CN116836748B - 一种高热安定型航空润滑油的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高热安定型航空润滑油的制备方法。航空润滑油长期处于较高的工作温度，对润滑油的耐高温性能和抗氧化性能提出了较高的要求。抗氧剂在航空润滑油中发挥着重要的作用。本发明制备了改性Y型分子筛催化剂，增加热分解所需活化能，从而减少氧化反应；制备了酯类化合物作为基础油，显著提高了合成润滑油在高热条件下的氧化安定性，同时有更好的添加剂感受性和溶解性，有利于添加剂发生作用；制备了复合抗氧剂，解决了润滑油在较宽温度范围内的抗氧化问题，且烷基化苯基萘胺与硫代氨基甲酰酸酯具有协同作用，增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应，从而减少自由基链式反应，更有利于防止航空润滑油的高温氧化。
Description
技术领域
本发明涉及润滑油的制备领域，具体为制备航空润滑油，特别涉及高热安定型航空润滑油的制备。
背景技术
随着飞机飞行速度的不断增大，航空发动机的功率、转速和载荷不断增加，导致发动机涡轮部件的工作温度不断升高，这需要进一步改善航空润滑油的高温性能．除去温度这一主要因素外，航空润滑油在工作中，还会接触到Fe、Cu、Al、Cr、Mo等金属材料部件，甚至会与空气混合，特别是在喷射润滑油时，在高温有氧环境下润滑油极易与金属接触而发生氧化作用。因此，研究高温、高压、高转速和金属催化等苛刻工况条件下航空润滑油的高温氧化性能就愈加重要。
润滑油主要由基础油和添加剂两部分组成。因为基础油在润滑油中占到80～90%，因而对润滑油的性能影响很大，润滑油的种类繁多，依据基础油的种类不同，可以把润滑油分为动植物油、矿物质油和合成油。合成油大致有合成烃类润滑油，具有粘温性能好、倾点低、粘度指数高等优点，在高温下不易生成积炭，因此其具有较好的热稳定性；合成酯类润滑油，主要有双酯、多元醇酯、复合酯及混合酯，通常是由醇和脂肪酸酯化所得，特点是几乎没有毒性，降解性高，高粘度指数、精良的低温流动性以及卓越的热氧化稳定性但由于合成酯类润滑油的分子结构中含极性较强的亲水基团-酯基，水解安定性往往不高。针对不同的需求添加剂又分为很多种类，如高温抗氧剂、抗磨剂、腐蚀抑制剂等。其中，在航空润滑油中使用的抗氧剂主要为酚型和胺型抗氧剂，酚型抗氧剂在高于150℃时的抗氧化和热稳定性能较差，胺型抗氧剂中最代表性的是N-苯基-α-萘胺，其在100~140℃下抗氧化较好，但是在高于175℃时，其本身也会分解，且存在高温下产生沉积物的缺点。因此，寻找具有较好高温稳定性的基础油和在较宽范围内保持良好稳定性和抗氧化性能的抗氧化剂是本发明探索的方向。
发明内容
为解决上述问题，本发明制备了改性Y型分子筛催化剂，促使烷基取代氢原子，增加热分解所需活化能，从而减少氧化反应；制备了酯类化合物作为基础油，显著提高了合成润滑油在高热条件下的氧化安定性，同时有更好的添加剂感受性和溶解性，有利于添加剂发生作用；制备了复合抗氧剂，解决了润滑油在较宽温度范围内，尤其是高热条件下的抗氧化问题，且烷基化苯基萘胺与硫代氨基甲酰酸酯具有协同作用，增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应，从而减少自由基链式反应，更有利于防止航空润滑油的高温氧化。具体的制备步骤如下：
S1、将3.5~6.5mg的Y型分子筛催化剂和2.5~8.5mg的CH3COONa·3H2O加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/8，加入最终体积不超过反应容器1/4的去离子水，加热到50℃加热搅拌到完全溶解，冷却至室温，得到改性Y型分子筛催化剂；改性Y型分子筛催化剂促使生成的酯类化合物的较长碳链上部分氢被烷基取代，增强热分解所需的活化能，从而减少在高热条件下的自由基分离和链增长的氧化反应，同时CH3COONa·3H2O本身带的结晶水和反应中生成的水促进水分子电离出氢离子，从而提高了酯化率；
