CN1597886A - 绿色清净节能抗磨液压油及其生产方法 - Google Patents

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黄福川
熊维程
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Abstract

本发明公开了一种绿色清净节能抗磨液压油，它由加氢精制II类矿物基础油和精制植物油、合成烃以及复合添加剂组成，这种液压油适用于制糖、制药、日化、轻工、食品、卫生等行业中的电液伺服液压系统，特别是油中的固体颗的限制和在相关行业中无毒性要求的使用环境。它主要表现于在相关行业使用和储运过程的泡冒、滴漏，不会对相应的产品质量造成损坏，不会导致致突变物质和有毒化学物质，不易造成污染，而且具有较好的内燃降解率。

Description

绿色清净节能抗磨液压油及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种液压系统使用的润滑油，适用于制糖、卫生、制药、日化、轻工和食品行业中液压机械使用的抗磨液压油及其生产方法。
背景技术
环境是人类及其他生命赖以生存的基础。随着公众对环境保护意识的不断提高，以及国际社会对环境的日益重视，促使各国政府加强对油品使用的管理，特别是对油料泄漏的处置制定了严格的环境法规。虽说液压系统的技术在不断进步(如全封闭循环)，但仍不能避免各种原因造成泄漏的油污染，可生物降解液压油应运而生。
当前的液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率等方向取得很大的进展，液压油在液压系统中的作用是传递静压能，对系统进行润滑，同时还起到防锈、防腐、冷却等作用。
液压油通常可分为液压油、抗磨液压油、抗燃液压油、清净液压油、绿色液压油(可生物降解液压油)。我国在上世纪60年代开始生产液压油，70年代研制了HL抗氧防锈液压油，HG液压导轨油，以及后来陆续研制了HM抗磨液压油，HV、HS低温液压油及抗燃液压油。随着国内技术的进步，在“八五”期间就研制了Dension HF-0规格的高压抗磨液压油(叶片泵17.5Mpa，柱塞泵34.5Mpa)。目前，我国的抗磨液压油品种较为齐全，但性价比与国外先进水平相比，还有一定的差距，主要表现于国内目前还不能生产绿色和清净抗磨液压油，相应的复合剂所用的添加剂都是直接引用齿轮油的复合剂，而这类油品一旦泄漏在高温状况下极易产生二噁因将严重污染这些行业的相关产品，对用户造成极大的伤害。因此，研制绿色清净抗磨液压油是满足环保、食品卫生以及大众身体健康的要求。特别是满足制糖、制药、卫生、轻工、食品行业的机械用油。
从技术上而言，国内产的液压油差距在于复合剂加入量一般高于国外，灰分大，降解率低，残留物多，其主要原因是由于国内生产适用于液压油专用单剂少。还不能根据不同行业特点生产相关产品。而复合剂才刚起步，没有系列化如无灰硫磷型极压抗磨剂，大多为齿轮油系列而研制，化学稳定性较高，不易降解，残留物多润滑剂在使用时发生意外跑、冒、滴、漏时，就引起较严重的污染，不便于制糖、制药、日化、轻工、食品业中液压机械和相关辅助机械的使用。而这些行业对液压油要求这类剂的化学活性要适中，物理、化学稳定性好，无污染，灰分低，中和值小，自然降解率高，不含有毒性和致突变性物质。清净节能抗磨液压油选用是保护大众身体健康的重要措施之一，它的质量标准完全达到并超过食品级用油的国家标准。
绿色清净节能抗磨液压油是随着我国电液伺服液压系统要求使用高清净性液压油，特别是对油中的固体颗粒限制，有害物质的存在和制糖、制药、轻工、食品液压机械大型化发展要求，而研发的高科技的抗磨液压油。由于单纯矿物油型基础油的生物降解性差，使用后极易污染湖泊、河流、海洋及地下水系统，威胁环境。同时由于制糖、制药、轻工、食品大型液压机械中广泛使高压重载液压机械，这些系统在使用过程中的泄漏(泄漏这是类型设备再所难免的)，将会污染糖蜜、糖浆、药品、食品和相应的轻工产品，存在着不应有的产品质量隐患。而绿色清净节能抗磨液压油的提出，顺应了抗磨液压油技术发展的趋势，满足了制糖、制药、轻工、日化食品企业对抗磨液压油的需求，它将有力地促进我国在食品级液压油这一领域的进步。它具有如下显著的特点：
