CN102417850A - 可生物降解的难燃液压液组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可生物降解的难燃液压液组合物及其制备方法，该难燃液压液组合物包括重量比为100∶0.5～1.5∶0.05～2∶0.001～0.003的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂。与现有技术相比，由于本发明采用具有良好的润滑性、较好的粘度指数、较高的生物降解率、优良的高低温性能和良好的抗燃性的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯为基础油，因此，本发明制备的难燃液压液组合物具有良好的可生物降解性、较高的粘度指数和良好的抗燃性，可应用于高温液压***。

Description

可生物降解的难燃液压液组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑油技术领域，更具体地说，涉及一种可生物降解的难燃液压液组合物及其制备方法。

背景技术

在全世界使用的润滑剂中，除了一部分由机械正常消耗及部分回收再生利用和用作燃料外，其余都直接或间接地流入环境，严重污染着陆地、江河和湖泊，影响生态环境和生态平衡。近年来，由于润滑油造成的环境污染问题逐渐受到人们的普遍关注，因此，可生物降解的润滑油作为环境污染的控制措施得到了广泛的研究。

从20世纪90年代以来，以植物油为主要成分的“绿色”润滑剂已在西方发达国家的森林机械、水上机械和食品机械中获得了成功应用，并对西欧国家一些重要河流、湖泊的水污染控制和净化以及食品卫生状况的进一步改善起到了积极促进作用，例如ARAL公司、Mobil公司、BP公司等相继推出了一系列可生物降解的液压油。申请号为97194615.9的中国专利文献报道了一种可生物降解的源于甘油三酯和油溶性铜的润滑剂组合物，包括植物油甘油三酯润滑油和油溶性铜化合物。专利号为JP5-230490的日本专利文献公开了一种生物降解链条润滑油，其采用了80～98％的植物油作基础油，如菜籽油、大豆油、芝麻油、蓖麻油。

作为动力介质的液压液是液压传动技术的关键材料，也是工业润滑油耗量最大的三种重要油品之一，广泛应用于钢铁、煤炭、机械和矿山等行业。随着现代工业技术的进步，对液压液的性能要求愈来愈高，作为其重要主要系列的抗燃液压液也得到不断的完善和发展。公开号为CN 102010782A的中国专利文献报道了一种抗燃液压液组合物及其制备方法，该组合物包含以下重量百分比计的原料，30～40％的蒸馏水、30～40％的乙二醇，10～20％的增稠剂和5～25％的pH稳定剂。

本发明人考虑，提供一种可生物降解的难燃液压液组合物及其制备方法，该液压液组合物具有良好的可生物降解性、较高的粘度指数和良好的抗燃性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种可生物降解的难燃液压液组合物及其制备方法，该液压液组合物具有良好的可生物降解性、较高的粘度指数和良好的抗燃性。

本发明提供一种可生物降解的难燃液压液组合物，包括重量比为100∶0.5～1.5∶0.05～2∶0.001～0.003的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂。

优选的，所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯为三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯和季戊四醇油酸酯的一种或几种。

优选的，所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的粘度指数大于185，酸值为2.5～3.5mgKOH/g，羟值为7～25mgKOH/g，闪点高于290℃，倾点低于-18℃。

优选的，所述抗氧剂为烷基胺衍生物抗氧剂。

优选的，所述极压抗磨剂为磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、硫磷复合剂和含硫极压剂中的一种或几种。

优选的，所述抗泡剂为硅型抗泡剂或氟硅型抗泡剂。

优选的，还包括丙烯酸酯聚合物，所述丙烯酸酯聚合物与所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的重量比为0.5～1∶100。

优选的，还包括聚醚类破乳剂，所述聚醚类破乳剂与所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的重量比为0.005～0.02∶100。

相应的，本发明还提供一种可生物降解的难燃液压液组合物的制备方法，包括以下步骤：

将重量比为100∶0.5～1.5∶0.05～2∶0.001～0.003的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂混合，加热至110～120℃，冷却，得到可生物降解的难燃液压液组合物。

优选的，所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯为三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯和季戊四醇油酸酯中的一种或几种。