S2、酯类化合物基础油的制备：将0.3~0.7mol/L的油酸和0.6~1.4mol/L的二-异丙基萘加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/4，加入为混合物质量2.5~3.5%的二甲苯，将混合物在70~80℃加热搅拌至二-异丙基萘完全溶解；称取5.5~8.5mg的S1制备的改性Y型分子筛催化剂加入上述混合物中，体积不超过上述混合物1/3，在95℃加热搅拌30min，通氮气8min排出反应容器中空气，加热到100~150℃反应2h；冷却至40℃后取出混合物，抽滤得到深褐色油状液体；先后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液和去离子水在5000r/min转速超声清洗3次，加入分液漏斗中静置分离，去除水相后得到无色油状液体；将无色油状液体进行分子蒸馏，称取无色油状液体加入进样器中，体积不超过进样器的1/2，冷阱中加入液氮，打开油泵，同时升高循环导热油温度到分离温度200~300℃，当压力低于0.1mbar 时，打开扩散泵，等分离温度达到设定值200~300℃，并且压力达到0.001mbar 时，打开刮膜器，转速为400 r/min，打开冷凝水，进样，分离完成后降温到150℃以下，关闭刮膜器，关闭仪器装置并清洗，取出淡黄色油状液体，即为酯类化合物基础油；合成的酯类化合物具有较长的饱和碳链和烷基取代部分碳上的氢，热分解进行时需要更高的活化能才能进行，具有较好的热稳定性；用合成的酯类化合物作为基础油，显著提高了合成润滑油在高温条件下的氧化安定性，同时有更好的添加剂感受性和溶解性，有利于添加剂发生作用；
S3、称取质量分数0.15~0.35g/L的受阻酚型抗氧剂T511、质量分数0.10~0.30 g/L的受阻胺型抗氧剂烷基化苯基萘胺和质量分数0.05~0.15g/L的硫代氨基甲酰酸酯放入反应容器，其中T511占混合抗氧剂质量的2~10%，烷基化苯基萘胺占混合抗氧剂质量的80~95%，硫代氨基甲酰酸酯占混合抗氧剂的余量，体积不超过反应容器的1/5，加入S2制备的酯类化合物基础油，体积不超过反应容器的1/2，加热到60℃，在转速为200r/min下搅拌均匀，降至室温后得到黄褐色油状液体为抗氧化航空润滑油；T511是性能优良的中低温抗氧剂，烷基化苯基萘胺是性能优异的润滑油高温抗氧剂，T511和烷基化苯基萘胺结合解决了油品在较宽温度范围内，尤其是高温下的抗氧化问题，减缓受阻酚型抗氧剂在中高温下的消耗速度，烷基化苯基萘胺与硫代氨基甲酰酸酯具有协同作用，增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应，从而减少自由基链式反应，更有利于防止航空润滑油的氧化；
S4、将腐蚀抑制剂苯骈三氮唑、混合抗磨剂、非硅型溶解型分散抗泡剂和S3制备的抗氧化航空润滑油加入反应容器中，体积不超过反应容器的2/3，各质量占比为腐蚀抑制剂0.05%~0.55%、抗磨剂2.5%~4.5%、抗泡剂1×10-3~3×10-3%，余量为S3制备的抗氧化航空润滑油；将混合物加热到50℃，200r/min搅拌直至所有固体添加剂完全溶解，冷却至室温得到本发明的高温安定型航空润滑油。
优选地：所述步骤S1中加入4.5 mg的Y型分子筛催化剂和3.5 mg的CH3COONa·3H2O。
优选地：所述步骤S2中加入0.5mol/L的油酸和0.8mol/L的二-异丙基萘，混合物质量3.0%的二甲苯。
优选地：所述步骤S2中加入6.5mg的改性Y型分子筛催化剂，分离温度为250℃。
优选地：所述步骤S3中加入质量分数0.25g/L的受阻酚型抗氧剂T511和质量分数0.20g/L的受阻胺型抗氧剂烷基化苯基萘胺。
优选地：所述步骤S3中加入质量分数0.08g/L的硫代氨基甲酰酸酯。
