CN1329134A - 润滑油用抗磨节能剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含有精制矿物油、二烷基二硫代磷酸锌及减活化剂等的润滑油抗磨节能剂,它们具有优良的降低摩擦、减少磨损、防锈、防腐蚀和抗氧化功能,极强的清净分散能力,良好的抗极压性和长效润滑性,与润滑油有极好相溶性,其减摩抗磨性、极压性、抗腐性、抑制温升性等方面都远远高于国内外同类产品。本发明还提供此了抗磨节能剂的制法及其在润滑油和浸泡方面的应用。
Description
技术领域
本发明涉及润滑组合物用的添加剂，更具体地说，本发明涉及一种润滑油用的抗磨节能剂及其制备方法和用途，国际专利分类为C10M。
背景技术
众所周知，相互接触的物体在接触面上会发生阻碍相对运动的现象即摩擦。自古以来，人们都在设法减少摩擦的负面影响，其中的方法之一是在接触面上加入润滑油。但是，直接在汽车或工业机械等使用润滑油时，在多数情况下其实用性能欠佳。因此，根据润滑油的种类、作用等的不同，需使用各种添加剂。其中，赋予润滑油减少摩擦、降低磨损和防止烧结这些抗摩性能，是首先令人关注的。
WO95/07964公开了一种含抗磨添加剂的润滑油组合物，它含有基础油以及由无氮无磷有机钼化合物与硫代磷酸锌组成的混合物。由于有机钼化合物在使用过程中被堵塞在过滤器和油路中，致使添加剂中的有钼组数量减少，使润滑油酸值上升，腐蚀性增大，产生拉缸现象。
中国发明专利申请公开说明书93116652.7(公开号CN1083858A)公开了一种含有基础油、航空煤油、硫磷丁辛基锌盐、聚异丁烯丁二酰亚胺等的多功能润滑添加剂。但是这种添加剂难于抑制润滑油在高温下酸值增大，从而加速磨擦副被腐蚀。
发明的内容
本发明的目的，正是克服现有技术中的缺点，提供一种具有优良的降低摩擦、减少磨损、防锈防腐蚀和抗氧化功能，极强的清净分散能力，良好的抗极压性和长效润滑性，与润滑油有极好相溶性的优秀抗磨节能剂，其减磨抗磨性、极压性、抗腐蚀性、抑制温升性等方面都远远高于国内外同类产品。
本发明的目的是通过深入研究，对添加剂组合物的成份和含量进行科学选择而达到的。本发明的抗磨节能剂的特征之一在于除了含有精制矿物油、抗磨剂、防锈剂、防腐蚀剂、极压剂、粘度指数改进剂、油性剂、清净分散剂等之外，还含有减活化剂。
减活化剂是能减少其它物质活泼作用的药剂，在防腐蚀中，它指消除介质中的腐蚀性物质的添加剂，对金属有防腐蚀及缓蚀作用。在本发明中使用的减活化剂是Vanlube 691，它是R.T.Vanderbilt Co.Inc.的产品，其成份未详细指出，只说明是极性添加剂的增效混合物，用作金属减活化剂、螯合剂、缓蚀剂。它能在金属表面形成薄膜或络合物，与被溶解的金属铜形成螯合物，防止非铁金属如铜及其合金被活泼硫或硫化物腐蚀，还可以增强汽车发动机、涡轮机和液压系统用油中的抗氧剂的效能。
本发明的另一特征在于还对本抗磨节能剂中的其他添加剂的品种和用量进行了科学的筛选和确定，从而使本抗磨节能剂具有最好的综合性能，现分述如下：
1、挤磨剂：一般把在边界润滑条件下能吸附在金属表面且能与金属表面起反应，形成吸附膜或反应膜，防止金属表面磨损的添加剂称作抗磨添加剂。本抗磨剂中使用了长链伯烷基二硫代磷酸锌(其在润滑油添加剂中的统一符号为T203，下同)，伯烷基硫代磷酸锌(T202)。
长链伯烷基二硫代磷酸锌(T203)和伯烷基硫代磷酸锌(T202)还可以提高润滑油在空气中循环使用下的稳定性，具有抗氧化作用。
为了进一步提高抗氧化性，在本发明的抗磨剂中还可以加入或包括2，6—二叔丁基对甲酚(T501)，其具有防盐雾腐蚀作用。
2、油性剂：油性剂中的极性基因被吸附在磨擦面上，形成分子定向的吸附膜，以阻止金属相互间的接触，起到减少摩擦和磨损的作用。本发明中使用了油酸乙二醇脂(T403)。
3、极压剂：为了防止油性剂在摩擦产生的高温及负荷条件下脱附而失效，所以加入极压剂作为有效的耐负荷添加剂，本发明中使用了长链伯烷基二硫代磷酸锌(T203)、伯烷基硫代磷酸锌(T202)作为极压剂。
