CN117417781A - 一种生物可降解的风机齿轮油及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物可降解的风机齿轮油及其制备方法和应用，所述风机齿轮油包括以下质量百分含量的组分：91.99％～97.495％基础油、2％～5％抗磨剂、0.005％～0.01％抗泡剂和0.5％～3％防锈剂；其中，所述基础油为大豆油和合成酯类基础油的混合物。本发明通过采用大豆油和合成酯类基础油的混合物作为基础油，可以实现风机齿轮油的生物可降解性，有效地减少了对环境的破坏；同时还通过添加抗磨剂、抗泡剂和防锈剂，使得所得的风机齿轮油在具有生物可降解性的基础上，同时还具有良好的抗磨性和防锈性能等，能够满足风机齿轮油使用的性能要求，且其成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮油制备技术领域，具体地，本发明涉及一种生物可降解的风机齿轮油及其制备方法和应用。
背景技术
齿轮是风机机组主要的润滑部件，其用油量占风机机组用油量的3/4左右。齿轮箱和轴承损害造成风电机组停机的原因占其全部故障的70％，重视对设备润滑系统的维护和保养工作对于大功率风机的正常运行尤其重要。在全球经济的绿色变革中，资源与环境问题已是人类面临的共同挑战，社会发展模式不仅关注“安全可靠、经济高效”，还更关注“绿色低碳、环境友好”的绿色可持续发展模式。
然而，目前常用的风机齿轮油中的基础油主要成分为聚α烯烃(PAO)，其在自然环境中可生物降解能力差、滞留时间长，一旦渗透到土壤和含水层中，会将对环境造成严重的危害。随着环保观念的提升和相应环保措施的日趋严苛，开发新型可降解的风机齿轮油成为了必然趋势。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明实施例提出一种生物可降解的风机齿轮油及其制备方法和应用。
第一方面，本发明实施例提出了一种风机齿轮油，包括以下质量百分含量的组分：91.99％～97.495％基础油、2％～5％抗磨剂、0.005％～0.01％抗泡剂和0.5％～3％防锈剂；其中，所述基础油为大豆油和合成酯类基础油的混合物。
本发明实施例通过采用大豆油和合成酯类基础油的混合物作为基础油，可以实现风机齿轮油的生物可降解性，有效地减少了对环境的破坏；同时还通过添加抗磨剂、抗泡剂和防锈剂，使得所得风机齿轮油在具有生物可降解性的基础上，同时还具有良好的抗磨性和防锈性能等，能够满足风机齿轮油使用的性能要求，且其成本较低。
在一些实施例中，所述大豆油与所述合成酯类基础油的质量比为(4～7):(3～6)。
在一些实施例中，所述合成酯类基础油是由包括如下步骤的方法制备得到：
S1，将偏苯三酸酐和季戊四醇混合，得到混合醇；
S2，将己酸、辛酸和油酸混合，得到混合酸；
S3，将所述混合醇与所述混合酸按比例混合后，加入二甲苯，进行回流反应，经减压蒸馏后获得所述合成酯类基础油。
在一些实施例中，所述混合醇与所述混合酸的官能团的摩尔比为1:(1.05～1.15)；
和/或，所述偏苯三酸酐与所述季戊四醇的质量比为(1～3):(2～4)；
和/或，所述己酸、所述辛酸与所述油酸的质量比为(1～3):(4～7):(10～15)；
和/或，所述回流反应的温度为160℃～230℃，反应时间为16h～18h。
在一些实施例中，所述抗磨剂为硫化异丁烯。
在一些实施例中，所述抗泡剂为T992抗泡剂。
在一些实施例中，所述防锈剂为石油磺酸钠。
第二方面，本发明实施例还提出了如第一方面所述的风机齿轮油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将大豆油与合成酯类基础油搅拌混合，得到基础油；
(2)向所述基础油中加入抗磨剂、抗泡剂和防锈剂，经调和后制得所述风机齿轮油。
前述针对风机齿轮油所描述的特征和优点，同样适用于风机齿轮油的制备方法，在此不再赘述。
在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述搅拌混合的温度为60℃～80℃，混合时间为0.1h～1h；
和/或，所述步骤(2)中，所述调和的温度为60℃～80℃，调和时间为1h～2h。
第三方面，本发明实施例还提出了如第一方面所述的风机齿轮油或如第二方面所述的制备方法制得的风机齿轮油在风力发电机中的应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非另作定义，本发明所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内有一般技能的人士所理解的通常意义。
在本文中，在将值描述为范围的情况下，应当理解，这种公开包括在该范围内的所有可能的子范围的公开，以及落入该范围内的具体数值，而与是否明确指出具体数值或具体子范围无关。
在本文中，词语“包含”和“包括”及其各种变体意指可能包含允许但没有具体描述的其它要素或整体。
在本文中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
第一方面，本发明实施例提出了一种风机齿轮油，包括以下质量百分含量的组分：91.99％～97.495％基础油、2％～5％抗磨剂、0.005％～0.01％抗泡剂和0.5％～3％防锈剂；其中，基础油为大豆油和合成酯类基础油的混合物。