优选地：所述步骤S3中加入T511占混合抗氧剂质量的8%，烷基化苯基萘胺占混合抗氧剂质量的89%。
优选地：所述步骤S4中加入质量占比0.35%的腐蚀抑制剂、3.5%的抗磨剂、1.5×10-3 %的抗泡剂。
优选地：所述步骤S4中混合抗磨剂为磷酸三甲酚酯和烷基硫代磷酸酯的混合物，重量比为15：14；非硅型溶解型分散抗泡剂为丙烯酸酯和烷基丙烯酸共聚物中的一种或者两种。
本发明的有益效果在于：
本发明制备了改性Y型分子筛催化剂，在酯类化合物合成中会促使烷基取代氢原子，增加热分解所需活化能，从而减少氧化反应；同时自制备了一种酯类化合物作为基础油，显著提高了合成润滑油在高热条件下的氧化安定性，同时有更好的添加剂感受性和溶解性，有利于添加剂发生作用。
本发明制备了一种复合抗氧剂，其中T511是性能优良的中低温抗氧剂，烷基化苯基萘胺是性能优异的润滑油高温抗氧剂，复合抗氧剂解决了润滑油在较宽温度范围内，尤其是高热条件下的抗氧化问题，且硫代氨基甲酰酸酯与烷基化苯基萘胺具有协同作用，增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应，从而减少自由基链式反应，更有利于防止航空润滑油的高温氧化。
本发明制备了一种高热安定型航空润滑油，经过相关理化性质分析，其具有优异的高温抗氧化性能以及较好的抗磨损性能、抗腐蚀性能和抗泡沫性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明分子蒸馏设备的结构示意图。
图2~4是本发明实施例1与对比例1~2中不同分子筛催化剂对于制备酯类化合物的性能测试折线图。
图5~7是本发明实施例2与对比例3~4中高温氧化后在40℃条件下不同基础油制备航空润滑油的性能测试折线图。
图8~10是本发明实施例3与对比例5~7中不同抗氧剂制备航空润滑油的性能测试表折线图。
具体实施方式
为了使本发明专利所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明内容，并不用于限定本发明专利。
实施例1
S1、将5.5mg的Y型分子筛催化剂和6.5mg的CH3COONa·3H2O加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/8，加入最终体积不超过反应容器1/4的去离子水，加热到50℃加热搅拌到完全溶解，冷却至室温，得到改性Y型分子筛催化剂；改性Y型分子筛催化剂促使生成的酯类化合物的较长碳链上部分氢被烷基取代，增强热分解所需的活化能，从而减少在高热条件下的自由基分离和链增长的氧化反应，同时CH3COONa·3H2O本身带的结晶水和反应中生成的水促进水分子电离出氢离子，从而提高了酯化率；
S2、酯类化合物基础油的制备：将0.5mol/L的油酸和0.8mol/L的二-异丙基萘加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/4，加入为混合物质量3.0%的二甲苯，将混合物在70℃加热搅拌至二-异丙基萘完全溶解；称取6.5mg的S1制备的改性Y型分子筛催化剂加入上述混合物中，体积不超过上述混合物1/3，在95℃加热搅拌30min，通氮气8min排出反应容器中空气，加热到120℃反应2h；冷却至40℃后取出混合物，抽滤得到深褐色油状液体；先后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液和去离子水在5000r/min转速超声清洗3次，加入分液漏斗中静置分离，去除水相后得到无色油状液体；将无色油状液体进行分子蒸馏，称取无色油状液体加入进样器中，体积不超过进样器的1/2，冷阱中加入液氮，打开油泵，同时升高循环导热油温度到分离温度250℃，当压力低于0.1mbar 时，打开扩散泵，等分离温度达到设定值250℃，并且压力达到0.001mbar 时，打开刮膜器，转速为400 r/min，打开冷凝水，进样，分离完成后降温到150℃以下，关闭刮膜器，关闭仪器装置并清洗，取出淡黄色油状液体，即为酯类化合物基础油；合成的酯类化合物具有较长的饱和碳链和烷基取代部分碳上的氢，热分解进行时需要更高的活化能才能进行，具有较好的热稳定性；用合成的酯类化合物作为基础油，显著提高了合成润滑油在高温条件下的氧化安定性，同时有更好的添加剂感受性和溶解性，有利于添加剂发生作用；
