TW201940681A - 基礎油及潤滑油 - Google Patents

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Abstract

一種基礎油，包含至少兩種單酯。每一種單酯是由單元醇與單羧酸所製得。其中，該單元醇為C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇，該單羧酸為C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸，且該等單酯是由同一種單羧酸所製得。本發明的基礎油能同時滿足低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高NPI特性。

Description

基礎油及潤滑油
本發明是有關於一種基礎油(base oil)及包含該基礎油的潤滑油(lubricant)，特別是指一種包含酯化合物的基礎油及包含該基礎油的潤滑油。
為了達到節能減碳的目地，未來車用引擎潤滑油需朝向符合國際潤滑劑標準化及認證委員會(ILSAC)所制定的GF-6規格。
為了更符合GF-6規格，潤滑油及其所包含的基礎油需同時滿足低黏度、低傾點(pour point；簡稱P.P.)、低Noack揮發損失(evaporation loss)及高非極性指數(non-polar index；簡稱NPI)的特性。其中，低傾點能使潤滑油在寒冷環境下無需利用額外的加熱設備來維持其流動性。此外，低Noack揮發損失能使潤滑油於高溫下不易揮發，且高非極性指數能降低潤滑油與金屬表面間的親和力，進一步能減少磨耗，達到節能減碳效果。
US 8,673,831 B2即公開一種包含單酯(monoester)的潤滑油，其單酯是由飽和支鏈脂肪族單元醇(saturated branched-chain aliphatic monohydric alcohol)與飽和直鏈脂肪族單羧酸(saturated straight-chain aliphatic monocarboxylic acid)所製得。然而，US 8,673,831 B2所涵蓋眾多可能的潤滑油中，仍存有無法同時滿足低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高非極性指數特性需求的潤滑油，由此也顯示，此前述美國專利公開案並未考量到上述所有特性需求。
因此，如何找到一種同時滿足低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高非極性指數特性需求的基礎油及包含該基礎油的潤滑油，成為目前急需解決的問題。
因此，本發明的第一目的，即在提供一種基礎油。
於是，本發明基礎油包含至少兩種單酯，每一種單酯是由單元醇與單羧酸所製得，其中，該單元醇為C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇，該單羧酸為C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸，且該等單酯是由同一種單羧酸所製得。
因此，本發明的第二目的，即在提供一種潤滑油。
於是，本發明潤滑油包含前述的基礎油。
本發明的功效在於：由於本發明的基礎油包含至少兩種由C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸所製得之單酯，且該等單酯是由同一種單羧酸所製得。因此，本發明的基礎油能同時滿足低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高NPI特性，進而能達到節能減碳的目的。
以下將就本發明內容進行詳細說明：
[ 基礎油 ]
本發明基礎油包含至少兩種單酯，每一種單酯是由單元醇與單羧酸所製得，其中，該單元醇為C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇，該單羧酸為C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸，且該等單酯是由同一種單羧酸所製得。
較佳地，每一種單酯是由單元醇與單羧酸經酯化反應所製得。該酯化反應的條件可為現有任何能使單元醇與單羧酸發生酯化反應並形成單酯的條件，例如該酯化反應可選擇地於觸媒的存在下進行酯化反應。更佳地，該酯化反應的溫度範圍為180~240℃。又更佳地，該酯化反應的溫度範圍為200~230℃。
較佳地，該單元醇為C20 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇。更佳地，該單元醇為C22 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇。又更佳地，該單元醇為C22 ~C28 飽和支鏈脂肪族單元醇。又更佳地，該單元醇為C24 ~C26 飽和支鏈脂肪族單元醇。
較佳地，該單元醇如下式(I)所示： 式(I)其中，R1 與R2 分別為C7 ~C17 烷基。
更佳地，R1 與R2 分別為C10 ~C17 烷基。又更佳地，R1 與R2 分別為C10 ~C13 烷基。又更佳地，R1 與R2 分別為C10 ~C17 直鏈烷基。又更佳地，R1 與R2 分別為C10 ~C13 直鏈烷基。在本發明的具體實施例中，該單元醇為異二十四醇(2-decyltetradecanol)或異二十六醇(2-undecyl pentadecanol)。
較佳地，該單羧酸為C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸。更佳地，該單羧酸為C5 ~C7 飽和直鏈脂肪族單羧酸。
較佳地，以該基礎油的總重為100 wt%計，每一種單酯的重量範圍為5~95 wt%。更佳地，每一種單酯的重量範圍為10~90 wt%。又更佳地，每一種單酯的重量範圍為30~70 wt%。
較佳地，本發明基礎油是由兩種單酯所組成，其中一種單酯是由C24 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得，另一種單酯是由C26 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得。更佳地，以該基礎油的總重為100 wt%計，該由C24 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得單酯之重量範圍為30~50 wt%，該由C26 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得單酯之重量範圍為50~70 wt%。又更佳地，以該基礎油的總重為100 wt%計，該由C24 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得單酯之重量範圍為35~45 wt%，該由C26 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得單酯之重量範圍為55~65 wt%。
