TWI526531B - High performance refrigeration lubricating oil composition - Google Patents

Description

高效能冷凍潤滑油組成物

本發明係關於一種冷凍潤滑油組成物，其包含由三季戊四醇(TriPE)、二季戊四醇(DiPE)、季戊四醇(PE)或其混合物與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物(polyol-ester(POE))，或由三季戊四醇(TriPE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物、由二季戊四醇(DiPE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物或季戊四醇(PE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物的混合物，該多元醇酯類產物(POE)具有下述性質：與冷媒(例如氫氟碳化物(HFC)冷媒、氫氟烯烴(HFO)冷媒等等)之互溶溫度低於-25℃(20%的多元醇酯類在冷媒中)，及在40℃之動黏度(kinematic viscosity)介於46~460cSt，且其在經相關壓縮機標準條件下測試之後顯示出較高工作黏度。

近年來為因應全球暖化之威脅，從京都議定書到哥本哈根協定，各國紛紛著手開始進行相關的減碳工作，因此碳排放法規日益嚴格。在製冷空調產業方面，除了須因應相關新型環保冷媒的使用規範與時程外，各壓縮機廠隨著能源短缺議題發酵及環保意識抬頭，亦對於製冷系統效率之提昇有與日俱增之需求。

評估製冷系統效率主要為能效比(COP：每1kW的電力，每小時能產出多少的冷凍能力kW)。COP值愈高表示以同樣的冷凍能力而言，所需要的電力愈少，運行成本也就愈低。

欲提高製冷設備之COP，主要可從兩個方向改善：(1)改善壓縮機設計：1. 變頻操作；2. 搭配合適馬達；3. 改良轉子齒型(提高面積利用係數、減少洩漏面積)；4. 採用高精度的加工設備、減少壓縮機的振動及噪音、提高壓縮機壽命；5. 使用高精度的機油過濾器、控制壓縮機的排氣間 隙、提高容積效率；6. 精準控制壓縮比、減少壓縮不足或壓縮過量的不當耗功；7. 提高油分離器攔油效率，將拋油量(oil carryover)控制在2%以內，能防止過量的冷凍油進入蒸發器(Evaporator)，進而增加熱傳效率，提高冷凍能力；和8. 改善壓縮機主要元件及閥類的壓力降(減少壓縮機所需之輸入功)；及(2)選用高效能冷凍潤滑油：冷凍潤滑油藉由增加氣密、潤滑軸承、減少噪音、帶走壓縮熱(冷卻)、降低油膜之摩擦係數、減少馬達耗功及清潔(溶解雜質及副產物，避免阻塞)而達成高效能。

藉由選用高效能冷凍潤滑油以提高COP，不論就成本考量或操作便利性考量，均較改善壓縮機設計更為方便簡單。

然而，冷凍潤滑油影響製冷系統之效率的最主要關鍵來自兩個部分：(1)蒸發器中之冷凍潤滑油與冷媒之互溶性(miscibility)及冷媒熱傳效率，和(2)壓縮機內部潤滑及密封效果。

選擇冷凍潤滑油之最優先考量為其與冷媒之互溶性(miscibility)，其所影響分成兩個層面：壓縮機回油考量及蒸發器熱傳效率。雖然通常在壓縮機出口設有 油分離器(Oil separator)，以防止冷凍潤滑油因拋油現象(Oil carryover)而導致過多冷凍潤滑油隨冷媒離開壓縮機而導致壓縮機內部冷凍潤滑油不足，進而發生壓縮機故障。但是，無可避免地，仍將有少許冷凍潤滑油離開壓縮機，最終隨冷媒進入蒸發器中。在蒸發器之低溫環境下，冷凍潤滑油與冷媒之互溶性將變差，若此時因互溶性不足而發生相分離狀況，將會導致冷凍潤滑油累積在蒸發器表面而無法回到壓縮機中，因而不但會影響蒸發器中之冷媒熱傳效率，更嚴重的是將導致壓縮機中冷凍潤滑油之量不足，導致壓縮機故障。