S3、称取质量分数0.15g/L的受阻酚型抗氧剂T511、质量分数0.10g/L的受阻胺型抗氧剂烷基化苯基萘胺和质量分数0.05g/L的硫代氨基甲酰酸酯放入反应容器，其中T511占混合抗氧剂质量的8%，烷基化苯基萘胺占混合抗氧剂质量的89%，硫代氨基甲酰酸酯占混合抗氧剂的余量，体积不超过反应容器的1/5，加入S2制备的酯类化合物基础油，体积不超过反应容器的1/2，加热到60℃，在转速为200r/min下搅拌均匀，降至室温后得到黄褐色油状液体为抗氧化航空润滑油；T511是性能优良的中低温抗氧剂，烷基化苯基萘胺是性能优异的润滑油高温抗氧剂，T511和烷基化苯基萘胺结合解决了油品在较宽温度范围内，尤其是高温下的抗氧化问题，减缓受阻酚型抗氧剂在中高温下的消耗速度，烷基化苯基萘胺与硫代氨基甲酰酸酯具有协同作用，增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应，从而减少自由基链式反应，更有利于防止航空润滑油的氧化；
S4、将腐蚀抑制剂苯骈三氮唑、混合抗磨剂、非硅型溶解型分散抗泡剂和S3制备的抗氧化航空润滑油加入反应容器中，体积不超过反应容器的2/3，各质量占比为腐蚀抑制剂0.35%、抗磨剂3.5%、抗泡剂1.5×10-3%，余量为S3制备的抗氧化航空润滑油；将混合物加热到50℃，200r/min搅拌直至所有固体添加剂完全溶解，冷却至室温得到本发明的高温安定型航空润滑油。
对比例1 在S1步骤中除不加入CH3COONa·3H2O外，其余均与实施例1相同。
对比例2 在S2步骤中除不加入改性Y型分子筛催化剂外，其余均与实施例1相同。
表1 不同分子筛催化剂制备酯类化合物的性能测试表
酸值测试（《GB/T5530-2005 动植物油脂酸值和酸度测定》中规定的热乙醇法）：用标准KOH水溶液（浓度c）将乙醇调至中性，取0.5g试样（m）及20ml中和后的乙醇加入到锥形瓶中，然后70℃回流加热1h。用标准KOH溶液快速滴定，至溶液出现浅粉色，记下消耗的体积（V）。酸值按下式计算：
酸值=Vc×56.1/m
倾点测试：将试样倒入于倾点测定仪配套的试管中，用配有温度计的塞子塞住试管，使温度计浸入到液面下3 mm。当温度计示数降到25℃时，擦净试管后，将其放入倾点仪0℃浴口中；若试样0℃仍流动，再放入下一温度更低的浴口中；当试样温度降至高于预估倾点9℃时，观察其流动性，倾斜试样，若流动则3秒内放回，每降3℃观察其是否流动。至不流动，则记录此时温度作为试样的倾点。将上述过程重复三次取平均值。
运动黏度测试：选取乌氏粘度计，用洗耳球将试样吸入黏度计，放入40℃的水浴中恒温半小时，然后用洗耳球将样品吸到粘度计刻度线以上后，松开手指，降到第一条刻度线时开始计时，记录此时刻为 t1，降到第二条刻度线，再次计时，记录此时刻为 t2，t = t2-t1。重复测定4次以上，选两次结果与平均值的差小于0.3%的数据的平均值。用下式计算样品的运动黏度v(mm2/s)：
v=Ct
式中 C-黏度计常数，mm2/s；t -样品的流动时间，s。
通过上述测试方法在40℃条件下测试实施例1与对比例1~2，表1是不同分子筛催化剂制备酯类化合物的性能测试表，图2~4是本发明实施例1与对比例1~2中不同分子筛催化剂对于制备酯类化合物的性能测试折线图。发现对比例1~2酸值和倾点较高，运动粘度较低，尤其是不添加分子筛催化剂的情况下，这是因为没有分子筛催化剂的情况下，合成的酯类化合物中的长碳链上没有烷基取代氢原子，在高热条件下容易产生自由基，产生链引发和链增长反应，发生氧化反应；而实施例1的酸值和倾点较低，运动粘度较高，这是因为改性Y型分子筛可以促使烷基取代长碳链上的氢原子，加大自由基产生所需的自由能，从而抑制氧化反应。证明制备的改性Y型分子筛可以抑制氧化反应从而提升航空润滑油的高热安定性。
