CN103710114B - 一种合成车用齿轮油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及润滑油领域，特别公开了一种合成车用齿轮油及其制备方法。该合成车用齿轮油，包括如下重量百分比的组分制成：复合添加剂包4.0～13.0%、油溶性聚烷撑二醇70～90%，余量为基础油。本发明的有益效果是：组分合理，使用安全，能承受齿轮瞬间接触时的高温热氧化强度，并能及时带走热量，具有高清净性和分散性，能带走受热氧化或油品本身化学分解和聚合反应生成的各种沉淀物，保持齿面清洁，保证了齿轮油的抗磨性能，可用于在高速冲击负荷、高速低扭矩、低速高扭矩下操作的各种齿轮、各类汽车齿轮尤其是重负荷的双曲线及螺旋伞齿轮、油润滑万向节头及手动转向齿轮等的润滑。
Description
(一)技术领域
本发明涉及润滑油领域，特别涉及一种合成车用齿轮油及其制备方法。
(二)背景技术
齿轮传动装置的工作性能会受到扭矩和速度的限制，超过一定的扭矩和速度，齿轮便会出现各种形式的损坏：磨损、擦伤、点蚀或断裂等。齿轮大多数情况下是在混合润滑下运转，在启动、停车、低速重载以及冲击负荷条件下，主要是边界润滑；而在高速和负载不高时，主要是弹性液体动力润滑，但现有的车用齿轮油不能承受齿轮瞬间接触时的高温热氧化强度，无法保持齿面的清洁，齿轮油的分散性和抗磨性能差。
(三)发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种组分合理、使用安全、具有高清净性和分散性、能保持齿面清洁、抗磨性能好的合成车用齿轮油及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种合成车用齿轮油，包括如下重量百分比的组分制成：复合添加剂包4.0～13.0％、油溶性聚烷撑二醇70～90％，余量为基础油。
该合成车用齿轮油，还包括降凝剂0.1～0.5％。
所述复合添加剂包包括极压抗磨剂3.0～7.0％、摩擦改进剂0.5～3.0％、抗氧剂0.5～2.5％和防锈剂0.01～0.5％。
所述极压抗磨剂为有机硫化物极压抗磨剂、有机磷化物极压抗磨剂或有机氯化物极压抗磨剂，两金属表面的凹凸点互相啮合，产生局部高压、高温，活性硫化物、磷化物或氯化物与金属表面发生反应，生成剪切强度低的硫化、磷化或氯化金属固体保护膜，把两金属分开，起到防止滑动的金属表面磨损、擦伤甚至烧结的作用；所述摩擦改进剂为有机钼、有机硫或含磷摩擦改进剂，其含有的极性基团对金属表面有很强的亲和力，吸附在金属表面，形成一种类似缓冲垫的保护膜，防止金属直接接触，达到减少摩擦和磨损的目的；所述抗氧剂为无灰芳香胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂，抗氧化能力强，能抑制润滑油的氧化，减少沉淀、漆膜和油泥的生成，从而抑制润滑油黏度的增长；所述防锈剂为磺酸盐(磺酸钠、磺酸钙、磺酸镁、磺酸锌或磺酸钡等)、有机胺或杂环化合物，其在金属表面由于极性分子的偶极与金属表面发生静电吸引而形成物理吸附，或吸附的分子与金属起化学作用的化学吸附，能在金属表面形成紧密的分子保护层，防止锈蚀。
所述复合添加剂包还包括抗泡剂0.0001～0.01％。
所述抗泡剂为有机硅抗泡剂或复合型抗泡剂，以高度分散的胶体微粒形态吸附在泡沫的膜上，通过降低表面张力、扩张等方式，使膜变薄直至破裂，达到消泡的目的。
传统的聚醚基础油，是以环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷和四氢呋喃等为原料，在催化剂作用下，开环均聚或共聚制得的线型聚合物。本发明所述的油溶性聚烷撑二醇不是传统的环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)均聚共聚聚合物，而是通过嵌段聚合、无规共聚、反向嵌段制得的油溶性聚合物，具有以下优点：黏度等级广泛，黏度指数高，高低温性能优异，油膜强度高，吸附性好，具有出色的沉积控制和设备清洁性，不水解，使用安全，并在弹性体相容性、吸湿性等方面有突出表现，尤其通过烷氧基化化学技术，改善了传统聚醚基础油与其它基础油相溶性差的难题。油溶性聚烷撑二醇还具有高生物降解率，是一种优质的环保型基础油。
所述基础油为Ⅱ类基础油、Ⅲ类基础油、合成烃基础油或合成酯基础油，与油溶性聚烷撑二醇复配使用。
所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯，在低温时与油中的蜡形成共晶，改变其形状和尺寸，保持油的流动能力。
该合成车用齿轮油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将油溶性聚烷撑二醇和基础油混合，加热搅拌，恒温50～60℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入复合添加剂包，恒温50～60℃条件下继续搅拌1～2h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B在0.1MPa～0.2MPa压力下进行过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
