CN117757551B - 高温抗结焦食品级链条润滑油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种高温抗结焦食品级链条润滑油及其制备方法。该润滑油包括如下组分：食品级有机酸酯调节剂、食品级抗氧剂、食品级清洁剂、食品级极压剂、食品级抗磨剂、食品级防锈剂、食品级抗泡剂、丁二醇酯、丙三醇酯，余量为食品级矿物油基础油。其制备方法：称取食品级矿物油基础油、丁二醇酯和丙三醇酯充分搅拌混合，得混合物A；称取食品级有机酸酯调节剂、食品级抗氧剂、食品级清洁剂、食品级极压剂、食品级抗磨剂、食品级防锈剂、食品级抗泡剂，混合得到混合物B；将混合物A和混合物B充分搅拌，冷却至室温。本申请的润滑油通过各组分协同配合，具备优异的理化性质，在300℃烘烤24h后结焦量小，适用于温度较高场合的链条润滑。
Description
技术领域
本申请涉及链条润滑油的领域，更具体地说，它涉及一种高温抗结焦食品级链条润滑油及其制备方法。
背景技术
在食品工业中，链条润滑油扮演着至关重要的角色。链条是许多食品加工设备的关键组成部分，如输送带、升降机和包装机等，它们需要在高精度、高强度和高效率的环境下运行。润滑油的主要作用是润滑链条，提高其传动效率，降低设备运行时的噪音，同时防止链条因长时间使用或高温环境下的磨损和断裂。
然而，传统的链条润滑油在使用过程中往往会出现结焦现象。结焦是由于润滑油在高温下氧化分解或与空气中的污染物反应而形成的固态沉积物。在食品工业生产中的链条应用于烤箱输送机、烤炉等环境时，往往会在200～300℃的高温下运行，这就使得传统的链条在上述环境下使用时，会产生结焦现象，这不仅影响了链条的传动效率，降低了设备的工作性能，还可能对食品的卫生安全造成严重威胁。
因此，开发一种高温抗结焦的食品级链条润滑油对于食品工业具有重要意义。这不仅有助于提高设备的工作效率和性能，降低运营成本，还能确保食品的卫生安全，提升消费者的健康水平。
发明内容
为了改善相关技术中食品级链条润滑油高温结焦的技术问题，本申请提供一种高温抗结焦食品级链条润滑油及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高温抗结焦食品级链条润滑油，采用如下的技术方案：
一种高温抗结焦食品级链条润滑油，包括如下重量百分比的组分：
食品级有机酸酯调节剂4～6％、食品级抗氧剂3～4％、食品级清洁剂0.5～1％、食品级极压剂0.3～0.6％、食品级抗磨剂0.2～0.5％、食品级防锈剂0.05～0.15％、食品级抗泡剂0.05～0.15％、丁二醇酯5～8％、丙三醇酯5～8％，余量为食品级矿物油基础油。
在一个具体的可实施方案中，所述食品级有机酸酯调节剂包括亚油酸甲酯、亚油酸乙酯、亚麻酸甲酯、亚麻酸乙酯中的任意一种或多种。
在一个具体的可实施方案中，所述食品级有机酸调节剂为亚麻酸甲酯和亚油酸乙酯按照重量比(2～3):1复配。
在一个具体的可实施方案中，所述食品级抗氧剂包括丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯中的任意一种或多种。
在一个具体的可实施方案中，所述食品级抗氧剂为丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯按重量比1:(0.75～1.75):(2～3)。
在一个具体的可实施方案中，所述食品级清洁剂包括柠檬酸、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的任意一种或多种。
在一个具体的可实施方案中，所述食品级清洁剂为柠檬酸和乙酰柠檬酸三丁酯按重量比(1.5～1.7):1复配。
在一个具体的可实施方案中，所述丁二醇酯和丙三醇酯的添加质量之比为1:1.2。
第二方面，本申请提供一种高温抗结焦食品级链条润滑油的制备方法，采用如下的技术方案：
上述高温抗结焦食品级链条润滑油的制备方法，包括如下步骤：
按重量百分比称取食品级矿物油基础油、丁二醇酯和丙三醇酯，控制温度为45～55℃，充分搅拌混合，得到混合物A；
按重量百分比称取食品级有机酸酯调节剂、食品级抗氧剂、食品级清洁剂、食品级极压剂、食品级抗磨剂、食品级防锈剂、食品级抗泡剂，控制温度为35～45℃混合，得到混合物B；
将混合物A和混合物B于60～70℃下充分搅拌，随后冷却至室温，得到所述高温抗结焦食品级链条润滑油。
