的卤素阴离子，利用金属盐与卤素阴离子在低温搅拌条件下反应,以除去其中的杂质离子。
实施例一
一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油18份、石油磺酸钠12份、乙酐2份、脂肪酸甲酯8份、抗腐剂1份、油酸2份、亚油酸1份、添加液2份。
其中，抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌，添加液为烷基季铵盐类，添加液中的阴离子为Al-，油酸为大豆油酸。
实施例中还提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在30℃的条件下进行持续混合20min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在50℃，持续混合30min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠及添加液，持续搅拌至均匀，而后静置，静置时间为3h，其中，容器温度保持在150℃；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在100℃进行酰化，持续100min；
S4：在S3的产物中加入抗腐剂，在40℃的条件下持续反应80min，而后得到植物油润滑剂。
其中，添加液的制备方法为：由叔胺类与卤代烷季铵化反应得到卤化物盐中间体，而后采用络合反应、离子交换、复分解反应或电解方法，用目标阴离子置换出中间体中的卤素阴离子，利用金属盐与卤素阴离子在低温搅拌条件下反应,以除去其中的杂质离子。
实施例二
一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油20份、石油磺酸钠13份、乙酐2份、脂肪酸甲酯9份、抗腐剂2份、油酸3份、亚油酸1份、添加液3份。
其中，抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌，添加液为烷基季铵盐类，添加液中的阴离子为Al-，油酸为大豆油酸。
实施例中还提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在35℃的条件下进行持续混合25min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在55℃，持续混合35min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠及添加液，持续搅拌至均匀，而后静置，静置时间为4h，其中，容器温度保持在160℃；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在110℃进行酰化，持续105min；
S4：在S3的产物中加入抗腐剂，在45℃的条件下持续反应85min，而后得到植物油润滑剂。
其中，添加液的制备方法为：由叔胺类与卤代烷季铵化反应得到卤化物盐中间体，而后采用络合反应、离子交换、复分解反应或电解方法，用目标阴离子置换出中间体中的卤素阴离子，利用金属盐与卤素阴离子在低温搅拌条件下反应,以除去其中的杂质离子。
实施例三
一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油21份、石油磺酸钠14份、乙酐3份、脂肪酸甲酯11份、抗腐剂2份、油酸4份、亚油酸2份、添加液4份。
其中，抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌，添加液为烷基季铵盐类，添加液中的阴离子为Al-，油酸为大豆油酸。
实施例中还提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在40℃的条件下进行持续混合28min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在55℃，持续混合40min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠及添加液，持续搅拌至均匀，而后静置，静置时间为4h，其中，容器温度保持在170℃；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在110℃进行酰化，持续105min；
S4：在S3的产物中加入抗腐剂，在55℃的条件下持续反应90min，而后得到植物油润滑剂。
其中，添加液的制备方法为：由叔胺类与卤代烷季铵化反应得到卤化物盐中间体，而后采用络合反应、离子交换、复分解反应或电解方法，用目标阴离子置换出中间体中的卤素阴离子，利用金属盐与卤素阴离子在低温搅拌条件下反应,以除去其中的杂质离子。
实施例四
一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油22份、石油磺酸钠15份、乙酐3份、脂肪酸甲酯12份、抗腐剂3份、油酸5份、亚油酸2份、添加液5份。
其中，抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌，添加液为烷基季铵盐类，添加液中的阴离子为Al-，油酸为大豆油酸。
实施例中还提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在50℃的条件下进行持续混合30min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在60℃，持续混合50min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠及添加液，持续搅拌至均匀，而后静置，静置时间为5h，其中，容器温度保持在180℃；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在120℃进行酰化，持续110min；
S4：在S3的产物中加入抗腐剂，在60℃的条件下持续反应100min，而后得到植物油润滑剂。
其中，添加液的制备方法为：由叔胺类与卤代烷季铵化反应得到卤化物盐中间体，而后采用络合反应、离子交换、复分解反应或电解方法，用目标阴离子置换出中间体中的卤素阴离子，利用金属盐与卤素阴离子在低温搅拌条件下反应,以除去其中的杂质离子。
对比例一
一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油22份、石油磺酸钠15份、乙酐3份、脂肪酸甲酯12份、抗腐剂3份、油酸5份、亚油酸2份。
其中，抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌，油酸为大豆油酸。
对比例中还提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在50℃的条件下进行持续混合30min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在60℃，持续混合50min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠，持续搅拌至均匀，而后静置，静置时间为5h，其中，容器温度保持在180℃；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在120℃进行酰化，持续110min；
S4：在S3的产物中加入抗腐剂，在60℃的条件下持续反应100min，而后得到植物油润滑剂。