4、清净分散剂：在活塞环、活塞裙等处的油受局部高温的影响会生成油泥、漆膜，而混入曲轴箱中的气体会使油变质，生成沉积物，使被沉积处产生腐蚀。加入清净剂和分散剂既能中和因氧化生成的酸性物质和混入的腐蚀性物质，防止腐蚀和不溶性聚合物的生成，又能防止因油的氧化和混入的气体产生的不溶解组分分散在油中而形成油泥。本发明使用了高碱性合成磺酸钙(T106)作为清净剂，及使用了双烯基丁二酰亚胺(T152，T152A，T154，T154B系列)作为分散剂。
5、防锈剂：混入润滑油中的水份会附在润滑油系统的铁质表面上，于是铁被电化学腐蚀而生锈，因此应加入防锈剂。本发明中使用了复合抗磨防锈剂二聚酸和磷酸酯(T1601或T746)。
二聚酸和磷酸酯(T1601或T746)还具有防腐蚀作用，因为润滑油氧化时会生成活性硫，这会使Cu-Pb、Cu-Sn等合金轴承发生腐蚀。在此二聚酸和磷酸酯(T1601或T746)也作为防腐蚀剂。
6、粘度指数改进剂：为了制取粘一温特性优良的多级发动机油和高粘度指数的液压油等，需要加入粘度指数改性剂，它们通常是高分子化合物。本发明中使用了聚异丁烯(T603系列)。
本抗磨节能剂中所用的精制矿物油为25#变压器油。
本发明的润滑油用抗磨节能剂的具体组成为：
精制矿物油25#变压器油，用量1-3重量份；
抗磨剂长链伯烷基二硫代磷酸锌(T203)，用量0.5-2重量份；
抗磨剂伯烷基二硫代磷酸锌(T202)，用量0.1-0.5重量份；
减活化剂Vanlube 691，用量0.5-1.5重量份；
防锈剂二聚酸和磷酸酯(T1601或T746))，用量1-3重量份；
分散剂双烯基丁二酰亚胺(T152，T152A，T154，T154B系列)，用量2-4重量份；
油性剂油酸乙二醇酯(T403)，用量0.5-1重量份；
清净剂高碱值合成磺酸钙(T106)，用量0.5-1.5重量份；
粘度指数改进剂聚异丁烯(T603)，用量0.5-1.0重量份；
本发明还提供了此抗磨节能剂的制备方法，此制备方法包括：
将25#变压器油在40-60℃按一般方法进行脱静电处理，处理时间为10-30分钟，又将抗磨剂长链伯烷基二硫代磷酸锌(T203)、油性剂油酸乙二醇酯(T403)与经脱静电处理的变压器油在50-100℃进行混合，混合时间为10-30分钟，得混合物I。另外，又将分散剂双烯基丁二酰亚胺(T152、T152A、T154、T154B系列)与防锈剂二聚酸和磷酸酯(T1601或T746)、抗磨剂剂伯烷基二硫代磷酸锌(T202)、粘度指数改进剂聚异丁烯(T603)在50-90℃混合，混合时间为10-30分钟，得混合物II。最后，将上面所得的混合物I和混合物II混到一起，再加入减活化剂Vanlube 691及清净剂高碱值合成磺酸钙(T106)，加热至80-100℃，搅拌混合物10-30分钟，冷却，至50℃后放出，即为成品。
在形成上述成品后，还可以混入2，6—二叔丁基对甲酚(T501)，进一步提高防腐蚀作用。
本发明的抗磨节能剂具有优异的磨擦化学性能和物理性能：
它在汽车汽缸上生成的分子排列整齐、物理化学性能稳定的吸附膜赋予汽缸良好的密封性，提高了缸压，改善了燃烧条件，使燃油燃烧充分、彻底，尾气排放符合欧洲的EECII号标准。
在低温重负荷下，它所含的带极性的表面活性物质能够在金属表面形成具有较强抗冲击、抗极压性的物理化学吸附膜，可以将磨擦副完全隔开。
在高温高压的条件下，其中的极性分子能够迅速地向金属表面的金相组织渗透，被吸附，深度可达10-20μm，使此吸附膜在金属表面“内外溶为一体”，实现相对意义上的“永不脱离”。
在使用本抗磨节能剂时，在高温(约600-800℃)、高压、高速I况条件下，磨擦副金属的晶格在受热时膨胀，导致抗磨剂中的极性分子更容易渗透到晶格中并被吸附，形成一层牢固吸附层，形成一对含油的摩擦副，获得优异的抗磨性，这与在约1200℃下进行的典型金属热处理相比，是另一种意义上的热处理。