实施例2
S1、将3.5mg的Y型分子筛催化剂和2.5mg的CH3COONa·3H2O加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/8，加入最终体积不超过反应容器1/4的去离子水，加热到50℃加热搅拌到完全溶解，冷却至室温，得到改性Y型分子筛催化剂；改性Y型分子筛催化剂促使生成的酯类化合物的较长碳链上部分氢被烷基取代，增强热分解所需的活化能，从而减少在高热条件下的自由基分离和链增长的氧化反应，同时CH3COONa·3H2O本身带的结晶水和反应中生成的水促进水分子电离出氢离子，从而提高了酯化率；
S2、酯类化合物基础油的制备：将0.3mol/L的油酸和0.6mol/L的二-异丙基萘加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/4，加入为混合物质量2.5%的二甲苯，将混合物在70℃加热搅拌至二-异丙基萘完全溶解；称取5.5mg的S1制备的改性Y型分子筛催化剂加入上述混合物中，体积不超过上述混合物1/3，在95℃加热搅拌30min，通氮气8min排出反应容器中空气，加热到100℃反应2h；冷却至40℃后取出混合物，抽滤得到深褐色油状液体；先后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液和去离子水在5000r/min转速超声清洗3次，加入分液漏斗中静置分离，去除水相后得到无色油状液体；将无色油状液体进行分子蒸馏，称取无色油状液体加入进样器中，体积不超过进样器的1/2，冷阱中加入液氮，打开油泵，同时升高循环导热油温度到分离温度200℃，当压力低于0.1mbar 时，打开扩散泵，等分离温度达到设定值200℃，并且压力达到0.001mbar 时，打开刮膜器，转速为400 r/min，打开冷凝水，进样，分离完成后降温到150℃以下，关闭刮膜器，关闭仪器装置并清洗，取出淡黄色油状液体，即为酯类化合物基础油；合成的酯类化合物具有较长的饱和碳链和烷基取代部分碳上的氢，热分解进行时需要更高的活化能才能进行，具有较好的热稳定性；用合成的酯类化合物作为基础油，显著提高了合成润滑油在高温条件下的氧化安定性，同时有更好的添加剂感受性和溶解性，有利于添加剂发生作用；
S3、称取质量分数0.35g/L的受阻酚型抗氧剂T511、质量分数0.30g/L的受阻胺型抗氧剂烷基化苯基萘胺和质量分数0.15g/L的硫代氨基甲酰酸酯放入反应容器，其中T511占混合抗氧剂质量的2%，烷基化苯基萘胺占混合抗氧剂质量的95%，硫代氨基甲酰酸酯占混合抗氧剂的余量，体积不超过反应容器的1/5，加入S2制备的酯类化合物基础油，体积不超过反应容器的1/2，加热到60℃，在转速为200r/min下搅拌均匀，降至室温后得到黄褐色油状液体为抗氧化航空润滑油；T511是性能优良的中低温抗氧剂，烷基化苯基萘胺是性能优异的润滑油高温抗氧剂，T511和烷基化苯基萘胺结合解决了油品在较宽温度范围内，尤其是高温下的抗氧化问题，减缓受阻酚型抗氧剂在中高温下的消耗速度，烷基化苯基萘胺与硫代氨基甲酰酸酯具有协同作用，增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应，从而减少自由基链式反应，更有利于防止航空润滑油的氧化；
S4、将腐蚀抑制剂苯骈三氮唑、混合抗磨剂、非硅型溶解型分散抗泡剂和S3制备的抗氧化航空润滑油加入反应容器中，体积不超过反应容器的2/3，各质量占比为腐蚀抑制剂0.05%、抗磨剂2.5%、抗泡剂1.0×10-3%，余量为S3制备的抗氧化航空润滑油；将混合物加热到50℃，200r/min搅拌直至所有固体添加剂完全溶解，冷却至室温得到本发明的高温安定型航空润滑油。
