CN116554941B - 一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂及其制备方法及润滑油 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及润滑油添加剂领域，具体公开了一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂及其制备方法及润滑油。一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂包括氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐，所述氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐的重量比为1:(1‑6):(1‑2)。本申请的抗氧剂可用于配置各种润滑油，且配置好的润滑油可以有效改善金属的腐蚀。
Description
技术领域
本申请涉及润滑油添加剂领域，更具体地说，它涉及一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂及其制备方法及润滑油。
背景技术
润滑油是一种用于各种机械上的减少摩擦的一种油品。润滑油包括基础油和添加剂，工作人员可根据不同使用环境添加不同的的添加剂，以达到相应功效。抗氧化剂就是添加剂之一，目前，相关技术中使用的抗氧剂主要有酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂、二烷基二硫代磷酸盐类抗氧化剂和苯三唑类抗氧化剂等抗氧化剂。
但是，使用过程中发现，随着科技的发展，对发动机等器件功率的要求越来越高，使得润滑油工作温度提高，工作温度提高后，在润滑油的作用下，机械器件表面存在腐蚀的情况发生，使机械的使用寿命受到一定的影响。
发明内容
为了改善润滑油使用过程中金属的腐蚀情况，本申请提供一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂及其制备方法及润滑油。
第一方面，本申请提供一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，采用如下的技术方案：
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，包括氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐，所述氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐的重量比为1:(1-6):(1-2)。
优选的，所述氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐的重量比为1:(4-5):(1.2-1.5)。
通过采用上述技术方案，植酸为一种多齿螯合剂，对金属离子具有很强的螯合能力，可以与氨基改性高岭土共同作用，在金属表面形成一层致密的分子膜，分子膜对腐蚀介质进行了阻隔，从而改善了金属的腐蚀情况。同时，分子膜的存在，还将金属和润滑油隔离开来，有效削弱了金属对润滑油的催化作用，从而减少了过氧化物和酸性物质的产生，进而改善了金属的腐蚀情况。此外，膜层还具有良好的承载作用和耐磨性能，有效改善了机械部件相对移动时的磨损情况，减少了腐蚀薄弱点的产生，进一步提高了防腐蚀效果。
此外，二烷基二硫代磷酸盐、高岭土和植酸均具有一定的抗氧化能力，三者共同作用，减少了润滑油氧化的情况发生，从而进一步减少了酸性物质的产生，改善了金属的腐蚀情况。
优选的，所述氨基改性高岭土通过如下步骤制成，将高岭土与偏磷酸铵混合，加入酸，混合搅拌，过滤，水洗，将水洗后的沉淀与乙二胺混合，加入无水乙醇，反应，蒸馏，即得。
更优选的，将高岭土和偏磷酸钠混合前，在500-600℃下，对高岭土进行煅烧处理。
更优选的，所述高岭土为纳米高岭土。
通过采用上述技术方案，通过使用纳米高岭土，有效减少了产品对金属器件的磨损情况，从而减少了腐蚀薄弱点的出现，从而改善器件腐蚀情况。
优选的，还包括双氧水，所述双氧水与植酸的重量比为1:(2-5)。
更优选的，还包括助膜剂，所述助膜剂与植酸的重量比为1:(1-2)。
通过采用上述技术方案，使用时，双氧水先与金属发生反应，使金属表面产生金属离子，金属离子与植酸螯合，形成膜层。如此设置，在常温下，金属表面即可形成较为致密的膜层，提高了植酸的成膜效率，有效缩短了金属离子与氧气水汽等物质的接触时长。此外，助膜剂的存在可以提高膜层质量，两者共同作用，进一步改善了金属的氧化情况。