对比例二
一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油22份、石油磺酸钠15份、乙酐3份、脂肪酸甲酯12份、油酸5份、亚油酸2份、添加液5份。
其中，添加液为烷基季铵盐类，添加液中的阴离子为Al-，油酸为大豆油酸。
对比例中还提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在50℃的条件下进行持续混合30min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在60℃，持续混合50min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠及添加液，持续搅拌至均匀，而后静置，静置时间为5h，其中，容器温度保持在180℃；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在120℃进行酰化，持续110min，得到植物油润滑剂。
其中，添加液的制备方法为：由叔胺类与卤代烷季铵化反应得到卤化物盐中间体，而后采用络合反应、离子交换、复分解反应或电解方法，用目标阴离子置换出中间体中的卤素阴离子，利用金属盐与卤素阴离子在低温搅拌条件下反应,以除去其中的杂质离子。
对比例三
一种植物油润滑剂，按重量份计包括以下成分：植物油22份、石油磺酸钠15份、乙酐3份、脂肪酸甲酯12份、油酸5份、亚油酸2份。
其中，油酸为大豆油酸。
对比例中还提出了一种植物油润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在50℃的条件下进行持续混合30min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在60℃，持续混合50min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠，持续搅拌至均匀，而后静置，静置时间为5h，其中，容器温度保持在180℃；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在120℃进行酰化，持续110min，而后得到植物油润滑剂。
对上述实施例一到实施例四、对比例一到对比例三所制备的植物油润滑剂进行检测，检测标准为GB/T 12709-1991，结果如下表1：
表1
Figure BDA0003823766480000111
Figure BDA0003823766480000121
其中，第一项及第二项数据是用康氏残炭值为0.9～1.9％(m/m)之间的试样经统计试验测得的，合格数据分别为不大于20％及25％。
在上述实施例一到实施例四中，所制备得到的植物油润滑剂，在进行检测后，含无灰添加剂及含有灰添加剂的条件下，其百分数均保持在10％左右，远小于合格标准的20％及25％，其说明该润滑剂的实际使用寿命极佳，且润滑系数也保持在优异的状态；
在其他条件均相同的实施例四与对比例一中，对比例一中在进行润滑油的制备过程中，去除了添加液的过程，使得最终得到的植物油润滑剂，含无灰添加剂及含有灰添加剂的条件下，其百分数分别提升至18％及21％，极为靠近合格标准的20％及25％，其寿命堪堪合格；
在对比例二中，去除了制备过程中的抗腐剂处理过程，最终得到的植物油润滑剂，含无灰添加剂及含有灰添加剂的条件下，其百分数分别为14％及16％，寿命无实施例表现良好；
对比例三中，在进行润滑油的制备过程中，去除了添加液的过程，去除了制备过程中的抗腐剂处理过程，最终得到的植物油润滑剂，含无灰添加剂及含有灰添加剂的条件下，其百分数分别提升至23％及28％，其超过了合格标准的20％及25％，润滑剂的使用寿命表现较差。
综上，本发明制备过程中使用了添加液，该添加液主要采用烷基季铵盐类、烷基季膦盐类、烷基咪唑类、烷基吡啶类，同时阴离子为Al-、Cl- 4、ZnCl- 3、BF- 4、PF- 6、NO- 3，添加液中由阴离子和阳离子组成，粒子间以作用力强的库仑力结合，使得离子液体具有非常高的热稳定性，使用具有高热稳定性的离子液体作为反应介质，可以达到减少污染，提高反应产率、加快反应速度的目的，进而使得润滑剂的寿命增强；
其中，离子液体的润滑性与离子液体的功能化基团在机械运作时与摩擦副表面发生强烈的化学反应有关，且拥有不同功能基团的离子液体润滑性能表现极佳，离子液体极大的提高了润滑剂的最终性质。
本发明通过植物油与脂肪酸甲酯进行初步的混合反应，植物油为大自然生物链中的易得物，易生物降解，无毒，有利于环保，添加液中由阴离子和阳离子组成，粒子间以作用力强的库仑力结合，使得离子液体具有非常高的热稳定性，进而使得润滑剂的寿命增强。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.植物油润滑剂，其特征在于，按重量份计包括以下成分：植物油18～22份、石油磺酸钠12～15份、乙酐2～3份、脂肪酸甲酯8～12份、抗腐剂1～3份、油酸2～5份、亚油酸1～2份、添加液2～5份。
2.根据权利要求1所述的植物油润滑剂，其特征在于，所述抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸镍中的一种。
3.根据权利要求1所述的植物油润滑剂，其特征在于，所述添加液为烷基季铵盐类、烷基季膦盐类、烷基咪唑类、烷基吡啶类中的一种或多种。
4.根据权利要求1或3所述的植物油润滑剂，其特征在于，所述添加液中的阴离子为Al-、Cl- 4、ZnCl- 3、BF- 4、PF- 6、NO- 3中的一种。
5.根据权利要求1所述的植物油润滑剂，其特征在于，所述油酸为大豆油酸、花生油酸、椰子油酸、蓖麻油酸、棕榈油酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的植物油润滑剂，其特征在于，按重量份计包括以下成分：植物油21份、石油磺酸钠13份、乙酐2份、脂肪酸甲酯11份、抗腐剂2份、油酸3份、亚油酸1份、添加液4份。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述的植物油润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在氮气保护下，将植物油、脂肪酸甲酯加入容器内，而后在30～50℃的条件下进行持续混合20～30min，而后再加入油酸及亚油酸，调节温度在50～60℃，持续混合30～50min，得到混合物；
S2：在S1的混合物中加入石油磺酸钠及添加液，持续搅拌至均匀，而后静置；
S3：在S2的产物中加入乙酐，同时调整温度在100～120℃进行酰化，持续100～110min；
S4：在S3的产物中加入抗腐剂，在40～60℃的条件下持续反应80～100min，而后得到植物油润滑剂。
8.根据权利要求7所述的植物油润滑剂的制备方法，其特征在于，所述S2中，静置时间为3～5h，其中，容器温度保持在150～180℃。
9.根据权利要求7所述的植物油润滑剂的制备方法，其特征在于，所述S2中，添加液的制备方法为：由叔胺类与卤代烷季铵化反应得到卤化物盐中间体，而后采用络合反应、离子交换、复分解反应或电解方法，用目标阴离子置换出中间体中的卤素阴离子。
10.根据权利要求9所述的植物油润滑剂的制备方法，其特征在于，所述添加液的制备方法中，利用金属盐与卤素阴离子在低温搅拌条件下反应，以除去其中的杂质离子。
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