較佳地，依據ASTM D445-18標準方法，本發明基礎油的100℃動黏度(kinematic viscosity；簡稱KVis)不高於5 cSt。更佳地，100℃動黏度不高於4.3 cSt。
較佳地，依據ASTM D97-17b標準方法，本發明基礎油的傾點(P.P.)不高於−30℃。更佳地，傾點不高於−40℃。
較佳地，本發明基礎油的Noack揮發損失(Noack)不高於9 wt%。更佳地，Noack揮發損失不高於8 wt%。
較佳地，本發明基礎油的非極性指數(NPI)不低於115。更佳地，非極性指數不低於130。
[ 潤滑油 ]
本發明的潤滑油包含前述的基礎油。
較佳地，本發明潤滑油還可包含其它添加劑，該添加劑例如但不限於是胺系抗氧化劑(aminic antioxidant；如Ciba IRGANOX L57)、磷酸三甲苯酯(tricresyl phosphate)、氯化石蠟(chlorinated paraffin)或前述的組合。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明，而不應被解釋為本發明實施的限制。
用於製備實施例1與比較例2~5、8之基礎油所包含單酯或三酯的單元醇與單羧酸，以及組成實施例1與比較例1~8之基礎油的單酯、雙酯或三酯分別整理於下表1中。 表1
實施例1與比較例1~8之基礎油的製備方法分別如下所述。
＜ 實施例 1 ＞
基礎油
混合由異二十四醇與庚酸(heptanoic acid)所製得的單酯(簡稱異二十四醇-C7)與由異二十六醇與庚酸所製得的單酯(簡稱異二十六醇-C7)，得到實施例1的基礎油。其中，以該基礎油的總重為100 wt%計，該由異二十四醇與庚酸所製得的單酯(異二十四醇-C7)之重量範圍為40 wt%，該由異二十六醇與庚酸所製得的單酯(異二十六醇-C7)之重量範圍為60 wt%。
＜ 比較例 1 、 6~7＞
基礎油
比較例1、6~7之基礎油分別是由表1中所列的單酯[異十三醇硬脂酸酯(isotridecyl stearate)]或雙酯[己二酸二異癸酯(diisodecyl adipate)或己二酸二異十三烷基酯(diisotridecyl adipate)]所組成。
＜ 比較例 2~5＞
基礎油
比較例2的基礎油是由異二十醇(2-octyldodecanol)與戊酸所製得的單酯(簡稱異二十醇-C5)所組成。比較例3的基礎油是由異二十醇與庚酸所製得的單酯(簡稱異二十醇-C7)所組成。比較例4的基礎油是由異二十四醇與庚酸所製得的單酯(簡稱異二十四醇-C7)所組成。比較例5的基礎油是由異二十八醇(2-dodecylhexadecanol)與庚酸所製得的單酯(簡稱異二十八醇-C7)所組成。
＜ 比較例 8＞
基礎油
混合由1,1,1-三羥甲基丙烷(‎1,1,1-trimethylolpropane)與辛酸(octanoic acid )所製得的三酯(簡稱三羥甲基丙烷-C8)與由1,1,1-三羥甲基丙烷與癸酸(decanoic acid )所製得的三酯(簡稱三羥甲基丙烷-C10) ，得到比較例8的基礎油。其中，以該基礎油的總重為100 wt%計，該由1,1,1-三羥甲基丙烷與辛酸所製得的三酯之重量為40 wt%，該由1,1,1-三羥甲基丙烷與癸酸所製得的三酯之重量為60 wt%。
＜ 基礎油的性質測試 ＞
A. 測試方法： a. 動黏度 (KVis) 與黏度指數 (viscosity index ；簡稱 V.I.) ： 依據ASTM D445-18標準方法，分別量測40˚C與100˚C的動黏度，並依據40˚C與100˚C的動黏度計算黏度指數。b. 閃火點 (flash point ；簡稱 F.P.) ： 依據ASTM D92-18標準方法，量測開口式閃火點數值。c. 傾點 (P.P.) ： 依據ASTM D97-17b標準方法，量測低溫傾點。d. Noack 揮發損失 (Noack) ： 以潤滑油揮發損失測試儀(Noack evaporation loss analyzer)量測Noack揮發損失。e. 非極性指數 (NPI) ： 同EP 0792334 B2中關於NPI的測試方法量測非極性指數。其中，NPI的計算方法如[公式A]所示。 [公式A] NPI=(總碳原子數×平均分子量)/(羧基數×100)
實施例1與比較例1~8分別經前述性質測試方法所得的結果，以及實施例1與比較例1~8所含有的單酯、雙酯或三酯整理於下表2中。 表2
B. 結果與討論：
包含兩種由C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得之單酯的基礎油(實施例1)會同時具有低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高NPI的特性。然而，相較於實施例1的基礎油，僅包含一種非由C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得之單酯(異十三醇硬脂酸酯)的基礎油(比較例1)的動黏度與傾點偏高，僅包含一種由C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸所製得之單酯的基礎油(比較例2~5)無法同時滿足低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高NPI特性(比較例2與3的Noack揮發損失偏高且NPI偏低、比較例4的傾點偏高、比較例5的動黏度與傾點偏高)，僅包含一種雙酯或兩種三酯的基礎油(比較例6~8)也無法同時滿足低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高NPI特性(比較例6的Noack揮發損失偏高且NPI偏低、比較例7~8的動黏度偏高且NPI偏低)。
因此，由前段說明可知，相較於僅包含一種非由C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸所製得之單酯的基礎油(比較例1)、僅包含一種由C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸所製得之單酯的基礎油(比較例2~5)，以及僅包含一種雙酯或兩種三酯的基礎油(比較例6~8)，本發明包含至少兩種由C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸所製得之單酯的基礎油(實施例1)能同時滿足低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高NPI特性。
綜上所述，由於本發明的基礎油包含至少兩種由C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇與C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸所製得之單酯，且該等單酯是由同一種單羧酸所製得。因此，本發明的基礎油能同時滿足低黏度、低傾點、低Noack揮發損失及高NPI特性，進而能達到節能減碳的目地，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
無