该合成车用齿轮油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将油溶性聚烷撑二醇和基础油混合，加热搅拌，恒温50～60℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入复合添加剂包、降凝剂，恒温50～60℃条件下继续搅拌1～2h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B在0.1MPa～0.2MPa压力下进行过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
本发明合成车用齿轮油及其制备方法的有益效果是：选用优质油溶性聚烷撑二醇和各添加剂进行复配，组分合理，突出了极压抗磨性、氧化安定性、热安定性和防锈防腐蚀性，达到整体性能的平衡与统一，使用安全，能承受齿轮瞬间接触时的高温热氧化强度，并能及时带走热量，具有高清净性和分散性，能带走受热氧化或油品本身化学分解和聚合反应生成的各种沉淀物，保持齿面清洁，保证了齿轮油的抗磨性能，可用于在高速冲击负荷、高速低扭矩、低速高扭矩下操作的各种齿轮、各类汽车齿轮尤其是重负荷的双曲线及螺旋伞齿轮、油润滑万向节头及手动转向齿轮等的润滑。
(四)具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此，实施例中的制备方法均为常规制备方法，不再详述。
实施例1：(以100千克计，以下同)
该复合添加剂包，其中含硫27.5％、磷1.54％、氮0.9％。
该合成车用齿轮油的制备方法，采用如下步骤：
(1)将上述重量的油溶性聚烷撑二醇和合成酯基础油用齿轮泵泵入调和釡中，加热搅拌，恒温60℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入上述重量的复合添加剂包，恒温60℃条件下继续机械搅拌2h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B进行过滤，在0.2MPa压力下，经过有过滤袋装置的过滤器过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
实施例2：
该复合添加剂包，其中含硫36.1％、磷1.22％、氮2.5％。
该合成车用齿轮油的制备方法，采用如下步骤：
(1)将上述重量的油溶性聚烷撑二醇和合成酯基础油用齿轮泵泵入调和釡中，加热搅拌，恒温55℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入上述重量的复合添加剂包，恒温55℃条件下继续机械搅拌1.5h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B进行过滤，在0.15MPa压力下，经过有过滤袋装置的过滤器过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
实施例3：
该复合添加剂包，其中含硫36.5％、磷1.21％、氮0.9％。
该合成车用齿轮油的制备方法，采用如下步骤：
(1)将上述重量的油溶性聚烷撑二醇和合成烃基础油用齿轮泵泵入调和釡中，加热搅拌，恒温50℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入上述重量的复合添加剂包，恒温50℃条件下继续机械搅拌1h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B进行过滤，在0.1MPa压力下，经过有过滤袋装置的过滤器过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
实施例4：
该复合添加剂包，其中含硫23.6％、磷1.20％、氮1.14％。
该合成车用齿轮油的制备方法，采用如下步骤：
(1)将上述重量的油溶性聚烷撑二醇和Ⅲ类基础油用齿轮泵泵入调和釡中，加热搅拌，恒温55℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入上述重量的复合添加剂包、降凝剂(聚甲基丙烯酸酯)，恒温55℃条件下继续机械搅拌2h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B进行过滤，在0.15MPa压力下，经过有过滤袋装置的过滤器过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
实施例5：
该复合添加剂包，其中含硫26.2％、磷1.05％、氮1.44％。
该合成车用齿轮油的制备方法，采用如下步骤：
(1)将上述重量的油溶性聚烷撑二醇和Ⅱ类基础油用齿轮泵泵入调和釡中，加热搅拌，恒温60℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入上述重量的复合添加剂包、降凝剂(聚甲基丙烯酸酯)，恒温60℃条件下继续机械搅拌1.5h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B进行过滤，在0.2MPa压力下，经过有过滤袋装置的过滤器过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