冷凍潤滑油之選擇除了上述之在蒸發器中與 冷媒之互溶性外，亦需考量冷凍潤滑油在壓縮機內部潤滑性及密封性。然而，影響潤滑性及密封性之最重要因素，便是冷凍潤滑油在壓縮機運轉條件下所具備之工作黏度。

從潤滑性考量：在高溫運轉時，當工作黏度 過低，容易造成機械部件在運轉時潤滑不足而致輸入之電能及機械功增加，降低COP；適度提高工作黏度，將提高機械部件之潤滑性，進而增加COP。

從密封性考量：在高溫運轉時，當工作黏度 過低，冷凍潤滑油對機械部件之密封效果將變差，容易造成冷媒在高溫高壓操作下發生洩漏，降低製冷能力，進而降低COP；若適度提高工作黏度，將提高機械部件之密封性，對COP之提昇將有助益。

從運轉阻力(Drag force)考量：在高溫運轉 時之黏度足夠潤滑的前提下，當工作溫度降低，黏度將逐漸提高，若黏度過高，運轉阻力愈大，將致輸入之電能及機械功增加，降低COP。

影響冷凍潤滑油與冷媒互溶性(miscibility)之因素主要係與冷凍潤滑油之極性及黏度有關。一般而言，冷凍潤滑油黏度愈高，極性愈差，互溶性也愈差。

影響冷凍潤滑油工作黏度的因素主要包含：(1)冷凍潤滑油之原始黏度，和(2)冷凍潤滑油之黏度指數(Viscosity Index,VI)：黏度指數愈高，黏度隨溫度變化程度愈小，及(3)在工作環境下，冷媒溶入冷凍潤滑油之比例高低決定所造成之黏度稀釋效果。當冷媒在壓縮機中溶入冷凍潤滑油比例愈高，工作黏度愈低。

一般而言，冷凍潤滑油黏度愈高，其與冷媒之互溶性愈差。在本發明中，藉由調整分子結構以改變極性，使反應而得之多元醇酯類產物和含彼之冷凍潤滑油組成物同時擁有下面兩種特性：優異的冷媒互溶性，和在運轉操作時具有較高的工作黏度，藉此對機械部件提供足夠的潤滑保護及充分的密封功能，並同時因與冷媒充分互溶，避免在蒸發器中因相分離而造成其無法回到壓縮機(下文稱為回油)中及熱傳降低之問題。

本新發明之多元醇酯類產物(POE)和含彼之冷凍潤滑油組成物需具備高黏度指數(VI)，以提供在高溫操作條件下有足夠的黏度保護，且在低溫操作條件下，黏度不至上升過多而導致運轉阻力過大，造成COP降低。

本發明之多元醇酯類產物(POE)和含彼之冷凍潤滑油組成物除了上述、「工作黏度」、「冷媒互溶性」及「黏度指數」外，亦必須符合其他針對冷凍潤滑油之嚴格需求，例如，封管熱氧化安定性測試、水解安定性、酸價、羥價、傾點、閃點、水分及介電強度等。

於本發明之冷凍潤滑油組成物中，多元醇酯類產物的含量介於50重量%至100重量%，較佳地為70重量%以上，更佳地為95重量%以上。

於本發明之冷凍潤滑油組成物中之多元醇酯類產物混合物中，三季戊四醇(TriPE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物可為0-100重量比，二季戊四醇(DiPE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物可為0-100重量比，季戊四醇(PE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物可為0-99重量比。

於本發明之冷凍潤滑油組成物中，可另外添 加一或多種選自由下列所組成之群組中的添加劑：酸捕捉劑、極壓添加劑(extreme pressure additive)、抗氧化劑或金屬鈍化劑。

本發明之冷凍潤滑油組成物可與其它種類的 合成冷凍潤滑油如烷基乙二醇化合物(PAG)、聚乙烯醚類化合物(PVE)混合使用。本發明之冷凍潤滑油組成物與其它種類的冷凍潤滑油之用量比可介於100：0和20：80，較佳為100：0和50：50。

