CN85102089A

CN85102089A - 齿轮油磷氮抗磨剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN85102089A
Application number: CN85102089.5A
Authority: CN
Inventors: 匡奕九
Original assignee: LANZHOU PETROLEUM REFINERY CHINA PETRO-CHEMICAL CORP
Current assignee: LANZHOU PETROLEUM REFINERY CHINA PETRO-CHEMICAL CORP
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1986-10-01
Also published as: CN1003377B

Abstract

齿轮油磷氮抗磨剂-酸性磷酸酯胺盐-由C₄～C₂₀单羟基化合物、五氧化二磷和C₄～C₂₀胺类化合物在溶剂存在下反应，并经过滤、蒸馏而制得。酸性磷酸酯胺盐用作极压工业齿轮油、汽车双曲线齿轮油的抗磨剂特别有效。也可用于液压导轨油、导轨油和液压油。在这些润滑油中。它表现出优良的极压性、抗磨损性、防锈性、抗腐蚀性、抗乳化性和抗氧化性。

Description

本发明属于齿轮油抗磨剂-酸性磷酸酯胺盐及其制备方法和应用。

在各种重负荷齿轮传动的润滑油中，齿轮油必须具备高扭矩低速承载性能和高速冲击抗擦伤性能。并要有优良的防锈性、抗腐蚀性、抗乳化性和抗氧化性。这就要通过添加各种添加剂来解决。满足高扭矩低速承载性能的抗磨剂通常为含磷化合物，如亚磷酸酯、磷酸酯或硫代磷酸脂的盐类。但是，亚磷酸脂、磷酸脂和硫代磷酸脂的盐类，防锈性、抗腐蚀性、抗乳化性和抗氧化性不能满足要求。

酸性磷酸酯胺盐用作工业齿轮油和汽车双曲线齿轮油抗磨剂，除了具有优越的极压和抗磨损性外，还有优良的防锈性、抗腐蚀性、抗乳化性和抗氧化性。但是，它做为齿轮油抗磨剂的准确制备工艺、性质及其应用技术尚未公布。

本发明目的是为汽车齿轮油和工业齿轮油提供一种磷氮抗磨剂，使加有磷氮抗磨剂再复合硫化烯烃等添加剂的汽车齿轮油和工业齿轮油的质量，可以分别达到API使用分类的GLI-5水平和U.S.Steel规格要求。

本发明酸性磷酸酯胺盐的制备方法为：

用单烃基化合物（Ⅰ）和五氧化二磷（Ⅱ）在溶剂存在下反应得到酸性磷酸酯（Ⅲ）和（Ⅳ）。再用（Ⅲ）和（Ⅳ）与胺类化合物（Ⅴ）反应生成酸性磷酸酯胺盐（Ⅵ）和（Ⅶ）。由于酸性磷酸酯为（Ⅲ）和（Ⅳ）的混合物，它们的胺盐就成了（Ⅵ）和（Ⅶ）的混合物，比例大约是各占50%，反应过程如下式所示：

A·成酯反应

B·成盐反应

式中X＝C₄-C₂₀烷基或烷芳基

，Y＝C₄-C₂₀烷基或酰基

，R＝C₄-C₂₀，n＝1-3。

采用3摩尔C₄-C₂₀（最好是C₈-C₁₂）醇或侧链为C₄-C₂₀（最好是C₃-C₁₅）烷基酚和1摩尔五氧化二磷在苯、甲苯或溶剂汽油存在下进行成酯反应，反应温度-20-100℃，最好是20-90℃。生成的酸性磷酸酯和1-3摩尔的C₄-C₂₀（最好是C₁₂-C₁₈）伯胺或酰胺在苯、甲苯或溶剂汽油存在下进行成盐反应，反应温度-20-100℃，最好是20-90℃。反应时间均为0.5-3小时。反应产物经过蒸馏拔去溶剂后过滤得到酸性磷酸酯胺盐产品。产品的磷与氮元素含量之比为1-5∶1。

令人特别感兴趣的是本发明产品以0.1-2%（重）加到溶剂精制矿物油中，再添加硫化烯烃等添加剂可制得附合美国齿轮制造者协会AGMA250.04和美国钢铁公司U.S.S224规格要求的极压工业齿轮油和GL-5水平的双曲线齿轮油。它们具有良好的极压性、抗磨损性、防锈性、抗乳化性、抗腐蚀性和抗氧化性。当本发明产品以0.1-2%（重）和少量其它添加剂加到溶剂精制矿物油中时，可制得性能优越的液压油、液压导轨油和导轨油。