第二方面，本申请提供一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂的制备方法，将氨基改性的高岭土和二烷基二硫代磷酸盐搅拌混合，然后加入植酸，搅拌混合，即得。
优选的，加入植酸前，将植酸、助膜剂和双氧水进行预混合。
通过采用上述技术方案，通过将双氧水和植酸混合，将高岭土与二烷基二硫代磷酸盐混合，然后将两者混合，使双氧水与植酸充分接触，使高岭土在二烷基二硫代磷酸盐中充分分散，有效保证了各种物质充分发挥作用，提高了产品性能。
第三方面，本申请提供一种润滑油，采用如下的技术方案：
一种润滑油，包括权利要求1-7任一所述的抗氧剂。
通过采用上述技术方案，通过加入具有防腐蚀性能的抗氧剂，润滑油使用时，金属表面形成有一层保护膜，从而对金属进行有效保护，改善了机械部件的腐蚀情况。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用植酸和氨基改性高岭土，植酸和氨基改性高岭土共同作用，在金属表面形成分子膜，对金属和氧化物质进行阻隔，有效改善了金属的腐蚀，提高了对金属的保护效果，同时，植酸、高岭土和二烷基二硫代磷酸盐均具有较好的抗氧化性能，有效延长了酸性物质的形成周期，从而减少了酸性物质的累积量，进一步提高了产品的抗氧化性能。
2、本申请中优选采用双氧水，由于双氧水对金属具有腐蚀作用，了以在短时间内形成较多的金属离子，便于植酸螯合成膜，使植酸膜在低温下迅速成型，减少了金属与腐蚀物质的接触时长，从而进一步降低金属的腐蚀程度。
3、本申请的方法，通过将氨基改性高岭土和二烷基二硫代磷酸盐预混，将双氧水和植酸预混，然后将两预混物质混合，使共同作用的组份之间的充分混合接触，从而保证了各组分充分发挥作用，提高产品的抗腐蚀抗氧化效果。
具体实施方式
以下结合对比例和实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
一种氨基改性高岭土，通过如下步骤制得，
将40kg、200目的高岭土粉与1kg偏硼酸铵混合，然后加入80kg、15mol/L的盐酸溶液中，在25℃的条件下，搅拌60min，过滤，水洗沉淀，然后将沉淀、6kg乙二胺和80kg无水乙醇混合，升温至60℃，并在60℃的条件下，搅拌150min，蒸馏去除无水乙醇，即得。
制备例2
一种氨基改性高岭土，与制备例1的不同之处在于，高岭土粉与偏硼酸铵混合前，将高岭土粉在500℃下，煅烧150min。
制备例3
一种氨基改性高岭土，与制备例1的不同之处在于，高岭土粉与偏硼酸铵混合前，将高岭土粉在550℃下，煅烧150min。
制备例4
一种氨基改性高岭土，与制备例1的不同之处在于，高岭土粉与偏硼酸铵混合前，将高岭土粉在600℃下，煅烧150min。
制备例5
一种氨基改性高岭土，与制备例3的不同之处在于，高岭土粉为纳米高岭土，采购自北京至诚坤泰科技发展有限公司，型号为ZA-50S。
性能检测试验
选取50g下述各实施例和/或对比例中制得的抗氧剂，并与450g润滑油基础油混合，在70℃的条件下，搅拌30min，得到样品；
其中润滑油基础油为二类基础油，型号为XHH-150N；
低温腐蚀性：根据GB/T 5096进行检测，设定测试温度为50℃，3h后检测；
高温腐蚀性：根据GB/T 5096进行检测，以120℃作为起始温度，以1℃/min的速度提高测试温度，3h后检测；
抗氧化性：根据SH/T 0193，在150℃的条件下，进行检测，并记录下降25psi的时长。
实施例
实施例1-4
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，其原料组分和用量如下表1所示，并通过如下步骤制成，按各组分的用量称取氨基改性高岭土和二烷基二硫代磷酸盐，混合搅拌60min，然后加入按各组分的用量称取的植酸，搅拌混合30min，即得；
其中二烷基二硫代磷酸盐为二乙基二硫代磷酸钠。
表1
对比例1
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，仅包括氨基改性高岭土。
对比例2
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，仅包括植酸。
对比例3
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，仅包括二烷基二硫代磷酸盐。