A、绿色环境。绿色清净节能抗磨液压油不论新油和旧油能在较短的时间内被自然活性微生物降解为二氧化碳和水降解率大于90％，无有害残留，无毒、可再生性，不含有毒和致突变性物，主要表现为能通过CEC-L-33-T-93的降解试验，磷含量≤0.14％和灰分小于1.0％。
B、节能。改善液压系统的传递效率高准确性高和灵活性好，适用于高压高速重载的液压传递以及制糖、制药、轻工、食品大型机组液压系统，减少能源消耗，能同时适用柱塞泵和叶片泵的混合油压系统和电服伺系统，适用温度范围大，从-20～60℃。
C、高清净性。具有极高清净性，油中颗粒不超过GJB380.5-87所规定的固体颗粒数。Nas小于6。由于采用亚纳米添加剂技术，具有很好的热氧化稳定性、抗泡性、氧化安定性、抗乳化性、防锈性、橡胶适应性好可以长期装机处于待令状态，可随时起动工作而无需进行使用前、后的维修保养。
D、卫生安全性。在筛选采用基础油和添加剂时，十分注意其卫生、安全可靠，采用具有独立自主适应知识产权的生物降解专用复合添加剂，该添加剂无毒不含氯及氮的化合物，其主要来源植物油脂不含重金属、生物碱和危险致突变的化学物质。产品的质量完全达到国家食品级机械用油标准。不会产生二噁因等有害物质，低残留，无毒，泄漏不会污染使用行业其相关产品。
发明内容
本发明人在长期的润滑油教学实践和科学研究中，经过多年的大量基础性的研究，分析大量的台架试验结果和众多的实验数据，并进行了大量的模拟实验和现场试验，把握现代液压油技术的发展趋势，充分利用现有在生物油脂资源，收集来做的大量测试筛选，并以此为基础而研制的具有环境友好的复合添加剂并以此为技术平台，着重在基础油和复合功能性添加剂两方面进行开创性的研究。本发明适用于各种通用液压系统，低负荷齿轮传动特别是有高速、高清净性、高清洁度、冲击负荷、抗磨要求的大型制糖机制药、机械、轻工、日化食品等行业相关机械。也能很好适用于装有电液伺服阀这类对液压油的过滤性要求很高的液压系统，具有很好的热氧化稳定性、抗磨、极压、防锈性、减阻、防爬及水解安定性，确保各类液压系统能长期装机、待令并能随时启动稳定运行无需使用前后的维护。同时选用具有生物降解性能好的复合添加剂和基础油，本产品完全可以通过CEC-L-33-T-93测试，其商业化产品生物降解率大于85％。油品性能达到或超过国家食品级机械油的标准要求，不含重金属、危险化学物质和致突变物质，不会造成糖类、药品、轻工产品、食品等相关产品的污染。
本发明的技术方案是这样实现的：
绿色清净节能抗磨液压油包括基础油和功能添加剂，其特征是本发明由加氢矿物油和精制植物油和合成烃以及复合添加剂组成，其成分和重量百分含量如下：
精制植物油                       20-40％
复合添加剂                       1-3％
合成烃                           5-15％
加氢矿物油                       余量
以上所述的加氢矿物油是使用加氢精制和异构化处理后的低粘度的II类石蜡基基础油或III类石蜡基油，优选II类石蜡基油，其技术指标为：色度不大于1.5，闪点不低于185℃，40℃运动粘度57-61mm2/s，酸值不大于0.03mgKOH/g，凝点不大于-20℃。
以上所述的精制植物油，主要是用来改善粘温性能好、粘度指数、无毒、抗磨、减阻性，增强油膜强度以及提高降解率。本发明的植物油选用茶油、菜籽油、大豆油、棕榈油、花生油、优选茶油和菜籽油，使用前先将普通植物油经过滤、去除水分、脱胺、脱色、中和、复炼，然后在反应釜中密封加氢，保持一定压强(2-3kg/cm2)的氢气2-3小时，温度控制在200-230℃。