本发明实施例通过采用大豆油和合成酯类基础油的混合物作为基础油，并复配抗磨剂、抗泡剂和防锈剂添加剂，使得所得风机齿轮油在满足工作需求的基础上还兼具较好的生物降解性，能够被活性微生物分解为简单的化合物，例如CO2和H2O等，从而保证了环境友好性。
在一些具体的实施例中，大豆油与合成酯类基础油的质量比为(4～7):(3～6)，例如可以是4:3、4:4、5:3、5:6、6:3、6:5、7:4或7:6，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
采用大豆油和合成酯类基础油的混合物作为基础油，其中，大豆油具有良好的生物降解性和润滑性，且价格低廉易获取；而合成酯类基础油其是有机酸和醇在催化剂作用下通过酯化脱水反应得到的产物，具有良好的生物降解性和抗氧化性，但其价格较贵，通过将二者复配后作为基础油，可以在降低生产成本的基础上，使得风机齿轮油具有良好的生物降解性，有利于保护生态环境。
进一步地，合成酯类基础油是由包括如下步骤的方法制备得到：
S1，将偏苯三酸酐和季戊四醇混合，得到混合醇；
S2，将己酸、辛酸和油酸混合，得到混合酸；
S3，将混合醇与混合酸按比例混合后，加入二甲苯，进行回流反应，经减压蒸馏后即可获得合成酯类基础油。
在一些具体的实施例中，混合醇与混合酸的官能团的摩尔比为1:(1.05～1.15)，例如可以是1:1.05、1:1.08、1:1.1、1:1.12或1:1.15，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；
和/或，偏苯三酸酐与季戊四醇的质量比为(1～3):(2～4)，例如可以是1:2、1:3、1:4、2:3、3:2、3:3或3:4，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；
和/或，己酸、辛酸与油酸的质量比为(1～3):(4～7):(10～15)，例如可以是1:4:10、1:5:12、2:5:12、2:7:10、3:5:14或3:7:15，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；
和/或，回流反应的温度为160℃～230℃，例如可以是160℃、180℃、200℃、210℃、215℃或230℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；反应时间为16h～18h，例如可以是16h、17h、17.5h或18h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在一些具体的实施例中，抗磨剂为硫化异丁烯，其是通过采用硫磺或单氯化硫及异丁烯为原料制得的一种含硫添加剂，也是一种极压抗磨剂，通过向风机齿轮油中引入硫化异丁烯，可以提高风机齿轮油的抗磨性能。
在一些具体的实施例中，抗泡剂为T992抗泡剂。
在一些具体的实施例中，防锈剂为石油磺酸钠。
第二方面，本发明实施例还提出了如第一方面所述的风机齿轮油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将大豆油与合成酯类基础油搅拌混合，得到基础油；
(2)向步骤S1得到的基础油中加入抗磨剂、抗泡剂和防锈剂，经调和后制得风机齿轮油。
在一些具体的实施例中，步骤(1)中，搅拌混合的温度为60℃～80℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；混合时间为0.1h～1h，例如可以是0.1h、0.3h、0.5h、0.8h或1h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；
和/或，步骤(2)中，调和的温度为60℃～80℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；调和时间为1h～2h，例如可以是1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第三方面，本发明实施例还提出了如第一方面所述的风机齿轮油或如第二方面所述的制备方法制得的风机齿轮油在风力发电机中的应用。
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明，实施例中所采用的原料均为常规市售产品，或者可以通过已知的方法制备得到。除非另有说明，实施例中未注明具体条件的实验方法为所属领域熟知的常规方法和常规条件。
实施例1
本实施例提供了一种风机齿轮油的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备合成酯类基础油：
S1，将偏苯三酸酐与季戊四醇按照质量比为1:2混合均匀，得到混合醇；
S2，将己酸、辛酸与油酸按照质量比为1:4:10混合均匀，得到混合酸；
S3，将混合醇与混合酸按照官能团(即羟基与羧基)的摩尔比为1:1.05混合均匀后，加入溶剂二甲苯，在160℃下回流反应16h，经减压蒸馏后即可获得合成酯类基础油；
(2)制备基础油：
将50wt％大豆油与44.99wt％上述合成酯类基础油于70℃下搅拌混合0.5h，得到基础油；
(3)制备风机齿轮油：
向步骤S1得到的基础油中加入2wt％硫化异丁烯、0.01wt％T992抗泡剂和3wt％石油磺酸钠，继续保温调和1h，降温，过滤，即可获得风机齿轮油。
实施例2