本發明之冷凍潤滑油組成物適用於下述類型 冷媒：氫氟碳化物(HFC)冷媒(例如R134a、R410A、R404A、R407C)、氫氟烯烴(HFO)冷媒(例如R1234ze、R1234yf)，尤其適用於R134a或R410A。

本發明之冷凍潤滑油組成物與冷媒的用量比 可為99/1-1/99、更佳地為95/5-10/90的範圍。在製冷劑的量少於上述範圍的場合，發現冷凍能力降低，而在高於上述範圍的場合，潤滑性能降低。本發明之冷凍潤滑油組成物可用於各種冷凍壓縮機。

合成方法

本發明之多元醇酯類產物(POE)係由三季戊四醇(TriPE)、二季戊四醇(DiPE)、季戊四醇(PE)或其混合物與直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得，該多元醇酯類產物(POE)具有下述性質：與氫氟碳化物(HFC)冷媒、氫氟烯烴(HFO)冷媒之互溶溫 度低於-25℃(20%的多元醇酯類產物)，及在40℃之動黏度介於46~460cSt。

本發明之冷凍潤滑油組成物中所包含之C_4-20 脂肪酸，較佳為C_5-10脂肪酸，例如正戊酸、正己酸、正庚酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁酸、2-甲基己酸、2-乙基戊酸、2-乙基己酸、3,5,5-三甲基己酸或新癸酸等。

在本發明之多元醇酯類產物包含多元醇的所 有羥基未完全被酯化而得到的部分酯，亦可為所有羥基均被酯化而得到的完全酯，亦可為部分酯與完全酯的混合物，但較佳者為完全酯化之產物。

本發明之多元醇酯類產物(POE)之合成方法包含酯化步驟及純化步驟。

酯化步驟：將適量之一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸在觸媒存在(或無觸媒)之情況下與一、兩種或三種選自三季戊四醇、二季戊四醇或季戊四醇之多元醇反應。反應溫度視起始物及觸媒不同，約在150到250℃之間，較佳在180到240℃，更佳在200到230℃，反應至羥價低於10mgKOH/g以下，較佳5mgKOH/g以下，更佳3mgKOH/g以下。

常用的觸媒包括草酸亞錫、氧化亞錫、鈦酸四丁基酯、鈦酸三丙基酯或甲基磺酸等。

純化步驟：移除水分：藉由系統高度真空下乾燥，將水 分移除至50ppm以下。

移除剩餘酸：藉由加鹼(氫氧化鈉)中和及蒸餾，將多元醇酯類產物之酸價降至0.05mgKOH/g以下。

移除觸媒及雜質：藉由添加活性碳及過濾助劑(珍珠岩)，以過濾方式確實移除觸媒及雜質。

為防止因熱、侵入冷凍循環中之外部氣體或水分、或殘留於冷凍循環內之防鏽劑等殘渣物之影響而導致潤滑油氧化、劣化或分解成酸性成分進而腐蝕系統內部，可在冷凍油中添加酸捕捉劑。適合的酸捕捉劑為縮水甘油酯、縮水甘油醚及α-環氧烷烴等等。作為縮水甘油酯，可舉例碳數通常為3-30，較佳為4-24，更佳為6-16的直鏈狀、支鏈狀、環狀的飽和或不飽和脂肪族或芳香族羧酸之縮水甘油酯。可列舉如2-乙基己酸縮水甘油酯、3,5,5-三甲基己酸縮水甘油酯、癸酸縮水甘油酯、月桂酸縮水甘油酯、叔羧酸縮水甘油酯、肉豆蔻酸縮水甘油酯等。作為縮水甘油醚，可舉例碳數通常為3-30，較佳為4-24，更佳為6-16的直鏈狀、支鏈狀、環狀的飽和或不飽和脂肪族或芳香族之縮水甘油醚。可列舉如2-乙基己酸縮水甘油醚、異壬基縮水甘油醚、癸基縮水甘油醚、月桂酸縮水甘油醚、肉豆蔻酸縮水甘油醚等。作為α-環氧烷烴，可舉例碳數通常為4-50，較佳為4-24，更佳為6-16之α-環氧烷烴。酸捕捉劑的用量通常為0-2重量%，較佳地為0-1重量%。