以上所述的合成烃-聚α烯烃，优选聚α-烯烃10和聚α-烯烃2基础油。其技术指标为：色度不大于1.0，闪点不低于245℃，40℃运动粘度28～900mm2/s，中和值不大于0.03mgKOH/g。
合成烃选用聚α-烯烃PAO2、PAO6、PAO10，它具有优异的物理性质，如高闪点、高燃点、热稳定性好、低倾点、氧化稳定性好、高粘度指数和低挥发性，同时还具有不解稳定性好，不同于多合成酯和天然脂，PAO类基础油还具有PAO在需氧环境中能快速生成物降解，不容易被水生微生物利用，所以低粘度的PAO类基础油是较容易生物降解的。
所述的复合添加剂包括乙丙共聚物OCP、抗氧剂、抗氧防腐剂、减摩剂、抗磨剂、油性剂、降凝剂、防锈剂、抗泡剂。
在复合添加剂中，所述的乙丙共聚物选用OCP 0080、OCP 0050或OCP 0030，(吉林石油化学工业公司生产)，其OCP加入量为总油用量的0.3-0.7％。
所述的抗氧防腐剂选用二烷基二硫代磷酸盐(含硫磷丁辛基锌盐、双辛基碱性锌盐，伯仲醇基锌盐，仲醇基锌盐)或二烷基二硫代氨基甲酸盐，这类添加剂没有皮肤敏感性，即使经皮肤吸收也无害，锌广泛存在于研究中，是必须营养物。其加入量为总油用量的0.1～0.5％。
油性剂、极压剂、抗磨剂的选用从油性剂、抗磨剂和极压剂这三类使用，硫化植物油脂、三甲基丙烷脂和甲基酯、硫化动植物油、风吹茶子油、十二醇以及硬脂酸加入量为总油量的5～8％，这类物质的降解率都在90％以上，使用的从控制总酸值的原则考虑选用和复配。
所述的抗氧剂选用酚型抗氧剂(2，6-二叔丁基酚油基丙酸脂)，其生物降解性最好，1000h时已完全降解，加入量为总油用量0.1-0.5％。
所述的粘度指数改进剂，是以OCP为主，PMA、SD、DOCP、DPMA为辅的复合剂，加入量为总油用量的0.1-0.5％。
所述的降凝剂选用聚苯乙烯富马骏共聚物、聚甲基丙烯酸酯以及聚α-烯烃，加入量0.1-0.5％。
所述的抗泡剂选用甲基硅油和甲基油酯，控制总量在10-25ppm。
本发明的生产方法：
首先把加氢处理的矿物基础油和精制植物油加入调配釜，搅拌加热至70℃，然后继续投入PAO类基础油和粘度指数改进剂，在惰性气体保护下充分搅拌，1-3小时后，测试其基本的理化指标，其次根据化验结果调整基础油，再其次按加入量6.0-7.0％投入已经复合好的，经过降解的OCP剂和含有抗氧防腐剂、油性剂极压抗磨剂，降凝剂和抗泡剂充分混合后得到产品。
与其它抗磨液压油相比，本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：
1、能适用于环境温度在-20℃以上的各种机床的轴承箱、齿轮箱、低温高压的液压系统和中负荷闭式齿轮等。
2、适用于对润滑性、极压性、防爬性要求较高的液压系统(即10Mpa以下)，最高使用温度90℃，最佳温度在35～65℃。
3、具有优良的抗磨减阻节能性能，可防止液压泵及其它元件过早磨损，与丁晴橡胶配伍性好，适用于车辆、工程机械的中、高压液压系统，钢—钢摩损副、抗磨性好、减阻节能效果明显。
4、具有较好的降解性能。在使用和储运过程的泄漏，不会造成对使用环境和对产品质量的损坏，因为其成品降解率达到不低于85％，而且达到食品极机械用油的国家标准。
具体实施方式
实施例1
把加氢异构化精制的氢石蜡基KVG46#油30公斤，合成烃(聚α-烯烃)PAO10组分10公斤，加入调配釜，搅拌加热至70℃，然后继续投入精制处理后的茶油20公斤，棉子油20公斤，PAO2 96公斤，酚型抗氧剂0.05公斤，充分搅拌，2小时后，测试其基本的理化指标，其次根据化验结果调整基础油，再投入已经复合好的乙丙共聚物OCP 0080，0030共计1公斤和以复合后抗氧剂二烷基二硫代磷酸盐0.5公斤、复合硫化菜籽油和硫化动物油6公斤，(风吹茶子油、十二醇、硬脂酸)，金属成活剂、降凝剂、抗泡剂2.05公斤充分混合后得到产品。
实施例2