例1

向安装有温度计、回流冷凝器、密封搅拌器和滴液漏斗的1000毫升四口瓶加119.6gP₂O₅和216.1g苯，在＜30℃搅拌下滴加312.5g2-乙基己醇，然后回流反应1小时，在室温下过滤得到酸性磷酸酯中间产品。向安装有上述附加设备的2000毫升四口瓶加431.2g十八胺和431.2g苯，在＜30℃搅拌下滴加第一步中间产品。然后回流反应1小时，再进行蒸馏拔去溶剂，趁热过滤，得到820g异辛基酸性磷酸酯十八胺盐。产品P%（重）＝5.8，N%（重）＝2.3。

例2

用例1的仪器和方法，但在第二步反应中用539g十八胺和539g苯。得到915g酸性磷酸酯十八胺盐产品，P%（重）＝5.14，N%（重）＝2.59。

例3

在100升搪瓷反应釜中加3.73kgP₂O₅₉25.0kg苯，在＜30℃搅拌下加入21.15kg侧链为C₁₂的烷基酚和17kg苯的混合物，然后回流反应1小时，在室温下过滤得到49.3kg中间产品。在100升搪瓷反应釜中加13.4kg苯和13.4kg十八胺，在＜30℃搅拌下加入第一步中间产品31.0kg，然后回流反应1小时，进行添馏蒸去苯，趁热过滤得到28.8kgC₁₂烷芳基酸性磷酸酯十八胺盐产品，P%（重）＝3.2，N%（重）＝2.1。

例4

用硫化烯烃极压剂、油性剂、抗磨损性、清净剂、抗泡剂加到溶剂精制N320矿物油中，再添加本发明产品得到SAE90双曲线齿轮油，可使顺利通过高扭矩低速台架试验（仿L-37试验）。

例5

用硫化烯烃极压剂和油性剂、防锈剂、抗泡剂加到溶剂精制N320矿物油中得到调合基础油，再添加本发明产品得到S-P型极压工业齿轮油，可以满足U.S.S224规格要求。

U.S.

项目 A B C S224

规格

调合基础油，%（重） 100.0 99.0 98.9

例2产品，%（重） 0 1.0 0

例1产品，%（重） 0 0 1.1

铜片腐蚀，ASTMD130，

100℃×3h 1B 1B 1B 1B

四球极压试验，GB3142-

82烧结负荷，kg 500 315 315 ≥250

综合磨损指数 64.9 50.8 49.8 ≥45

四球机长期磨损试验，

ASTMD2266，mm 0.51 0.28 0.35 ≤0.35

梯姆肯（TlmKen）极压试验，

ASTMD2782

通过负荷，lb 45 65 65 ≥60

FZG齿轮机试验，

DIN51354，

通过负荷，级 - - 12 ≥11

液相锈蚀试验，

ASTMD6654 - 无锈无锈无锈

抗氧化试验，ASTMD2893，

121℃×312h，

100℃运动粘度增长% - - 4.6 ≤6.0

抗乳化试验，ASTMD2711

总分离水，ml - 87.5 84.0 ≥80

乳化层，ml - 0.1 0 ≤2.0

例6

用增粘剂加入矿物油得到基础油，再加入抗氧剂、防锈剂、抗腐蚀剂、抗磨剂、抗泡剂等添加剂，然后加本发明产品得到液压导轨油，具有优良的限滑性能。

项目 20-1 20-2 40-1

基础油，%（重） 100 97.28 97.28

添加剂，%（重） 0 1.72 1.72

例3产品，%（重） 0 1.0 1.0

四球极压试验，

GB3142-82最大

无卡咬负荷，kg - 82 90

粘滑特性，静动摩擦系

数差值 0.12 0.062 0.051

Claims

1、一种齿轮油磷氮抗磨剂，其特征在于具有适当的烃基和理想的磷氮官能团结构。即由烃基酸性磷酸酯和有机胺类化合物生成酸性磷酸酯胺盐。

2、酸性磷酸酯胺盐由羟基化合物和五氧化二磷在溶剂存在下进行成酯反应。再和胺类化合物在溶剂存在下进行成盐反应而制得。产品元素含量比例为P∶N＝1～5∶1（重）;

3、据权项2所述方法，其特征在于单羟基化合物是C₄～C₂₀伯醇、仲醇、和烷基为C₄～C₂₀的烷基酚;

4、据2所述方法，其特征还在于胺类化合物是C₄～C₂₀脂肪族伯胺、仲胺、叔胺和酰胺，油酰胺;

5、据2所述方法，反应配比为：单羟基化合物：P₂O₅∶胺类化合物＝3∶1∶1-3（摩尔）;

6、据2所述方法，成酯反应和成盐反应温度为-20-100℃，时间分别为0.5-3小时;

7、据2所述方法，溶剂为苯，甲苯，二甲苯和汽油，用量为羟基化合物，P₂O₅和胺类化合物重量的0.5-2倍;

8、根据权项1所述，本发明产品在极压工业齿轮油、车辆齿轮油液压油、液压导轨油和导轨油中的用量为0.1-5.0%（重）。