因此，使用加有这种抗磨节能剂的润滑油，能使润滑油的粘度指数提高(因而其粘—温性能变好)，油性增强，极压性提高，润滑油膜的厚度增大且强度提高，润滑油的清净分散能力增强。
当本抗磨节能剂用作浸泡液时，若：
(1)用于浸泡橡胶油封、盘根：橡胶油封、盘根材料在使用过程中受到矿物油的溶胀、运动表面的磨擦以及热的作用，使密封材料被破坏、变形，以致泄漏。用本抗摩节能剂将橡胶油封、盘根浸泡后，能使它们永不变形，提高了密封效果，而且可以在设备往复运动时，防止金属将橡胶油封及盘根划伤，防止泄漏。
(2)用于浸泡金属，例如：新组装的轴承，由于它能克服轴承在加工中产生的金相缺陷及加工误差，故比用10#机油对轴承进行润滑，使轴承的振动值平均降低了5分贝，在减摩、抗磨和防腐防锈方面也获得改进。用它浸泡组装前的内燃机零件也获得同样效果。
具体地说，本抗磨节能剂产品在各领域的应用中能产生下列好效果：
●降低磨擦减少磨损3倍，降低机械噪音10分贝左右。
●抑制发动机温升8-10℃。
●彻底清除尾气黑烟，减少一氧化碳和氧化氮的排放量85％以上，
减少有毒气体对城市空气的污染，有利于环保，造福子孙。
●节省燃油10％左右。
●提高机油质量，延长换油周期2-5倍。
●即使在润滑不良时，也可避免拉缸烧瓦，彻底解决了冷车起动时的
机件无油磨损问题。
●新车无需磨合，老车焕发青春，动力增加，提速明显加快20％以
上。
●本抗磨节能剂，综合了其它同类产品的优点，并弥补了其中的不足：
不含铅，不含树脂，长期使用没有任何副作用，是国内外抗磨节能
行业的升级换代产品。
本抗磨节能剂在汽车行业中的应用：
●本抗磨节能剂性能优异、稳定、油溶性好，可以与市场上销售的任
何品牌的发动机机油混合使用，无任何副作用。
●本抗磨节能剂抗氧化、防腐、防锈、防止炭渣积聚和清炭效果好。
经4万公里使用试验后的发动机经解体检查，未发现任何异常。
●本抗磨节能剂能大幅度提高润滑油粘度指数，改善润滑油粘温性
能，减少了润滑油粘度随温度的变化。
●抗磨损和降低磨擦功耗的效果显著。对提高整车动力性、经济性、
延长大修间隔期和车辆寿命有突出功效。对已行驶24万公里车辆
的初、复试对比结果：
动力性：最高车速提高约9km/h，6.9％以上，直接档加速时间，减少约3秒，提高14％左右。
经济性：60km/h经济车速百公里油耗，节油9％左右，4万公里发动机解体观察，无磨损现象。
降低排污，改善环境，是汽车用的绿色产品。
润滑油中添加本抗磨节能剂后，汽车尾气经测试CO含量降低85％左右，HC含量降低70％左右。
本抗磨节能剂在铁路机车中的应用：
在我国铁路机车车辆的车用润滑油中采用本产品，将会大幅度提高机车车辆的可靠性和使用寿命，加快我国铁路向高速、重载方向发展的步伐，节约燃油和机油，延长换油期和机车车辆大修期，降低铁路运营成本，并且可以节约我国宝贵的石油资源，减少环境污染。
使用本产品将给铁路带来的巨大的技术经济意义：
●使用本产品可以大幅提高机车效率，节约能源
●提高机车车功率，加快我国机车向高速重载方向发展的步伐
●延长内燃机车大修期1-2倍
●延长机车润滑油换油期2-3倍
●降低铁路运营成本20-30％
本抗磨节能剂在机床业的应用：
本抗磨节能剂可修复主轴磨损，提高机床加工精度，保证了产品的加工质量。
●轴承加入本抗磨节能剂后，可以有效地减少磨擦、降低磨损、降低噪音。
●在马达的润滑剂中加入5％的本抗磨节能剂后，可使马达的工作效率大幅度提高。
●在齿轮油中加入5％的本抗磨节能剂，它能与齿轮油溶为一体，被带到齿轮表面，并在其表面形成极强的抗压油膜(这种油膜一经形成，很难脱落)，减少了摩擦，抑制了温升。这种油膜的结合力很强，能使齿面在流体润滑状态下，油膜不被破坏，因而避免了齿轮表面直接接触而防止擦伤和胶合，大大地降低了齿轮箱的噪音。而由于本抗磨节能剂粘度较低，因而减少了齿轮油运动的搅油阻力，防止了由于粘度大而使分子间剧烈摩擦生热而造成动力损失。同时，由于金属磨损减少，油料工作温度低，烧蚀的废物便会减少，齿轮油的污染也会减少。于是，齿轮油的换油周期相应延长了2-5倍。