本发明提供一种可生物降解的难燃液压液组合物及其制备方法，该难燃液压液组合物包括重量比为100∶0.5～1.5∶0.05～2∶0.001～0.003的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂。与现有技术相比，由于本发明采用具有良好的润滑性、较好的粘度指数、较高的生物降解率、优良的高低温性能和良好的抗燃性的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯为基础油，因此，本发明制备的难燃液压液组合物具有良好的可生物降解性、较高的粘度指数和良好的抗燃性，可应用于高温液压***。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种可生物降解的难燃液压液组合物，包括重量比为100∶0.5～1.5∶0.05～2∶0.001～0.003的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂。所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯优选为三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯、新戊二醇油酸酯和季戊四醇油酸酯中的一种或几种，例如采用型号为B3302的三羟甲基丙烷油酸酯，型号为B3402的新戊二醇油酸酯和型号为B3502的季戊四醇油酸酯。

所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的粘度指数大于185，酸值为2.5～3.5mgKOH/g，羟值为7～25mgKOH/g，闪点高于290℃，倾点低于-18℃，以所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸分别为三羟甲基丙烷油酸酯和新戊二醇油酸酯为例，其满足的性能范围如表1所示。

表1本发明中新戊基多元醇的不饱和脂肪酸的性能范围

由于本发明采用具有良好的润滑性、较好的粘度指数、较高的生物降解率、优良的高低温性能和良好的抗燃性的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯为基础油，因此，本发明提供的难燃液压液组合物具有良好的可生物降解性、较高的粘度指数和良好的抗燃性。

按照本发明，所述抗氧剂优选为烷基胺衍生物抗氧剂，更优选采用含硫、磷的复合抗氧剂和氨型抗氧剂，最优选为H543和T534；所述极压抗磨剂优选为磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、硫磷复合剂和含硫极压剂中的一种或几种，更优选为含硫、磷的羟基化合物，最优选为L353；所述抗泡剂优选为硅型抗泡剂或氟硅型抗泡剂，更优选为氟硅油，最优选为RN150S。

所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂的重量比优选为100∶0.5～1.5∶1～2∶0.001～0.003，更优选为100∶0.5～1∶1～2∶0.001～0.003，最优选为100∶0.5～1∶1～2∶0.001～0.002。

本发明提供的可生物降解的难燃液压液组合物还优选包括丙烯酸酯聚合物，所述丙烯酸酯聚合物与所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的重量比优选为0.5～1∶100。在本发明中，所述丙烯酸酯聚合物作为增粘剂，具体型号优选为LZ7440S。此外，还包括聚醚类破乳剂，所述聚醚类破乳剂与所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的重量比优选为0.005～0.02∶100，更优选为0.01～0.02∶100。

相应的，本发明还提供一种可生物降解的难燃液压液组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将重量比为100∶0.5～1.5∶0.05～2∶0.001～0.003的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂混合，加热至110～120℃，冷却，得到可生物降解的难燃液压液组合物。

所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯为三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯和季戊四醇油酸酯的一种或几种。所述三羟甲基丙烷油酸酯可以采用本领域技术人员熟知的方法制备，优选按照如下方法制备：向反应釜中加入油酸、三羟甲基丙烷、活性炭和硫酸溶液，加热至200～230℃，反应8～10小时后冷却，得到三羟甲基丙烷油酸酯，所述三羟甲基丙烷与油酸的摩尔比为1∶2.55～3，更优选为1∶2.91。在三羟甲基丙烷油酸酯的过程中，以油酸、三羟甲基丙烷为反应原料，所述反应原料与活性炭的重量比优选为100∶0.5～0.8，更优选为100∶0.6～0.7；所述反应原料与硫酸的重量比优选为100∶0.05～0.75，更优选为100∶0.07～0.08。

此外，所述三羟甲基丙烷油酸酯还可以按照如下方法制备：向反应釜中加入油酸、三羟甲基丙烷、活性炭、硅酸钠溶液和草酸亚锡催化剂，加热至200～230℃，反应6～8小时后冷却，然后在120～150℃脱水反应，得到三羟甲基丙烷油酸酯，所述三羟甲基丙烷与油酸的摩尔比为1∶2.55～3，更优选为1∶2.91。在三羟甲基丙烷油酸酯的过程中，以油酸、三羟甲基丙烷为反应原料，所述反应原料与活性炭的重量比优选为100∶0.5～0.8，更优选为100∶0.6～0.7；所述反应原料与草酸亚锡催化剂的重量比为100∶0.01～0.03，更优选为100∶0.01～0.02；所述硅酸钠溶液的质量浓度为40～60％，更优选为50％。