在一个具体的可实施方案中，包括如下步骤：将混合物A和混合物B混合时，先控制温度为60～70℃，于80～100r/min下搅拌0.5h，随后控制温度为45℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，随后控制温度为30℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，最后冷却至室温，得到高温抗结焦食品级链条润滑油。
本申请具有以下有益效果：
1.本申请的丁二醇酯、丙三醇酯和食品级矿物油基础油之间的协同作用能够形成一层致密的保护膜，阻止链条表面的氧化和结焦。同时，这些成分之间的相互作用还能够提高润滑油的抗氧化性和热稳定性，从而使得本申请的润滑油在高温环境下具有更好的抗结焦性能。
2.本申请优选亚麻酸甲酯和亚油酸乙酯作为食品级有机酸酯调节剂，二者能够聚合形成长链高分子化合物从而均匀地附着在链条表面，形成保护膜，有效防止链条表面的氧化和结焦。
3.本申请的食品级抗氧剂优选为丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯复配，可以从三个不同的角度抑制润滑油氧化和结焦。
4.本申请优选在不同的温度下将混合物A和混合物B混合，可以促进各组分之间的化学反应和相互作用，有利于提高润滑油的粘度和均匀性，进而形成更加稳定和高分子量的化合物，形成更致密的保护膜，有效防止链条表面的氧化和结焦。此外，更均匀的混合物可以提高润滑油的浸润性和附着力，进一步增强链条表面的保护效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请所用的所有原料均可通过市售获得，其中食品级矿物油基础油为食品级白油，购自东莞市北山润滑油有限公司，闪点为272℃，40℃运动粘度为99.17cSt，粘度指数为1.46；抗坏血酸棕榈酸酯为L-抗坏血酸棕榈酸酯，购自河南益多元生物科技有限公司，纯度为99％；丁二醇酯为丙二醇乙酸酯，丙三醇酯为丙三醇乙酸酯。
实施例1
本实施例提供一种高温抗结焦食品级链条润滑油，其制备方法包括如下步骤：
一、按如下重量百分比称取：食品级矿物油基础油81.9％、丁二醇酯5％和丙三醇酯5％，控制温度为45℃，于60r/min搅拌混合20min，得到混合物A；
二、按如下重量百分比称取：食品级有机酸酯调节剂4％、食品级抗氧剂3％、食品级清洁剂0.5％、食品级极压剂0.3％、食品级抗磨剂0.2％、食品级防锈剂0.05％、食品级抗泡剂0.05％，控制温度为35℃，于60r/min搅拌混合20min，得到混合物B；
三、将混合物A和混合物B混合时，先控制温度为60℃，于100r/min下搅拌0.5h，随后控制温度为45℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，随后控制温度为30℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，最后冷却至室温，得到高温抗结焦食品级链条润滑油。
需要说明的是：
食品级有机酸酯调节剂可以选用亚油酸甲酯、亚油酸乙酯、亚麻酸甲酯、亚麻酸乙酯等，可以选取任意一种单独使用也可以多种复配；本实施例1中，食品级有机酸酯调节剂为亚油酸甲酯；
相似的，食品级抗氧剂可以选用丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯中的任意一种或多种，本实施例1中，食品级抗氧剂为抗坏血棕榈酸酯；
食品级清洁剂可以选用柠檬酸、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的任意一种或按任意比混合的多种，本实施例1中，食品级清洁剂为柠檬酸；
本实施例1中，食品级极压剂为磷酸钠，食品级抗磨剂为氮化硼，食品级防锈剂为油酸甘油酯，食品级抗泡剂为硬脂酸甘油酯。
实施例2
本实施例提供一种高温抗结焦食品级链条润滑油，其制备方法包括如下步骤：
一、按如下重量百分比称取：食品级矿物油基础油76.73％、丁二醇酯7％和丙三醇酯6％，控制温度为50℃，于70r/min搅拌混合15min，得到混合物A；
二、按如下重量百分比称取：食品级有机酸酯调节剂5％、食品级抗氧剂3.5％、食品级清洁剂0.7％、食品级极压剂0.45％、食品级抗磨剂0.4％、食品级防锈剂0.1％、食品级抗泡剂0.12％，控制温度为40℃混合，于70r/min搅拌混合15min，得到混合物B；
三、将混合物A和混合物B混合时，先控制温度为65℃，于90r/min下搅拌0.5h，随后控制温度为45℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，随后控制温度为30℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，最后冷却至室温，得到高温抗结焦食品级链条润滑油。