把加氢异构化精制的石蜡基KVG46#油35公斤，合成烃(聚α-烯烃)PAO10组分18公斤，加入调配釜，搅拌加热至70℃，然后继续投入精制处理后的花生油30公斤，PAO2 9.5kg和酚型抗氧剂0.1公斤，充分搅拌，2小时后，测试其基本的理化指标，其次根据化验结果调整基础油，再投入已经复合好的乙丙共聚物OCP 0080 0030共计0.5公斤和以复合的抗氧剂二烷基二硫代磷酸盐0.5公斤、复合硫化动植物油1.5公斤，金属减活剂、降凝剂、抗泡剂0.05公斤充分混合后得到产品。
实施例3
把加氢异构化精制石蜡基KVG46#油25公斤，合成烃(聚α-烯烃)PAO10组分18公斤，加入调配釜，搅拌加热至70℃，然后继续投入精制处理后的茶子油38公斤，和酚型抗氧剂0.1公斤，POA6.10kg，充分搅拌，3小时后，测试其基本的理化指标，其次根据化验结果调整基础油，再投入已经复合好的乙丙共聚物OCP 0080、0050共计0.5公斤和以复合的抗氧剂二烷基二硫代氨基甲酸盐1公斤、复合硫化动植物油2公斤、甲基酯1.5公斤、聚甲醛丙烯酸脂和三甲基丙烷脂3.45公斤，金属减活剂、抗泡剂、降凝剂0.05公斤充分混合后得到产品。
实施例4
把加氢异构化精制石蜡基KVG46#油30公斤，合成烃(聚α-烯烃)PAO6重组分光亮油15公斤，加入调配釜，搅拌加热至70℃，然后继续投入精制处理后的棕榈油34公斤，PAO28kg和粘度指数改进剂0.1公斤，充分搅拌，2小时后，测试其基本的理化指标，其次根据化验结果调整基础油，再投入已经复合好的乙丙共聚物OCP 0080，0050共计0.5公斤和以复合的抗氧剂硫磷双辛基碱性锌盐1公斤、复合植物油(即硫化茶油3公斤，风吹茶子油1.5公斤)，抗氧剂、三甲基丙烷脂、甲基脂和硬脂酸2.45公斤，金属减活剂、抗泡剂、降凝剂0.05公斤、氮充分混合后得到产品。
实施例5
把加氢异构化精制石蜡基KVG46#油35公斤，合成烃(聚α-烯烃)PAO6重组分20公斤，加入调配釜，搅拌加热至70℃，然后继续投入精制处理后的茶油25公斤，PAO2 8公斤和粘度指数改进剂聚a-烯烃0.1公斤，充分搅拌，1小时后，测试其基本的理化指标，其次根据化验结果调整基础油，再投入已经复合好的乙丙共聚物OCP 0080 0.5公斤和以复合的抗氧剂硫磷双辛基碱性锌盐1公斤、以复合的硬脂酸、甲基脂、亚磷酸二正丁酯5公斤、以复合的PIB148聚甲荃丙烯酸脂和丁二酸酯、无灰磷酸酯1.95公斤，抗泡剂、降凝剂0.05公斤充分混合后得到产品。
以下是本发明产品的技术参数测定：
经过中国石油大连润滑油研发中心和广西区技术监督局质检所测定，其理化指标为：
                      绿色清洁节能抗磨液压油分析数据
项目     实测数据     试验方法
运动粘度mm2/s                40℃     45.3     GB/T265
粘度指数     126     GB/T2541
闪点，℃开口闭口 228208 GB/T3536GB/T261
倾点，℃     -15     GB/T3535
空气释放值(50℃)，min     8     SH/T0308
密封适应性能指数     7     SH/T0305
机械杂质，％     无     GB/T511
水分，％     无     GB/T260
抗乳化性(40-37-3)，min       54℃     10     GB/T305
泡沫性(泡沫倾向/泡沫稳定性)，mL/mL24℃93℃后24℃ 10/010/010/0     GB/T12579
液相锈蚀试验蒸馏水合成海水 无锈无锈     GB/T11143
中和值，mgKOH/g     0.035     GB/T4945
腐蚀试验(铜片，100，3h)，级     1a     GB/T5906
硫酸盐灰分，％     0.01     GB/T2433
氧化安定性(氧化1000h后)酸值，mgKOH/g不溶物，mg 1.320.001 GB/T12581SH/T0565
生物降解性，％     88.6     CEC-L-33-A-93