对比例3 在S3步骤中除改酯类化合物基础油为季戊四醇酯外，其余均与实施例2相同。
对比例4 在S3步骤中除改酯类化合物基础油为三羟甲基丙烷酯外，其余均与实施例2相同。
表2 不同基础油制备航空润滑油的性能测试表
采用润滑油抗氧化安定性测定法SH/T0196-92，测试实施例2和对比例3~4合成的航空润滑油的高温抗氧化，测试温度为218℃、实验时间为72h，金属试片采用铜和铝，实验结束后检验试样在40℃条件下的酸值、倾点和粘度变化程度。表2是高温氧化后在40℃条件下不同基础油制备航空润滑油的性能测试表。图5~7是高温氧化后在40℃条件下不同基础油制备航空润滑油的性能测试折线图。由表2和图5~7可以看出进过高温氧化测试后，以季戊四醇酯和三羟甲基丙烷酯为基础油制备的合成航空润滑油的酸值、运动粘度和倾点变化较明显，这是因为在高热条件下容易分解产生自由基，从而产生链增长和链引发反应，发生氧化；而以本发明制备的酯类化合物作为基础油，其具有较长的饱和碳链和烷基取代部分碳上的氢，热分解进行时需要更高的活化能才能进行，具有较好的热稳定性。因此用合成的酯类化合物作为基础油，显著提高了合成润滑油在高温条件下的氧化安定性，同时有更好的添加剂感受性和溶解性，有利于添加剂发生作用。
实施例3
S1、将6.5mg的Y型分子筛催化剂和8.5mg的CH3COONa·3H2O加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/8，加入最终体积不超过反应容器1/4的去离子水，加热到50℃加热搅拌到完全溶解，冷却至室温，得到改性Y型分子筛催化剂；改性Y型分子筛催化剂促使生成的酯类化合物的较长碳链上部分氢被烷基取代，增强热分解所需的活化能，从而减少在高热条件下的自由基分离和链增长的氧化反应，同时CH3COONa·3H2O本身带的结晶水和反应中生成的水促进水分子电离出氢离子，从而提高了酯化率；
S2、酯类化合物基础油的制备：将0.7mol/L的油酸和1.4mol/L的二-异丙基萘加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/4，加入为混合物质量3.5%的二甲苯，将混合物在80℃加热搅拌至二-异丙基萘完全溶解；称取8.5mg的S1制备的改性Y型分子筛催化剂加入上述混合物中，体积不超过上述混合物1/3，在95℃加热搅拌30min，通氮气8min排出反应容器中空气，加热到150℃反应2h；冷却至40℃后取出混合物，抽滤得到深褐色油状液体；先后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液和去离子水在5000r/min转速超声清洗3次，加入分液漏斗中静置分离，去除水相后得到无色油状液体；将无色油状液体进行分子蒸馏，称取无色油状液体加入进样器中，体积不超过进样器的1/2，冷阱中加入液氮，打开油泵，同时升高循环导热油温度到分离温度300℃，当压力低于0.1mbar 时，打开扩散泵，等分离温度达到设定值300℃，并且压力达到0.001mbar 时，打开刮膜器，转速为400 r/min，打开冷凝水，进样，分离完成后降温到150℃以下，关闭刮膜器，关闭仪器装置并清洗，取出淡黄色油状液体，即为酯类化合物基础油；合成的酯类化合物具有较长的饱和碳链和烷基取代部分碳上的氢，热分解进行时需要更高的活化能才能进行，具有较好的热稳定性；用合成的酯类化合物作为基础油，显著提高了合成润滑油在高温条件下的氧化安定性，同时有更好的添加剂感受性和溶解性，有利于添加剂发生作用；