本实施例中各添加剂的种类和实施例1均相同。
实施例3
本实施例提供一种高温抗结焦食品级链条润滑油，其制备方法包括如下步骤：
一、按如下重量百分比称取：食品级矿物油基础油72.05％、丁二醇酯8％和丙三醇酯8％，控制温度为55℃，于80r/min搅拌混合10min，得到混合物A；
二、按如下重量百分比称取：食品级有机酸酯调节剂6％、食品级抗氧剂4％、食品级清洁剂1％、食品级极压剂0.6％、食品级抗磨剂0.5％、食品级防锈剂0.15％、食品级抗泡剂0.15％，控制温度为45℃混合，于80r/min搅拌混合10min，得到混合物B；
三、将混合物A和混合物B混合时，先控制温度为70℃，于80r/min下搅拌0.5h，随后控制温度为45℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，随后控制温度为30℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，最后冷却至室温，得到高温抗结焦食品级链条润滑油。
本实施例中各添加剂的种类和实施例1均相同。
实施例4
本实施例与实施例2相比，食品级有机酸酯调节剂为亚麻酸甲酯和亚油酸乙酯按照重量比2:1复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例5
本实施例与实施例2相比，食品级有机酸酯调节剂为亚麻酸甲酯和亚油酸乙酯按照重量比5:2复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例6
本实施例与实施例2相比，食品级有机酸酯调节剂为亚麻酸甲酯和亚油酸乙酯按照重量比3:1复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例7
本实施例与实施例2相比，食品级抗氧剂为丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯按重量比1:0.75:2复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例8
本实施例与实施例2相比，食品级抗氧剂为丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯按重量比1:1:1.5:复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例9
本实施例与实施例2相比，食品级抗氧剂为丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯按重量比1:1.75:3复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例10
本实施例与实施例2相比，食品级清洁剂为柠檬酸和乙酰柠檬酸三丁酯按重量比1.5:1复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例11
本实施例与实施例2相比，食品级清洁剂为柠檬酸和乙酰柠檬酸三丁酯按重量比1.6:1复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例12
本实施例与实施例2相比，食品级清洁剂为柠檬酸和乙酰柠檬酸三丁酯按重量比1.7:1复配，其余组分和制备方法的步骤均相同。
实施例13
本实施例与实施例2相比，丁二醇酯和丙三醇酯的添加质量百分比不同，本实施例中，丁二醇酯的添加量为5％，丙三醇酯的添加量为6％，二者的比值为1:1.2，食品级矿物油基础油的添加百分比作适应性调整。
实施例14
本实施例与实施例1相比，区别在于，步骤三将混合物A和混合物B混合的条件不同，本实施例的步骤三为：将混合物A和混合物B于60℃下充分搅拌，随后冷却至室温，得到所述高温抗结焦食品级链条润滑油。
实施例15
本实施例与实施例2相比，区别在于，步骤三将混合物A和混合物B混合的条件不同，本实施例的步骤三为：将混合物A和混合物B于65℃下充分搅拌，随后冷却至室温，得到所述高温抗结焦食品级链条润滑油。
实施例16
本实施例与实施例3相比，区别在于，步骤三将混合物A和混合物B混合的条件不同，本实施例的步骤三为：将混合物A和混合物B于70℃下充分搅拌，随后冷却至室温，得到所述高温抗结焦食品级链条润滑油。
对比例1