為防止壓縮機滑動部分之金屬面的磨耗、提 高潤滑性和減少摩擦熱，可在冷凍油中添加極壓添加劑作為磨耗改善劑。適合之添加劑可為磷系極壓添加劑及硫系極壓添加劑。作為磷系極壓添加劑，可使用磷酸三酯及亞磷酸三酯。作為磷酸三酯，可列舉磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三(第三丁基苯基)酯、磷酸單苯基雙(第三丁基苯基)酯、磷酸二苯基(第三丁基苯基)酯等。作為亞磷酸三酯，可列舉亞磷酸三乙酯、亞磷酸三丁酯、亞磷酸三甲苯酯、亞磷酸三(壬基苯基)酯、亞磷酸三(乙基己基)酯、亞磷酸三癸酯、亞磷酸三月桂酯等。作為硫系極壓添加劑，可列舉硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化酯、硫化烯烃、硫代氨基甲酸酯類、硫萜烯類、二烷基硫代二丙酸酯類等。極壓添加劑的用量通常為0-4重量%，較佳地為0.2-2重量%。

為防止外部氣體進入冷凍循環系統中而導致 潤滑油氧化或劣化，較佳的是添加抗氧化劑，例如2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、2,6-二-第三丁基-4-乙基苯酚、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)等酚系抗氧化劑，或苯基-α-萘胺、N-N’-二苯基-對苯二胺等胺系抗氧化劑。抗氧化劑的用量通常為0-1重量%，較佳地為0-0.5重量%。

為能在金屬表面形成惰性保護膜或與金屬離子生成螯合物從而抑制金屬或其離子催化冷凍油品的氧化作用，可在冷凍油中添加金屬鈍化劑。適合的金屬鈍化劑 為甲基苯並三唑衍生物(Tolutriazole)、苯並三唑衍生物(Benzotriazole)、噻二唑衍生物(thiadiazde)等。金屬鈍化劑的用量通常為0-0.5重量%，較佳地為0-0.2重量%。

除了多元醇酯類產物(POE)外，聚伸烷基二 醇(polyalkylene glycol(PAG))及聚乙烯醚(Polyvinylether(PVE))亦常被用作為冷凍潤滑油。PAG為環氧丙烷(propylene oxide，PO)及/或環氧乙烷(ethylene oxide，EO)聚合物，藉由聚合分子量控制黏度，並由分子鏈封端(單封端或雙封端)控制其在冷媒中之互溶性。PAG與HFC有良好的互溶性、與橡塑膠材質有優異的相容性，且其擁有極高的黏度指數及優異低溫特性。PVE為具有側鏈醚基之聚合物。藉由調整聚合鏈長及高分子側鏈碳鏈長度，PVE與HFC具有良好互溶性，並同時具備優異耐水解性及優異的添加劑相溶性，

分析測試方法：封管熱氧化之安定性：根據ANSI/ASHRAE標準97-2007，將冷凍潤滑油及冷媒以1：1之重量比，置入耐壓玻璃管內，並放置標準金屬片(銅、鋁、不銹鋼)後密封之。再將耐壓玻璃管置於175℃烘箱內達14天，藉由觀察金屬片、冷凍潤滑油及冷媒於加熱前後變化情況，分析比較冷凍潤滑油在封管熱氧化下之安定性。

水解安定性：根據ASTM D-2619，將75g冷凍潤滑油與 25g水置於測試容器內，並放入測試標準銅片，於93℃加熱48小時，觀察測試前後之銅片及冷凍潤滑油的變化情況，以評估冷凍潤滑油水解安定性。

動黏度及黏度指數：根據ASTM-D 445，量測在40℃及100℃之動黏度，並依此兩種動黏度計算黏度指數。

密度：根據ASTM-D7042，量測冷凍潤滑油在15℃、40℃及100℃之密度。

閃點：根據ASTM-D92，量測冷凍潤滑油開口式閃點數值。

傾點：根據ASTM-D97，量測冷凍潤滑油低溫傾點之特性。

冷媒在冷凍油中之溶解度及混合物動黏度：將預定量的冷凍潤滑油及冷媒在低溫及高真空下，置入一壓力容器中，將混合物先加熱至100℃，再逐步降溫至0℃，在降溫整個過程中，監控混合物的溫度、壓力及動黏度，並取樣分析混合物中之冷媒及冷凍潤滑油實際組成。