对比例4
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，不包括氨基改性高岭土。
对比例5
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，不包括植酸。
对比例6
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，不包括二烷基二硫代磷酸盐。
对比例7
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，氨基改性高岭土的用量为5kg，植酸的用量为4kg，二烷基二硫代磷酸盐的用量为4kg。
对比例8
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，氨基改性高岭土的用量为5kg，植酸的用量为40kg，二烷基二硫代磷酸盐的用量为20kg。
取上述实施例1-4和对比例1-8中的涡轮机油抗氧化剂，按照上述检测方法测试腐蚀性和抗氧化性，检测结果详见下表2。
表2
对比例1、2、3中分别只加入了氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐其中的一种，对比例4-6中加入了三者中的两种。根据上表2可以看出，相比于对比例1-6，实施例1-4的低温腐蚀性和高温腐蚀性检测结果的级别均提高，且实施例1-4中高温抗腐蚀级别提升明显，表明产品可以有效改善高温下润滑油对涡轮的腐蚀情况。同时，产品的抗氧化性能也大于500h，表明提升抗腐蚀性能的同时，产品的抗氧化性能并没有得到较大的影响，且抗氧化性能提升，可以减少酸性物质的产生量，进一步改善腐蚀情况。
分析其原因可能是，高岭土本身对润滑油具有一定的抗氧化能力，但是抗氧化能力较弱，使用过程中仍会生成较多的酸性物质，从而造成涡轮的腐蚀，而植酸虽然具有成膜能力，但形成的膜层往往存在一定的缺陷，从而影响了产品的抗腐蚀效果。同时加入三者后，植酸在金属表面附着成膜，而氨基改性的高岭土与植酸反应，附着于植酸表面，对植酸膜层进行增厚加强处理，进一步提高了膜层隔离效果，同时植酸、高岭土和二烷基二硫代磷酸盐均具有一定的抗氧化性能，三者共同发挥作用，提高了产品的抗氧化效果，减少了酸性物质的产生，从而改善了金属的腐蚀情况。
对比例7和8也加入了三种物质，申请人预期效果优于对比例1-6，但根据上表2发现，对比例7的检测结果与对比例3相近，对比例8的检测结果与对比例4相近，并没有表现出优异的性能。同时对比例7制得的产品在检测过程中产生了一定量的沉淀。
推测原因为，对比例7中氨基改性高岭土的含量过多，氨基改性高岭土与植酸反应团聚，产生沉降现象，导致产品中有效成分含量减少，从而影响了产品的抗氧化、抗腐蚀效果。对比例8中氨基改性高岭土的含量过少，植酸膜的质量没有得到有效的提升，导致其抗腐蚀性能没有明显的变化。
实施例5-9
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例1的不同之处在于，各组分用量不同，详见下表3。
表3
取上述实施例5-9中的涡轮机油抗氧化剂，按照上述检测方法测试腐蚀性和抗氧化性，检测结果详见下表4。
表4
相比实施例1-4，实施例5-9调整了各组分的占比，根据表2和表4可知，产品的高温抗腐蚀性能得到了进一步的提高，而低温腐蚀性和抗氧化性没有明显的影响。
实施例10-13
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例9的不同之处在于，所使用的氨基改性高岭土不同，详见下表5。
| 实施例 | 制备例 |
| 实施例9 | 制备例1 |
| 实施例10 | 制备例2 |
| 实施例11 | 制备例3 |
| 实施例12 | 制备例4 |
| 实施例13 | 制备例5 |
表5
取上述实施例10-13中的涡轮机油抗氧化剂，按照上述检测方法测试腐蚀性和抗氧化性，检测结果详见下表6。
表6
根据上表6可知，使用煅烧处理后的静态腐蚀性能和抗氧化性没有显著的变化。然后根据GB/T 3142对样品进行了承载能力测试，实施例10的综合磨损值为421N，实施例11的综合磨损值为446N，实施例12的综合磨损值为418N，表明实施例11制得的产品的抗磨损性能最佳，产品的抗磨损性能提高后，可以有效减少腐蚀薄弱点的生成率，从而延长膜层的使用寿命。