本对比例与实施例1相对比，区别之处在于，组分中缺少丁二醇酯，食品级矿物油基础油的重量百分比调整为86.9％。
对比例2
本对比例与实施例1相对比，区别之处在于，组分中缺少丙三醇酯，食品级矿物油基础油的重量百分比调整为86.9％。
对比例3
本对比例与实施例1相对比，区别之处在于，组分中缺少食品级有机酸酯调节剂，食品级矿物油基础油的重量百分比调整为87.9％。
对比例4
本对比例与实施例1相对比，区别之处在于，组分中的食品级矿物油基础油替换为ESTEREX A51合成酯，购自上海百矽实业有限公司。
性能检测试验及分析
一、性能检测试验
对上述实施例制备而成的链条润滑油进行性能检测试验。
1.理化性质：实施例1～3的润滑油理化性质如表1所示。
表1
由上述表1的结果可知，本申请提供的高温抗结焦食品级链条润滑油的各项理化性能均较为优异，且与常规使用的链条润滑油在理化性质上并无明显差异。
2.结焦情况：对实施例1～16和对比例1～4的润滑油做抗结焦性能试验，试验方法如下：
分别称取5.0g实施例1～16的链条润滑油，置于300℃的古风烘箱中烘烤24h，冷却至室温，随后将烘烤后的润滑油溶于正己烷中，并用中速定性滤纸过滤，于100℃下烘干，称量中速定性滤纸上沉积物的质量，记录并计算实施例1～16的润滑油结焦量。结果如表2所示。
表2
再按上述方案进行记录并计算对比例1～4的润滑油结焦量。结果如表3所示。
表3
| 样本 | 结焦量/mg |
| 对比例1 | 7.41 |
| 对比例2 | 7.45 |
| 对比例3 | 7.58 |
| 对比例4 | 7.39 |
将实施例1～3制备的润滑油于220℃下烘烤6h，按上述方法试验并称量中速定性滤纸上沉积物的质量，所得结果均小于1mg，由此可证明本申请提供的链条润滑油在220℃下具有几乎不结焦的优良性能。
结合上述结焦情况的检测结果可知，实施例1～3表现出较为优异的抗结焦性能，在300℃烘烤24h下，结焦量仅为7mg左右，并且能在220℃烘烤6h下几乎不结焦。实施例4～13的抗结焦性能均优于实施例2，实施例14～16的抗结焦性能对应劣于实施例1～3。
二、结果分析
1.针对实施例1～3的理化性质和抗结焦性能优异：首先，丁二醇酯和丙三醇酯在上述制备条件下能够发生聚合反应，形成长链高分子化合物。这些高分子化合物能够均匀地附着在链条表面，形成一层致密的保护膜，有效防止链条表面的氧化和结焦。同时，它们还具有较好的热稳定性和抗氧化性，能够在高温环境下保持较好的化学稳定性。其次，食品级矿物油基础油作为润滑油的主要成分，具有较好的润滑性和热传导性。在高温环境下，矿物油基础油能够迅速将热量传递到链条表面，降低链条的温度，从而减缓结焦的速度。此外，矿物油基础油还能够形成一层油膜，阻止空气中的污染物和链条表面接触，进一步降低结焦的可能性，结合对比例4的实验结果可以验证。最后，丁二醇酯、丙三醇酯和食品级矿物油基础油的协同作用能够提高润滑油的抗氧化性和热稳定性，从而使得该润滑油在高温环境下具有更好的抗结焦性能。同时，本申请的润滑油还具有较好的润滑性和防锈性，能够延长链条的使用寿命，提高设备的工作效率。
此外，再结合实施例1～3和对比例3的试验结果可以验证，当组分中缺少食品级有机酸酯调节剂时，润滑油的抗结焦性能明显下降。这可能是因为当润滑油受热后，食品级有机酸酯调节剂起到分散作用，能够防止润滑油中的细小沉积物聚集，进而防止沉积物的体积变大，增加了本申请润滑油的抗结焦性能。
结合对比例1、对比例2的实验结果可以验证，在丁二醇酯或丙三醇酯单独存在时，并不能较为优异地发挥抗结焦性能，这可能是因为单独存在时，无论是丁二醇酯还是丙三醇酯，均不能很好地实现聚合反应形成长链化合物，从而使得体系较为不稳定，在高温下易受热结焦。
2.针对实施例4～6与实施例2：这可能是由于①亚麻酸甲酯和亚油酸乙酯的复配可能会产生协同作用，二者的分子结构中都含有多个双键，可以相互交联形成长链高分子化合物，这些高分子化合物能够进一步增强润滑油在链条表面的附着力，提高抗结焦性能。②亚麻酸甲酯和亚油酸乙酯的复配还可能调节润滑油的粘度和流动性。它们的长链结构可以增加润滑油的粘度，提高其流动性；而它们的双键结构又可以增加润滑油的韧性，使其在高温环境下不易变稠。
3.针对实施例7～9与实施例2：丁基羟基茴香醚(BHA)是一种有效的抗氧化剂，能够抑制油脂的自动氧化和聚合反应，从而防止润滑油变质。同时，它也是一种酚类化合物，具有较高的酚羟基数量，可以与自由基反应，从而终止氧化反应。没食子酸丙酯(PG)也是一种有效的抗氧化剂，能够抑制食品中油脂的氧化反应，同时具有较好的热稳定性，可以在较高的温度下保持其抗氧化活性。抗坏血酸棕榈酸酯(AP)是一种维生素C衍生物，具有较好的抗氧化性能，可以作为电子受体，与自由基反应，从而终止氧化反应。通过将这三种抗氧化剂按照一定的比例复配使用，可以发挥它们的协同作用，从不同的机理和角度增加该润滑油的抗氧化性能，从而更有效地抑制润滑油的氧化反应和结焦反应。同时，这种复配方式还可以降低每种抗氧化剂的用量，从而减少成本和副作用。