S3、称取质量分数0.25g/L的受阻酚型抗氧剂T511、质量分数0.20g/L的受阻胺型抗氧剂烷基化苯基萘胺和质量分数0.10g/L的硫代氨基甲酰酸酯放入反应容器，其中T511占混合抗氧剂质量的9%，烷基化苯基萘胺占混合抗氧剂质量的85%，硫代氨基甲酰酸酯占混合抗氧剂的余量，体积不超过反应容器的1/5，加入S2制备的酯类化合物基础油，体积不超过反应容器的1/2，加热到60℃，在转速为200r/min下搅拌均匀，降至室温后得到黄褐色油状液体为抗氧化航空润滑油；T511是性能优良的中低温抗氧剂，烷基化苯基萘胺是性能优异的润滑油高温抗氧剂，T511和烷基化苯基萘胺结合解决了油品在较宽温度范围内，尤其是高温下的抗氧化问题，减缓受阻酚型抗氧剂在中高温下的消耗速度，烷基化苯基萘胺与硫代氨基甲酰酸酯具有协同作用，增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应，从而减少自由基链式反应，更有利于防止航空润滑油的氧化；
S4、将腐蚀抑制剂苯骈三氮唑、混合抗磨剂、非硅型溶解型分散抗泡剂和S3制备的抗氧化航空润滑油加入反应容器中，体积不超过反应容器的2/3，各质量占比为腐蚀抑制剂0.55%、抗磨剂4.5%、抗泡剂3.0×10-3%，余量为S3制备的抗氧化航空润滑油；将混合物加热到50℃，200r/min搅拌直至所有固体添加剂完全溶解，冷却至室温得到本发明的高温安定型航空润滑油。
对比例5 在S3步骤中除不加入T511外，其余均与实施例3相同。
对比例6 在S3步骤中除不加入烷基化苯基萘胺外，其余均与实施例3相同。
对比例7 在S3步骤中除不加入硫代氨基甲酰酸酯外，其余均与实施例3相同。
表3 不同抗氧剂制备航空润滑油的性能测试表
通过上述测试方法在40℃条件下测试实施例3与对比例5~7，表3是不同抗氧剂制备航空润滑油的性能测试表，图8~10是本发明实施例3与对比例5~7中不同抗氧剂制备航空润滑油的性能测试表折线图。由表3可以看出，不添加T511或烷基化苯基萘胺时，润滑油的高温氧化安定性较差，这是因为T511是中低温抗氧剂，而烷基化苯基萘胺是中高温抗氧剂，不添加T511时，烷基化苯基萘胺在中低温条件下容易分解，产生过度消耗；不添加烷基化苯基萘胺时，润滑油在高温下不稳定，容易发生氧化；不添加硫代氨基甲酰酸酯时，没有硫代氨基甲酰酸酯与烷基化苯基萘胺的协同作用，不能增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应；而实施例3中加入的混合抗氧剂中，T511和烷基化苯基萘胺结合保证了油品在较宽温度范围内，尤其是高温下的抗氧化问题，减缓受阻酚型抗氧剂在中高温下的消耗速度，同时硫代氨基甲酰酸酯与烷基化苯基萘胺具有协同作用，增强烷基化苯基萘胺捕捉过氧自由基，抑制在高温条件下的链引发和链增长反应，从而减少自由基链式反应，更有利于防止航空润滑油的氧化。因此，本发明制备的复合抗氧剂可以在较宽温度范围内，尤其是高温下的使润滑油保持优异的高温安定性。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：具体步骤操作如下：
S1、将3.5~6.5mg的Y型分子筛催化剂和2.5~8.5mg的CH3COONa･3H2O加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/8，加入最终体积不超过反应容器1/4的去离子水，加热到50℃加热搅拌到完全溶解，冷却至室温，得到改性Y型分子筛催化剂；
S2、酯类化合物基础油的制备：将0.3~0.7mol/L的油酸和0.6~1.4mol/L的二-异丙基萘加入反应容器中，体积不超过反应容器的1/4，加入为混合物质量2.5~3.5%的二甲苯，将混合物在70~80℃加热搅拌至二-异丙基萘完全溶解；称取5.5~8.5mg的S1制备的改性Y型分子筛催化剂加入上述混合物中，体积不超过上述混合物1/3，在95℃加热搅拌30min，通氮气8min排出反应容器中空气，加热到100~150℃反应2h；冷却至40℃后取出混合物，抽滤得到深褐色油状液体；先后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液和去离子水在5000r/min转速超声清洗3次，加入分液漏斗中静置分离，去除水相后得到无色油状液体；将无色油状液体进行分子蒸馏，称取无色油状液体加入进样器中，体积不超过进样器的1/2，冷阱中加入液氮，打开油泵，同时升高循环导热油温度到分离温度200~300℃，当压力低于0.1mbar 