本实施例提供了一种风机齿轮油的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备合成酯类基础油：
S1，将偏苯三酸酐与季戊四醇按照质量比为3:4混合均匀，得到混合醇；
S2，将己酸、辛酸与油酸按照质量比为3:7:15混合均匀，得到混合酸；
S3，将混合醇与混合酸按照官能团(即羟基与羧基)的摩尔比为1:1.15混合均匀后，加入溶剂二甲苯，在160℃下回流反应16h，经减压蒸馏后即可获得合成酯类基础油；
(2)制备基础油：
将45wt％大豆油与47.99wt％上述合成酯类基础油于65℃下搅拌混合0.3h，得到基础油；
(3)制备风机齿轮油：
向步骤S1得到的基础油中加入5wt％硫化异丁烯、0.01wt％T992抗泡剂和2wt％石油磺酸钠，继续保温调和1h，降温，过滤，即可获得风机齿轮油。
实施例3
本实施例提供了一种风机齿轮油的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备合成酯类基础油：
S1，将偏苯三酸酐与季戊四醇按照质量比为2:3混合均匀，得到混合醇；
S2，将己酸、辛酸与油酸按照质量比为2:5:12混合均匀，得到混合酸；
S3，将混合醇与混合酸按照官能团(即羟基与羧基)的摩尔比为1:1.1混合均匀后，加入溶剂二甲苯，在230℃下回流反应18h，经减压蒸馏后即可获得合成酯类基础油；
(2)制备基础油：
将45.995wt％大豆油与49wt％上述合成酯类基础油于75℃下搅拌混合0.8h，得到基础油；
(3)制备风机齿轮油：
向步骤S1得到的基础油中加入4wt％硫化异丁烯、0.005wt％T992抗泡剂和1wt％石油磺酸钠，继续保温调和1.2h，降温，过滤，即可获得风机齿轮油。
对本发明实施例1-3制得的风机齿轮油以及常规市售的风机齿轮润滑油按照相同的测定标准分别进行性能指标测试实验，结果表1所示：
表1
从表1中可以看出，本发明实施例1-3所制得的风机齿轮油与常规市售的风机齿轮润滑油在腐蚀试验中均达到了1b级，且各齿轮油均在液相腐蚀实验中均表现为无绣；另外，本发明实施例所得风机齿轮油与市售的风机齿轮润滑油在24℃、93℃和后24℃下的泡沫性也基本一致。但是，在抗磨损性能实验中，本发明实施例所得风机齿轮油的PD值达到315Kg，而市售的风机齿轮润滑油的PD值仅有250Kg；且本发明实施例所得风机齿轮油的磨斑直径为0.256-0.290mm，而市售的风机齿轮润滑油的磨斑直径为0.285mm；本发明实施例所得风机齿轮油的摩擦系数为0.069-0.080，而市售的风机齿轮润滑油的摩擦系数却高达0.088。本发明实施例所得风机齿轮油的生物降解性为73％-79％，而市售的风机齿轮润滑油的生物降解性仅有15％。因此，相比于常规市售的风机齿轮润滑油，本发明实施例所制得的风机齿轮油不仅具有良好的抗磨性能、防锈性能和抗泡性能的特点，还具有较高的生物降解性。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种风机齿轮油，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：91.99％～97.495％基础油、2％～5％抗磨剂、0.005％～0.01％抗泡剂和0.5％～3％防锈剂；其中，所述基础油为大豆油和合成酯类基础油的混合物。
2.根据权利要求1所述的风机齿轮油，其特征在于，所述大豆油与所述合成酯类基础油的质量比为(4～7):(3～6)。
3.根据权利要求1所述的风机齿轮油，其特征在于，所述合成酯类基础油是由包括如下步骤的方法制备得到：
S1，将偏苯三酸酐和季戊四醇混合，得到混合醇；
S2，将己酸、辛酸和油酸混合，得到混合酸；
S3，将所述混合醇与所述混合酸按比例混合后，加入二甲苯，进行回流反应，经减压蒸馏后获得所述合成酯类基础油。
4.根据权利要求3所述的风机齿轮油，其特征在于，所述混合醇与所述混合酸的官能团的摩尔比为1:(1.05～1.15)；
和/或，所述偏苯三酸酐与所述季戊四醇的质量比为(1～3):(2～4)；
和/或，所述己酸、所述辛酸与所述油酸的质量比为(1～3):(4～7):(10～15)；
和/或，所述回流反应的温度为160℃～230℃，反应时间为16h～18h。
5.根据权利要求1所述的风机齿轮油，其特征在于，所述抗磨剂为硫化异丁烯。
6.根据权利要求1所述的风机齿轮油，其特征在于，所述抗泡剂为T992抗泡剂。
7.根据权利要求1所述的风机齿轮油，其特征在于，所述防锈剂为石油磺酸钠。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的风机齿轮油的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将大豆油与合成酯类基础油搅拌混合，得到基础油；
(2)向所述基础油中加入抗磨剂、抗泡剂和防锈剂，经调和后制得所述风机齿轮油。
9.根据权利要求8所述的风机齿轮油的制备方法，其特征在于，
所述步骤(1)中，所述搅拌混合的温度为60℃～80℃，混合时间为0.1h～1h；
和/或，所述步骤(2)中，所述调和的温度为60℃～80℃，调和时间为1h～2h。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的风机齿轮油或权利要求8或9所述的制备方法制得的风机齿轮油在风力发电机中的应用。
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