Claims (10)

  1. 一種基礎油，包含至少兩種單酯，每一種單酯是由單元醇與單羧酸所製得，其中，該單元醇為C16 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇，該單羧酸為C5 ~C10 飽和脂肪族單羧酸，且該等單酯是由同一種單羧酸所製得。
  2. 如請求項1所述的基礎油，其中，該單元醇為C20 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇。
  3. 如請求項2所述的基礎油，其中，該單元醇為C22 ~C36 飽和支鏈脂肪族單元醇。
  4. 如請求項1所述的基礎油，其中，該單元醇如下式(I)所示： 式(I)其中，R1 與R2 分別為C7 ~C17 烷基。
  5. 如請求項4所述的基礎油，其中，該式(I)的R1 與R2 分別為C10 ~C17 烷基。
  6. 如請求項5所述的基礎油，其中，該式(I)的R1 與R2 分別為C10 ~C13 烷基。
  7. 如請求項1至6中任一項所述的基礎油，其中，該單羧酸為C5 ~C10 飽和直鏈脂肪族單羧酸。
  8. 如請求項7所述的基礎油，其中，該單羧酸為C5 ~C7 飽和直鏈脂肪族單羧酸。
  9. 如請求項1至6中任一項所述的基礎油，其中，以該基礎油的總重為100 wt%計，每一種單酯的重量範圍為5~95 wt%。
  10. 一種潤滑油，包含如請求項1至9中任一項所述的基礎油。
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