时，打开扩散泵，等分离温度达到设定值200~300℃，并且压力达到0.001mbar 时，打开刮膜器，转速为400r/min，打开冷凝水，进样，分离完成后降温到150℃以下，关闭刮膜器，关闭仪器装置并清洗，取出淡黄色油状液体，即为酯类化合物基础油；
S3、称取0.15~0.35g/L的受阻酚型抗氧剂T511、0.10~0.30 g/L的受阻胺型抗氧剂烷基化苯基萘胺和0.05~0.15g/L的硫代氨基甲酰酸酯放入反应容器，其中T511占混合抗氧剂质量的2~10%，烷基化苯基萘胺占混合抗氧剂质量的80~95%，硫代氨基甲酰酸酯占混合抗氧剂的余量，体积不超过反应容器的1/5，加入S2制备的酯类化合物基础油，体积不超过反应容器的1/2，加热到60℃，在转速为200r/min下搅拌均匀，降至室温后得到黄褐色油状液体为抗氧化航空润滑油；
S4、将腐蚀抑制剂苯骈三氮唑、混合抗磨剂、非硅型溶解型分散抗泡剂和S3制备的抗氧化航空润滑油加入反应容器中，体积不超过反应容器的2/3，各质量占比为腐蚀抑制剂0.05%~0.55%、混合抗磨剂2.5%~4.5%、非硅型溶解型分散抗泡剂1×10-3~3×10-3%，余量为S3制备的抗氧化航空润滑油；将混合物加热到50℃，200r/min搅拌直至所有固体添加剂完全溶解，冷却至室温得到高热安定型航空润滑油。
2.根据权利要求1所述的一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中加入4.5 mg的Y型分子筛催化剂和3.5 mg的CH3COONa･3H2O。
3.根据权利要求1所述的一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中加入0.5mol/L的油酸和0.8mol/L的二-异丙基萘，以及为混合物质量3.0%的二甲苯。
4.根据权利要求3所述的一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中加入6.5mg的改性Y型分子筛催化剂,分离温度为250℃。
5.根据权利要求3所述的一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中加入0.25g/L的受阻酚型抗氧剂T511和0.20g/L的受阻胺型抗氧剂烷基化苯基萘胺。
6.根据权利要求3所述的一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中加入0.08g/L的硫代氨基甲酰酸酯。
7.根据权利要求3所述的一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中加入T511占混合抗氧剂质量的8%，烷基化苯基萘胺占混合抗氧剂质量的89%。
8.根据权利要求1所述的一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中加入质量占比0.35%的腐蚀抑制剂、质量占比3.5%的混合抗磨剂、质量占比1.5×10-3 %的非硅型溶解型分散抗泡剂。
9.根据权利要求1所述的一种高热安定型航空润滑油的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中混合抗磨剂为磷酸三甲酚酯和烷基硫代磷酸酯的混合物，重量比为15：14；非硅型溶解型分散抗泡剂为丙烯酸酯和烷基丙烯酸共聚物中的一种或者两种。
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