实施例6：
该复合添加剂包，其中含硫22.8％、磷1.26％、氮1.24％。
该合成车用齿轮油的制备方法，采用如下步骤：
(1)将上述重量的油溶性聚烷撑二醇和Ⅲ类基础油用齿轮泵泵入调和釡中，加热搅拌，恒温55℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入上述重量的复合添加剂包、降凝剂(聚甲基丙烯酸酯)，恒温55℃条件下继续机械搅拌2h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B进行过滤，在0.15MPa压力下，经过有过滤袋装置的过滤器过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
本发明合成车用齿轮油，质量级别达到GL-5，黏度等级涉及70W-90、75W-90、80W-90、80W-140、85W-90、85W-140等6个，可用于在高速冲击负荷、高速低扭矩、低速高扭矩下操作的各种齿轮、各类汽车齿轮尤其是重负荷的双曲线及螺旋伞齿轮、油润滑万向节头及手动转向齿轮等的润滑。
与常规车用齿轮油相比，本发明合成车用齿轮油具有以下优点：
a)倾点(实验方法ASTM D97)，本发明合成车用齿轮油的倾点比常规车用齿轮油低15～30℃，更适应极端低温应用环境；
b)成沟点(实验方法SH/T0030)，本发明合成车用齿轮油比常规车用齿轮油降低10～30℃，极端低温应用环境下运转轻松自如；
c)开口闪点(实验方法ASTM D92)，本发明合成车用齿轮油的闪点比传统车用齿轮油高20～40℃，使用更加安全，挥发性更低；
d)黏度指数(实验方法ASTM D2270)，本发明合成车用齿轮油能提高20～40，黏温性能更好，高温黏度下降率降低15～30％，高温油膜保持性更好；
e)沉积控制和清净性能(实验方法ASTM D2893B)，本发明合成车用齿轮油极少产生沉积，酸值变化和黏度变化小，具有明显的清净性能；
f)水解安定性(实验方法ASTM D 2619)，本发明合成车用齿轮油在保留其它IV类和V类合成齿轮油性能的同时，改进了水解安定性，尤其同合成酯类车用齿轮油相比，水解安定性提高30～70％；
g)空气释放性(实验方法ASTM D3427)，本发明合成车用齿轮油的空气释放值比常规车用齿轮油低70～80％，可大大降低油品对齿轮设备的气穴腐蚀，减缓油品老化，延长油品使用寿命；
h)抗摩擦能力(实验方法SH/T0519)，本发明合成车用齿轮油比常规车用齿轮油摩擦率降低10～30％，能够在摩擦初期即提供薄膜，防止摩擦；
i)超长使用周期，本发明合成车用齿轮油的换油周期是常规车用齿轮油的1～5倍。
Claims (5)
1.一种合成车用齿轮油，其特征是：包括如下重量百分比的组分制成：复合添加剂包4.0～13.0％、油溶性聚烷撑二醇70～90％，余量为基础油；
所述复合添加剂包包括极压抗磨剂3.0～7.0％、摩擦改进剂0.5～3.0％、抗氧剂0.5～2.5％和防锈剂0.01～0.5％，抗泡剂0.0001～0.01％；所述极压抗磨剂为有机硫化物极压抗磨剂、有机磷化物极压抗磨剂或有机氯化物极压抗磨剂；所述摩擦改进剂为有机钼、有机硫或含磷摩擦改进剂；所述抗氧剂为无灰芳香胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂；所述防锈剂为磺酸盐、有机胺或杂环化合物；所述抗泡剂为有机硅抗泡剂或复合型抗泡剂；
所述油溶性聚烷撑二醇为通过嵌段聚合、无规共聚、反向嵌段制得的油溶性聚合物；
所述基础油为Ⅱ类基础油、Ⅲ类基础油、合成烃基础油或合成酯基础油。
2.根据权利要求1所述的一种合成车用齿轮油，其特征是：还包括降凝剂0.1～0.5％。
3.根据权利要求2所述的一种合成车用齿轮油，其特征是：所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯。
4.一种如权利要求1所述的合成车用齿轮油的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)将油溶性聚烷撑二醇和基础油混合，加热搅拌，恒温50～60℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入复合添加剂包，恒温50～60℃条件下继续搅拌1～2h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B在0.1MPa～0.2MPa压力下进行过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
5.一种如权利要求2所述的合成车用齿轮油的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)将油溶性聚烷撑二醇和基础油混合，加热搅拌，恒温50～60℃下混合均匀得混合油A；
(2)向步骤(1)制得的混合油A中加入复合添加剂包、降凝剂，恒温50～60℃条件下继续搅拌1～2h，制得混合油B；
(3)将步骤(2)制得的混合油B在0.1MPa～0.2MPa压力下进行过滤，即得清亮透明的合成车用齿轮油。
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