具体实施方式
下面，以制备实施例对本发明作进一步说明，但应该明白，此实施例不是对本发明的限制，而仅是对本发明进行解释。在不背离本发明的精神实质及不超出所附权利要求的范围的情况下，任何人均可作出变更和改进。
本发明抗磨节能剂组成的实施例
试验表明，上述本发明的抗磨节能剂的各组份在其组成范围内(包括端值)均能够使抗磨节能剂达到上述效果。
本发明的抗磨节能剂的优选实施例是：
精制矿物油25#变压器油 2重量份；
抗磨剂长链伯烷基二硫代磷酸锌 1.5重量份；
抗磨剂伯烷基二硫代磷酸锌 1.0重量份；
减活化剂Varlube 691 1.0重量份；
防锈剂二聚酸和磷酸酯 2重量份；
分散剂双烯基丁二酰亚胺 3重量份；
油性剂油酸乙二醇酯 0.5重量份；
清净剂高碱值合成磺酸钙 1.0重量份；
粘度指数改进剂聚异丁烯 0.7重量份；
制备方法实施例
将25#变压器油按一般方法进行脱静电处理，处理温度为50℃，时间为10-30分钟。把经脱静电处理的25#变压器油与抗磨剂长链伯烷基二硫代磷酸锌(T203)及油性剂油酸乙二醇酯(T403)在90℃进行混合10-30分钟，得混合物I。另外又将分散剂双烯基丁二酰亚胺(T154)、防锈剂二聚酸和磷酸酯(T1601)、抗磨剂伯烷基二硫代磷酸锌(T202)及粘度指数改进剂聚异丁烯(T603)在80℃混合10-30分钟，得混合物II。最后，把混合物I、II混到一起，再加入减活化剂Vanlube 691及清净剂高碱值合成磺酸钙(T106)，加热至90℃，搅拌混合10-30分钟，冷却至50℃后放出，即为成品。
Claims (7)
1、一种润滑油用的抗磨节能剂，其特征在于它包括下列各组份：精制矿物油25#变压器油 1-3重量份；抗磨剂长链伯烷基二硫代磷酸锌 0.5-2重量份；抗磨剂伯烷基二硫代磷酸锌 0.1-0.5重量份；减活化剂Vanlube691 0.5-1.5重量份；防锈剂二聚酸和磷酸酯 1-3重量份；分散剂双烯基丁二酰亚胺 2-4重量份；油性剂油酸乙二醇酯 0.5-1重量份；清净剂高碱值合成磺酸钙 0.5-1.5重量份；粘度指数改进剂聚异丁烯 0.5-1.0重量份；
2、根据权利要求1的抗磨节能剂，其特征在于它包括下列各组份：精制矿物油25#变压器油 2重量份；抗磨剂长链伯烷基二硫代磷酸锌 1.5重量份；抗磨剂伯烷基二硫代磷酸锌 1.0重量份；减活化剂Vanlube691 1.0重量份；防锈剂二聚酸和磷酸酯 2重量份；分散剂双烯基丁二酰亚胺 3重量份；油性剂油酸乙二醇酯 0.5重量份；清净剂高碱值合成磺酸钙 1.0重量份；粘度指数改进剂聚异丁烯 0.7重量份；
3、权利要求1所述的抗磨节能剂的制备方法，其特征在于它还包括2，6—二叔丁基对甲酚。
4、权利要求1所述的抗磨节能剂的制备方法，其特征在于它包括下列步骤：
将精矿物油25#变压器油在40-60℃进行脱静电处理，处理时间为10-30分钟，又将抗磨剂长链伯烷基二硫代磷酸锌、油性剂油酸乙二醇酯与经脱静电处理的变压器油在50-100℃进行混合，混合时间为10-30分钟，得混合物I；另外又将分散剂双烯基丁二酰亚胺系列与防锈剂二聚酸和磷酸酯、抗磨剂伯烷基二硫代磷酸锌及粘度指数改进剂聚丁二烯系列在50-90℃进行混合，混合时间为10-30分钟，得混合物II；最后，将上面所得的混合物I和混合物II混合到一起，再加入减活化剂Vanlube 691及清净剂高碱值合成磺酸钙，加热至80-90℃，搅拌混合10-30分钟，冷却到50℃后放出，即为成品。
5、权利要求1所述的抗磨节能剂在润滑油方面作为抗磨节能添加剂的用途。
6、权利要求1所述的抗磨节能剂作为浸泡液使橡胶油封和盘根提高密封效果方面的应用。
7、权利要求1所述的抗磨节能剂作为浸泡液使金属表面具有降噪、抗磨、防腐、防锈性能的应用。
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