將監測數據透過計算繪製成混合物之溶解度曲線及混合物之動黏度曲線。利用溶解度曲線及動黏度曲線，可以計算在特定的壓縮機操作條件下，混合物的實際動黏度及冷媒在冷凍油中之溶解度。

兩相分離溫度：根據ANSI/ASHRAE標準86-1994，將特定量的冷凍潤滑油及冷媒封入耐壓玻璃管內， 並將玻璃管置於低溫烘箱中，逐步降溫並觀測冷媒及冷凍潤滑油混合狀況。當出現白霧狀，最終至兩相分離之時，其溫度即為兩相分離溫度。

介電強度：根據ASTM D-877，來確定冷凍潤滑油中的任何不溶的分解產物，在所要求的反覆擊穿試驗之間的時間間隔內，量測介電強度。

水分量測：ASTM E-1064以Karl Fischer水分計測量。

酸價：根據ASTM D-974以0.05N KOH標準試液滴定之。

實施例1. TriPE+(iC9,MBA,nC5)

原料：三季戊四醇(TriPE)，和脂肪酸：isoC9(3,5,5-三甲基己酸)+MBA(2-甲基丁酸)+nC5(正戊酸)(重量%=25%：60%：15%)

添加劑：磷酸三甲酚酯1%、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

實施例2. 混合酯1

合成酯1：TriPE+neo10(新癸酸)+MBA，其中neo10：MBA=80：20(重量%)

合成酯2：二季戊四醇(DiPE)+MBA

混合酯1=合成酯1(重量%=45%)+合成酯2(重量%=55%)

添加劑：磷酸三甲酚酯1%、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

實施例3. 混合酯2

合成酯3：TriPE+iC9+MBA，其中iC9：MBA=25：75(重量%)

合成酯4：DiPE+MBA

混合酯2=合成酯3(重量%=50%)+合成酯4(重量%=50%)

添加劑：磷酸三甲酚酯1%、2,6-二-第三丁基-4-甲基 苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

實施例4. DiPE+(nC5+iC9)

原料：二季戊四醇(DiPE)，和脂肪酸：nC5(正戊酸)+isoC9(3,5,5-三甲基己酸)(重量%=25%：75%)

添加劑：磷酸三甲酚酯1%、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

實施例5. (TriPE+DiPE)+MBA

原料：三季戊四醇(TriPE)+二季戊四醇(DiPE)(重量%=57%：43%)和脂肪酸MBA(2-甲基丁酸)

添加劑：磷酸三甲酚酯1%、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

實施例6. 混合酯3

合成酯3：TriPE+iC9+MBA，其中iC9：MBA=25：75(重量%)

合成酯5：(PE+DPE)+(nC5+iC9)，其中

PE：DPE=92：8(重量%)

nC5：iC9=35：65(重量%)

混合酯3=合成酯3(重量%=70%)+合成酯5(重量%=30%)

添加劑：磷酸三甲酚酯1%、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

實施例7. DiPE+(nC5+iC9)

原料：二季戊四醇(DiPE)，和脂肪酸：nC5(正戊酸)+isoC9(3,5,5-三甲基己酸)(重量%=55%：45%)

添加劑：磷酸三甲酚酯1.5%、叔碳酸缩水甘油酯0.5%、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

實施例8. DiPE+(nC5+iC9)

原料：二季戊四醇(DiPE)，和脂肪酸：nC5(戊酸)+isoC9(3,5,5-三甲基己酸)(重量%=75%：25%)

添加劑：磷酸三甲酚酯1.5%、叔碳酸缩水甘油酯0.5%、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

實施例9. DiPE+nC5

原料：二季戊四醇(DiPE)，和脂肪酸：nC5(戊酸)