而更换为纳米高岭土后，低温腐蚀性测得的抗腐蚀级别进一步提高。推测其原因为纳米高岭土的粒径更小，改性处理后，能进入膜层的缺陷位点发生作用，从而对膜层的缺陷处进行修补，有效提高了膜层的质量，从而提高了膜层的隔离效果，进而提高了产品的抗腐蚀性能。
实施例14-18
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例13的不同之处在于，加入植酸之前，先将植酸和双氧水混合，搅拌60min，然后将植酸、双氧水的混合物与氨基改性高岭土、二烷基二硫代磷酸盐的混合物混合，即得；
其中，双氧水的用量如下表7所示。
表7
取上述实施例14-18中的涡轮机油抗氧化剂，按照上述检测方法测试腐蚀性和抗氧化性，检测结果详见下表8。
表8
根据上表8可知，加入双氧水后，对产品的低温腐蚀性能具有较大的影响。其中，实施例15-17制得的产品的抗腐蚀性能提高，推测原因为，双氧水对金属进行初步腐蚀，产生了金属离子，更有利于植酸附着成膜。而与实施例13相比，实施例14、18制得的产品没有表现出更好的抗腐蚀性能。推测原因为，实施例14中双氧水的含量过高，在成膜前对金属的腐蚀作用较强，导致了较差的抗腐蚀性能。实施例18中双氧水的含量较低，对成膜的促进作用较弱，因此没有很大的影响。
实施例19-21
一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，与实施例16的不同之处在于，加入植酸之前，先将植酸、助膜剂和双氧水混合，搅拌60min，然后将植酸、助膜剂、双氧水的混合物与氨基改性高岭土、二烷基二硫代磷酸盐的混合物混合，即得；
其中，助膜剂为酒石酸钠，其用量如下表9所示。
表9
取上述实施例19-21中的涡轮机油抗氧化剂，按照上述检测方法测试腐蚀性和抗氧化性，然后根据GB/T 3142对样品进行了承载能力测试，实施例19的综合磨损值为489N，实施例20的综合磨损值为490N，实施例21的综合磨损值为462N。推测原因为，加入助膜剂后，增加了膜层的厚度和强度，从而进一步改善了磨损程度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，其特征在于，包括氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐，所述氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐的重量比为1:(1-6):(1-2)；
所述氨基改性高岭土通过如下步骤制成，将高岭土与偏磷酸铵混合，加入酸，混合搅拌，过滤，水洗，将水洗后的沉淀与乙二胺混合，加入无水乙醇，反应，蒸馏，即得。
2.根据权利要求1所述的一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，其特征在于，所述氨基改性高岭土、植酸和二烷基二硫代磷酸盐的重量比为1:(4-5):(1.2-1.5)。
3.根据权利要求1所述的一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，其特征在于，将高岭土和偏磷酸钠混合前，在500-600℃下，对高岭土进行煅烧处理。
4.根据权利要求3所述的一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，其特征在于，所述高岭土为纳米高岭土。
5.根据权利要求1所述的一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，其特征在于，还包括双氧水，所述双氧水与植酸的重量比为1:(2-5)。
6.根据权利要求1所述的一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂，其特征在于，还包括助膜剂，所述助膜剂与植酸的重量比为1:(1-2)。
7.权利要求1所述的一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂的制备方法，其特征在于，将氨基改性的高岭土和二烷基二硫代磷酸盐搅拌混合，然后加入植酸，搅拌混合，即得。
8.根据权利要求7所述的一种防腐蚀涡轮机油抗氧剂的制备方法，其特征在于，加入植酸前，将植酸、助膜剂和双氧水进行预混合。
9.一种润滑油，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的抗氧剂。
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