节能性，％     9.5     EC-1
水溶性酸或碱     无     GB/T259
抗磨性：a.FZG(或CL-100)齿轮机试验(A/8.3/90)，失效级b.叶片泵试验(100h，总失重)，mg 1233 SH/T0306SH/T0307
水解安定性铜片失重，mg/cm2水层总酸度，mgKOH铜片外观 0.12.0无灰、黑色     SH/T0209
热安定性(135℃，168h)铜棒失重，mg/200ml钢棒失重，mg/200ml总沉淀重，mg/100ml40℃运动粘度变化，％中和值变化，％铜棒外观钢棒外观 4.54.33534不变色不变色     SH/T0209
过滤性，s无水2％水 453867     SH/T0210
剪切安定性(250次循环后，40℃运动粘度变化，％)     0.3     SH/T0103
稠环芳烃，紫外吸光度/cm280nm～289nm290nm～299nm338nm～368nm 3.52.80.3     GB/T11081

Claims (6)

1、一种绿色清净节能抗磨液压油，其特征在于：它由加氢矿物油和精制植物油、合成烃以及复合添加剂组成，其成分和重量百分含量如下：
精制植物油                              20-40％
复合添加剂                              1-3％
合成烃                                  5-15％
加氢矿物油                              余量
2、根据权利要求1所述的绿色清净节能抗磨液压油，其特征在于：所述的矿物基础油使用加氢异构化精制后的低粘度的II类石蜡基基础油或III类石蜡基础油。
3、根据权利要求1所述的绿色清净节能抗磨液压油，其特征在于：所述的精制植物油，选用茶油或者菜籽油、棕榈油、棉子油、大豆油、花生油，优选茶油和菜籽油，使用前先将普通植物油经过滤、去除水分、净化、脱胶、脱色、中和、复炼、洗涤，然后在反应釜中加氢，保持压强2-3kg/cm2的氢气2-3小时，温度控制在200-230℃。
4、根据权利要求1所述的绿色清净节能抗磨液压油，其特征在于：所述的合成烃为聚α-烯烃PA02～10。
5、根据权利要求1所述的绿色清净节能抗磨液压油，其特征在于：所述的复合添加剂包括乙丙共聚物OCP和抗氧剂、抗氧防腐剂、抗磨剂、油性剂、极压剂以及降凝剂、抗泡剂；
所述的乙丙共聚物选用OCP 0080、OCP 0050或OCP 0030，其干胶加入量为总油用量的0.3-0.7％；
所述的抗氧防腐剂选用二烷基二硫代磷酸盐，选用含硫磷丁辛基锌盐、双辛基碱性锌盐，伯仲醇基锌盐，仲醇基锌盐，或二烷基二硫代氨基甲酸盐，其加入量为总油用量的0.5-1.2％；
所述的油性剂、抗磨剂、极压剂是硫化的动植物油、风吹菜子油、三甲基丙烷脂、甲基酯、硬脂酸；
所述的抗氧剂选用酚基抗氧剂或者2，6二叔丁基对甲酚、2，6二叔丁基混合酚，加入量为0.1-0.5％；
所述的粘度指数改进剂是以OCP为主，PMA、SD、DOCP、DPMA为辅的复合剂，加入量为总油用量的0.01-0.05％；
所述的降凝剂选用聚苯乙烯富马骏共聚物或者聚甲基丙烯酸酯以及聚α-烯烃，加入量0.1-0.5％；
所述的抗泡剂选用甲基硅油和甲基油酯，控制总量在10-25ppM。
6、一种如权利要求1所述的绿色清净节能抗磨液压油的生产方法，其特征在于：首先把加氢异构化处理的II类油石蜡基KVG46#油和合成烃加入调配釜，搅拌加热至70℃，然后继续投入精制后植物油和粘度指数改进剂，在惰性气体保护下充分搅拌，1-3小时后，测试其基本的理化指标，其次根据化验结果调整半成品油的理化指标，再其次按加入量6.0-7.0％投入已经复合好的，经过降解的OCP剂和含有抗氧防腐剂、抗氧剂、油性剂、极压剂、抗磨剂、降凝剂和抗泡剂充分混合后得到产品。
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