添加劑：磷酸三甲酚酯1.5%、叔碳酸缩水甘油酯0.5%、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚200ppm、甲基苯并三唑衍生物200ppm

基本物性：

比較例1. Lubrizol(CPI)：Solest 220

基本物性：

比較例2. Lubrizol(CPI)：Solest 120

基本物性：

比較例3. JX Nippon Oil：Ze-Gles RB68EP

基本物性：

本發明之冷凍潤滑油之基本性質：

水分是冷凍潤滑油最基本的要求。對POE類 潤滑油而言，高水分的存在容易導致在製冷系統中發生酯化之逆反應發生，而導致酯類裂解成酸類，進而降低冷凍潤滑油的安定性。而且在低溫操作時，過多的水分容易結冰，易造成系統損害及降低熱傳面積。本發明實施例1~9均以氮氣處理，確保水分符合一般POE冷凍潤滑油之規格。

酸價對製冷系統最主要之影響主要來自兩個 方面：過高酸價易加速裂解反應，且容易造成系統內部之金屬材質的腐蝕。本發明實施例1~9均經純化處理，確保酸價符合一般POE冷凍潤滑油之規格。

在易與電氣材質接觸的製冷系統中，介電強 度為評估冷凍潤滑油之基本重要參數。過低的介電強度容易導致運轉過程發生短路，而導致馬達燒毀。影響介電強度的主要因素除了冷凍潤滑油結構本身特性外，以反應後雜質的去除(包含殘留未反應之原料、觸媒等)尤為重要。本發明實施例1~9均經純化處理，確保介電強度符合一般POE冷凍潤滑油之規格。

一般而言，黏度愈高，與冷媒之互溶性愈 差。但從上表可發現，本發明中，實施例1~6之POE的動黏度從220cSt~400cSt，較比較例1~2之動黏度120~220cSt為高，但卻具有較比較例1~2更低的兩相分離溫度。

本發明實施例1~6之POE與冷媒之互溶性較 比較例1~2之市售商品更能滿足蒸發器回油及熱傳之要求，且因為黏度更高，更能提供壓縮機更佳的密封性保護，減少冷媒洩漏的可能性，使得壓縮機操作效率更高(尤其是針對螺桿式壓縮機)。

本發明實施例7~8之POE相較於比較例3之 市售商品，具有相同或更高黏度，且與R134a冷媒之互溶性明顯地更為優異，除了確保蒸發器回油無虞之外，更能提供壓縮機之密封保護、防止冷媒洩漏和提高操作效率。

家用空調常用之迴轉式壓縮機(Rotary compressor)常用R410A冷媒。一般而言，因為極性差異 較大，相同之多元醇酯類冷凍潤滑油與R410A冷媒之互溶性往往較R134a為差。但從上表之互溶性分析結果顯示，實施例7即使動黏度高達90cst(提供較佳密封性能)，其與R410A之互溶性仍較市售產品優異，而實施例8與R410A之互溶性同樣優異，但黏度較實施例7為低，著眼點在於降低運轉阻力(Drag force)

在螺桿式壓縮機中，具有ISO 220黏度等級 之冷凍潤滑油與R134a冷媒是常見的搭配組合。在表4之操作條件1~2下，比較本發明實施例4之POE與比較例1之市售商品可發現：雖然冷凍潤滑油原始動黏度同樣是220cSt，但是本發明實施例4之POE除了兩相分離溫度較佳之外，不論是在高負荷(high load)之操作條件1 下，或是在低負荷(Low load)之操作條件2下，實施例4之混合物動黏度均較高，確保潤滑油膜較厚，潤滑性較佳且密封良好。

本發明實施例7~8之POE除了兩相分離溫度 較佳外，不論是在高負荷(high load)之操作條件1下，或是在低負荷(Low load)之操作條件2下，實施例7~8之混合物動黏度均較比較例3之市售商品為高，確保潤滑油膜較厚，潤滑性較佳且密封良好。