本发明采用的新戊二醇油酸酯可以采用本领域技术人员熟知的方法制备，优选按照如下方法制备：向反应釜中加入油酸、新戊二醇、活性炭和硫酸溶液，加热至200～230℃，反应8～10小时后冷却，得到新戊二醇油酸酯，所述新戊二醇与油酸的摩尔比为1∶1.8～2，更优选为1∶1.96。在新戊二醇油酸酯的过程中，以油酸、新戊二醇为反应原料，所述反应原料与活性炭的重量比优选为100∶0.5～0.8，更优选为100∶0.6～0.7；所述反应原料与硫酸的重量比优选为100∶0.05～0.75，更优选为100∶0.07～0.08。

本发明采用的季戊四醇油酸酯可以采用本领域技术人员熟知的方法制备，优选按照如下方法制备：向反应釜中加入油酸、季戊四醇、活性炭和硫酸溶液，加热至200～230℃，反应8～10小时后冷却，得到季戊四醇油酸酯，所述季戊四醇与油酸的摩尔比为1∶3.8～4，更优选为1∶3.95。在季戊四醇油酸酯的过程中，以油酸、季戊四醇为反应原料，所述反应原料与活性炭的重量比优选为100∶0.5～0.8，更优选为100∶0.6～0.7；所述反应原料与硫酸的重量比优选为100∶0.05～0.75，更优选为100∶0.07～0.08。

本发明制备的难燃液压液组合物具有以下特点：A、闪点、燃点高，抗燃性好。B、粘度指数(VI)高、粘温性能好，从而该难燃液压液组合物受温度变化时，粘度相对变化小，有利于液压***处于较宽的环境温度下平稳操作。C、优良的润滑性能，从而减少了液压泵及部件的磨损，延长设备的使用寿命。D、易生物降解、不污染环境，对皮肤、眼睛无明显刺激和伤害，对水和土壤不会造成危害，不污染环境。E、使用温度范围宽，能满足苛刻条件下使用要求，适用于各种高速柱塞、齿轮泵、叶片泵等。F、稳定性好，使用寿命长，具有良好的热安定性、氧化安定性、抗腐性、剪切安定性和贮存安定性，能满足液压***长期工作要求，且油耗量小，从而减少了检修次数，降低了维修费用，综合经济效益高。

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例中采用的化学试剂均为市购，对采用的化学试剂的生产厂家并无限制。

实施例1

三羟甲基丙烷油酸酯的合成

向反应釜中依次加入摩尔比为1∶2.91的油酸和三羟甲基丙烷作为反应原料，然后加入活性炭，所述反应原料与活性炭的重量比优选为100∶0.6；

将质量浓度为15％的硫酸溶液加入上述反应釜中搅拌，将所述反应釜抽真空，然后加热至220℃，反应10小时后冷却至70℃，得到三羟甲基丙烷油酸酯，所述硫酸与所述反应原料的重量比为0.05∶100。

实施例2

三羟甲基丙烷油酸酯的合成

向反应釜中依次加入摩尔比为1∶2.91的油酸和三羟甲基丙烷作为反应原料，然后加入活性炭，所述反应原料与活性炭的重量比优选为100∶0.7；

将草酸亚锡催化剂加入上述反应釜中，所述反应原料与草酸亚锡催化剂的重量比为100∶0.02；

将所述反应釜抽真空，然后加热至220℃，反应8小时后冷却至70℃，加入质量浓度为50％的硅酸钠溶液，搅拌30分钟后在130℃脱水反应，过滤后得到三羟甲基丙烷油酸酯。

实施例3

新戊二醇油酸酯的合成

向反应釜中依次加入摩尔比为1∶1.96的油酸和新戊二醇作为反应原料，然后加入活性炭，所述反应原料与活性炭的重量比优选为100∶0.8；

将质量浓度为15％的硫酸溶液加入上述反应釜中搅拌，将所述反应釜抽真空，然后加热至200℃，反应10小时后冷却至70℃，得到新戊二醇油酸酯，所述硫酸与所述反应原料的重量比为0.05∶100。

实施例4

可生物降解液压油(32号)的调配

将100千克实施例3制备的牌号为B3402新戊二醇油酸酯用齿轮泵送入调配釜中，抽至真空度小于-0.08MPa、搅拌、加热至110～120℃，放空，取部分新戊二醇油酸酯溶解0.5千克牌号为H543的含硫、磷的复合抗氧剂、0.05千克牌号为L353的含硫、磷的羟基化合物、0.5千克牌号为T534的氨型抗氧剂、0.002千克牌号为RN150S的氟硅油、0.02千克牌号为H5157的聚醚型的化合物和0.01千克牌号为LZ5957的聚醚型的化合物，得到混合物；