4.针对实施例10～12与实施例2：通过将柠檬酸和乙酰柠檬酸三丁酯按照一定的比例复配使用，可以提高润滑油的抗结焦性能。具体机理可能为：柠檬酸可以去除金属表面的污垢和氧化层，形成保护膜，防止金属表面再次氧化；乙酰柠檬酸三丁酯则可以抑制润滑油的氧化反应，提高润滑油的稳定性和抗结焦性能。
针对实施例1～3与实施例14～16：实施例1～3主要通过温度递减的方式略微增加了该润滑油的抗结焦性能，其原理可能是：通过在不同温度下进行搅拌，可以控制反应速度和混合程度。在较高温度下(如65℃)，可以促进混合物之间的相互作用，有利于提高润滑油的粘度和均匀性。而在较低温度下(如45℃和30℃)，可以减缓反应速度，使混合更加均匀，同时减少能源消耗。同时，保持搅拌速度不变可以确保混合物在各个温度阶段的分散和反应效果。此外，在不同温度下搅拌一定时间，可以使各组分有足够的时间发生化学反应和均匀混合。适当延长搅拌时间可以提高反应程度和混合均匀性，有利于提高润滑油的抗结焦性能。
综上所述，本申请提供的润滑油通过各组分协同配合，具备与市售的食品级润滑油相似的理化性质，同时还具有300℃烘烤24h结焦量小的优点，能够适用于很多温度较高场合的链条润滑作业，此外，该润滑油的组分均为环境友好型，无论是原料还是制备步骤中均不涉及对人体或环境有害之处，绿色环保。
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 (3)
1.一种高温抗结焦食品级链条润滑油，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
食品级有机酸酯调节剂4~6%、食品级抗氧剂3~4%、食品级清洁剂0.5~1%、食品级极压剂0.3~0.6%、食品级抗磨剂0.2~0.5%、食品级防锈剂0.05~0.15%、食品级抗泡剂0.05~0.15%、丁二醇酯5~8%、丙三醇酯5~8%，余量为食品级矿物油基础油；
所述食品级有机酸调节剂为亚麻酸甲酯和亚油酸乙酯按照重量比(2~3):1复配；
所述食品级抗氧剂为丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯按重量比1:(0.75~1.75):(2~3)；
所述食品级清洁剂为柠檬酸和乙酰柠檬酸三丁酯按重量比(1.5~1.7):1复配；
所述丁二醇酯和丙三醇酯的添加质量之比为1:1.2；
所述高温抗结焦食品级链条润滑油的制备方法，包括如下步骤：
按重量百分比称取食品级矿物油基础油、丁二醇酯和丙三醇酯，控制温度为45~55℃，充分搅拌混合，得到混合物A；
按重量百分比称取食品级有机酸酯调节剂、食品级抗氧剂、食品级清洁剂、食品级极压剂、食品级抗磨剂、食品级防锈剂、食品级抗泡剂，控制温度为35~45℃混合，得到混合物B；
将混合物A和混合物B于60~70℃下充分搅拌，随后冷却至室温，得到所述高温抗结焦食品级链条润滑油。
2.权利要求1所述的高温抗结焦食品级链条润滑油的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按重量百分比称取食品级矿物油基础油、丁二醇酯和丙三醇酯，控制温度为45~55℃，充分搅拌混合，得到混合物A；
按重量百分比称取食品级有机酸酯调节剂、食品级抗氧剂、食品级清洁剂、食品级极压剂、食品级抗磨剂、食品级防锈剂、食品级抗泡剂，控制温度为35~45℃混合，得到混合物B；
将混合物A和混合物B于60~70℃下充分搅拌，随后冷却至室温，得到所述高温抗结焦食品级链条润滑油。
3.根据权利要求2所述的高温抗结焦食品级链条润滑油的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将混合物A和混合物B混合时，先控制温度为60~70℃，于80~100r/min下搅拌0.5h，随后控制温度为45℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，随后控制温度为30℃，保持搅拌速度不变搅拌0.5h，最后冷却至室温，得到高温抗结焦食品级链条润滑油。
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