家用空調常用之迴轉式壓縮機常用R410A冷 媒搭配ISO 68黏度等級之冷凍潤滑油。本發明實施例7~8之POE除了兩相分離溫度較佳外，不論是在高負荷之操作條件3下，或是在中低負荷之操作條件4及操作條件5下，實施例7~8之混合物動黏度均較比較例3之市售商品為高，確保潤滑油膜較厚，潤滑性較佳且密封良好。

測試方法：ANSI/ASHRAE標準97-2007

封管熱安定性比較(R410A)

測試方法：ANSI/ASHRAE標準97-2007

在製冷系統中，評估冷凍潤滑油安定性，最常用的為封管熱氧化安定性測試法。此法與一般評估潤滑油安定性方法之最大不同，在於其測試是處於高溫高壓冷媒環境下操作，可以加速鑑別冷凍潤滑油安定性之差異。熱氧化安定性愈差，容易造成系統阻塞、腐蝕及增加磨耗。

本發明實施例之POE不論是在R134a或R410A環境下，均保有優異熱氧化安定性。

水解安定性比較(ASTM D-2619)

雖然一般而言，製冷系統中接觸水分的機會微乎其微，但對大型製冷系統而言，仍有可能因操作疏忽而造成些許水分進入製冷系統。因此，提供耐水解冷凍潤滑油就變成重要的性質評估工具。

如上表，根據水解測試結果，本發明之POE具有良好的耐水解安定性。

Claims (13)

1. 一種冷凍潤滑油組成物，其包含由三季戊四醇(TriPE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物。
2. 一種冷凍潤滑油組成物，其包含如申請專利範圍第1項中所述之多元醇酯類產物與由二季戊四醇(DiPE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物的混合物，或與由二季戊四醇(DiPE)和季戊四醇(PE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物的混合物，其中如申請專利範圍第1項中所述之多元醇酯類產物的重量比為至少10%。
3. 一種冷凍潤滑油組成物，其包含由三季戊四醇(TriPE)和二季戊四醇(DiPE)與一或多種之直鏈或支鏈之飽和或不飽和C_4-20脂肪酸反應而得之多元醇酯類產物。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之冷凍潤滑油組成物，其中該多元醇酯類產物具有下述性質：與氫氟碳化物(HFC)冷媒、氫氟烯烴(HFO)冷媒之互溶溫度低於-25℃(20%的多元醇酯類產物在冷媒中)，及在40℃之動黏度(kinematic viscosity)介於46~460cSt。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之冷凍潤滑油組成物，其中該脂肪酸可為C_5-10脂肪酸。
6. 如申請專利範圍第5項之冷凍潤滑油組成物，其中 該脂肪酸包括正戊酸、新戊酸、正己酸、正庚酸、C_8-10之混合酸、2-甲基丁酸、2-乙基己酸、3,5,5-三甲基己酸、或新癸酸。
7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之冷凍潤滑油組成物，其另外包括極壓添加劑、金屬鈍化劑、酸捕捉劑、抗氧化劑、或其他合成冷凍潤滑油。
8. 如申請專利範圍第7項之冷凍潤滑油組成物，其中該其他合成冷凍潤滑油為聚伸烷基二醇(PAG)或聚乙烯醚(PVE)。
9. 如申請專利範圍第4項之冷凍潤滑油組成物，其中該冷媒包含氫氟碳化物(HFC)冷媒或氫氟烯烴(HFO)冷媒。
10. 如申請專利範圍第9項之冷凍潤滑油組成物，其中該氫氟碳化物(HFC)冷媒可為R134a、R410A、R404A或R407C，及該氫氟烯烴(HFO)冷媒可為R1234ze或R1234yf。
11. 如申請專利範圍第9項之冷凍潤滑油組成物，其中該冷媒為R134a或R410A。
12. 如申請專利範圍第7項之冷凍潤滑油組成物，其中該冷凍潤滑油組成物與冷媒的用量比可為99/1-1/99。
13. 如申請專利範圍第7項之冷凍潤滑油組成物，其中該極壓添加劑添加量為0-4重量%，該金屬鈍化劑0-0.5重量%，該酸捕捉劑0-2重量%，及該抗氧化劑0-1重量%。