将所混合物置于反应釜内，在0.01MPa下脱水处理2小时，降温到100℃以下，搅拌，用板框过滤机过滤后得到可生物降解的难燃液压液组合物。

实施例5

可生物降解液压油(46号)的调配

将80千克实施例1制备的牌号为B3302的三羟甲基丙烷油酸酯、20千克实施例3制备的牌号为B3402新戊二醇油酸酯用齿轮泵送入调配釜中，得到第一混合物，抽至真空度小于-0.08MPa、搅拌、加热至110～120℃，放空，取部分第一混合物溶解0.5千克牌号为H543的含硫、磷的复合抗氧剂、0.05千克牌号为L353的含硫、磷的羟基化合物、0.5千克牌号为T534的氨型抗氧剂、0.002千克牌号为RN150S的氟硅油、0.02千克牌号为H5157的聚醚型的化合物和0.01千克牌号为LZ5957的聚醚型的化合物，得到的第二混合物；

将所述第二混合物置于反应釜内，在0.01MPa下脱水处理2小时，降温到100℃以下，搅拌，用板框过滤机过滤后得到可生物降解的难燃液压液组合物。

实施例6

可生物降解液压油(68号)的调配

将100千克实施例2制备的牌号为B3302的三羟甲基丙烷油酸酯、0.8千克牌号为LZ7440S的丙烯酸酯聚合物用齿轮泵送入调配釜中，得到第一混合物，抽至真空度小于-0.08MPa、搅拌、加热至110～120℃，放空，取部分第一混合物溶解0.5千克牌号为H543的含硫、磷的复合抗氧剂、0.05千克牌号为L353的含硫、磷的羟基化合物、0.5千克牌号为T534的氨型抗氧剂、0.002千克牌号为RN150S的氟硅油、0.02千克牌号为H5157的聚醚型的化合物和0.01千克牌号为LZ5957的聚醚型的化合物，得到的第二混合物；

将所述第二混合物置于反应釜内，在0.01MPa下脱水处理2小时，降温到100℃以下，搅拌，用板框过滤机过滤后得到可生物降解的难燃液压液组合物。

实施例7

可生物降解液压油(100号)的调配

将100千克实施例1制备的牌号为B3502的季戊四醇油酸酯用齿轮泵送入调配釜中，抽至真空度小于-0.08MPa、搅拌、加热至110～120℃，放空，取部分季戊四醇油酸酯溶解0.8千克牌号为LZ7440S的丙烯酸酯聚合物、0.5千克牌号为H543的含硫、磷的复合抗氧剂、0.05千克牌号为L353的含硫、磷的羟基化合物、0.5千克牌号为T534的氨型抗氧剂、0.002千克牌号为RN150S的氟硅油、0.02千克牌号为H5157的聚醚型的化合物和0.01千克牌号为LZ5957的聚醚型的化合物，得到的混合物；

将所述混合物置于反应釜内，在0.01MPa下脱水处理2小时，降温到100℃以下，搅拌，用板框过滤机过滤后得到可生物降解的难燃液压液组合物。

分别对上述实施例4～7制备的难燃液压液组合物进行性能测定，结果如表2所示。

表2实施例4～7制备的难燃液压液组合物的性能结果

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种可生物降解的难燃液压液组合物，包括重量比为100∶0.5～1.5∶0.05～2∶0.001～0.003的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂。

2.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯为三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯和季戊四醇油酸酯的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的粘度指数大于185，酸值为2.5～3.5mgKOH/g，羟值为7～25mgKOH/g，闪点高于290℃，倾点低于-18℃。

4.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述抗氧剂为烷基胺衍生物抗氧剂。

5.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂为磷酸酯类化合物、亚磷酸酯类化合物、硫磷复合剂和含硫极压剂中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述抗泡剂为硅型抗泡剂或氟硅型抗泡剂。

7.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，还包括丙烯酸酯聚合物，所述丙烯酸酯聚合物与所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的重量比为0.5～1∶100。

8.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，还包括聚醚类破乳剂，所述聚醚类破乳剂与所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯的重量比为0.005～0.02∶100。

9.一种可生物降解的难燃液压液组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将重量比为100∶0.5～1.5∶0.05～2∶0.001～0.003的新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯、抗氧剂、极压抗磨剂和抗泡剂混合，加热至110～120℃，冷却，得到可生物降解的难燃液压液组合物。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述新戊基多元醇的不饱和脂肪酸酯为三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯和季戊四醇油酸酯中的一种或几种。