CN104560275B - 一种防锈剂组合物及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防锈剂组合物，由以下成分组成：苯并三氮唑类缓蚀剂、液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂以及可选的基础油。本发明还涉及所述防锈剂组合物的用途以及含有所述防锈剂组合物的食品级润滑油。本发明提供的防锈剂组合物与现有的食品级防锈添加剂相比，防锈性能更加突出，能有效改善现有防锈添加剂产品针对粘度级别较大的润滑油防锈蚀功能不足的现状，符合高标准的食品级要求，可作为一种有效的食品级润滑油添加剂。同时，原料来源广泛、制备过程简便，具有广阔的应用前景。

Description

一种防锈剂组合物及其用途

技术领域

本发明涉及润滑油添加剂领域，具体涉及一种食品级的防锈剂组合物及其用途，以及包含所述组合物的润滑油。

背景技术

随着各个国家对食品安全的高度重视，各个国家对食品安全都有明确的标准，尤以美国农业部（USDA）标准和美国国家科学基金会NSF/美国食品及药物管理局FDA标准在行业内公认的最具权威性。根据NSF将应用于食品加工业中的润滑剂分三类：H1表示作为偶然与食品发生接触的润滑剂；H2表示作为不会与食品接触的润滑剂；H3表示可溶解油。H1标准较H2标准更为严格，不仅要求润滑剂的所有组分是无毒的，而且要求所有组分和食品偶尔接触的时候也不会污染食品。

食品级润滑油被广泛应用于食品加工、饮料、医药、化工玩具制造等领域，是一种适用于食品加工、饮料、烟草及制药行业其产品可能与润滑油存在偶然接触场合，具有安全性兼有润滑性能。

通常情况下，润滑油在设备运行中都不可避免地会接触到水，特别是在食品加工行业，为了保持设备的清洁，经常会用水洗刷设备，从而增加了设备润滑部位与水接触的机会。同时，对于一些诸如饮料类含水的食品加工过程中，也都不可避免会引起设备润滑部位和水的接触。

水一旦进入设备（齿轮箱等），会造成设备的锈蚀，特别是当水中含有盐（NaCl）时，锈蚀现象更加严重。目前市售产品中，多数食品级齿轮油在防锈性能方面，对于蒸馏水的液相锈蚀有很好的防锈效果，但对于盐水或合成海水的液相锈蚀则防锈效果不佳。

防锈剂是保护铁、钢等金属材质不受腐蚀和锈蚀的化学物质，目前广泛应用于食品级润滑油的防锈剂主要是脂肪酸及脂肪酸酯。此类物质一定程度上能够防止蒸馏水对铁、钢等材质的锈蚀，但对于盐水、合成海水等锈蚀抑制效果却很差，特别是在粘度级别较大（≥150）的润滑油中使用时，防锈（合成海水）效果更差。

因此，开发一种既满足NSF H1认证要求、同时又能兼顾满足防锈蚀性能（盐水或合成海水）要求且适用于高粘度食品级润滑油的防锈剂组合物对于食品加工设备用油是非常重要的。

发明内容

为改善目前食品级润滑油在液相锈蚀（盐水、合成海水）防锈性能方面的缺陷，本发明的目的是提供一种既满足NSF H1认证要求、同时又能兼顾满足防锈蚀性能（盐水或合成海水）要求且适用于高粘度食品级润滑油的防锈剂组合物。

本发明的另一目的是提供一种所述防锈剂组合物的用途。

本发明的另一目的是提供一种含有所述防锈剂组合物的食品级润滑油。

本发明提供的防锈剂组合物按质量百分比由以下成分组成：

苯并三氮唑类缓蚀剂：2.50～20.00%；

液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂： 7.50～80.00%；

基础油：0～90.00%。

优选地，所述防锈剂组合物按质量百分比由以下成分组成：

苯并三氮唑类缓蚀剂：2.50～20.00%；

液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂： 10.00～80.00%；

基础油：0～87.50%。

更优选地，所述防锈剂组合物按质量百分比由以下成分组成：

苯并三氮唑类缓蚀剂：20.00%；

液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂： 80.00%。

其中，所述苯并三氮唑类缓蚀剂为下式（Ⅰ）所示N,N-二（2-乙基己基）-4-甲基-1H-苯并三氮唑基-1-甲基胺和下式（Ⅱ）所示N,N-二（2-乙基己基）-5-甲基-1H-苯并三氮唑基-1-甲基胺组成的混合物。

上述苯并三氮唑类缓蚀剂为现有的苯并三氮唑类缓蚀剂，包括但不限于RheinChemieRC8239、King IndustriesNF-200、R.T.Vanderbilt303等型号的缓蚀剂，或其他类似结构且已经获得NSF H1认证的苯并三氮唑类缓蚀剂。

其中，所述液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂为现有的液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂，包括但不限于R.T.Vanderbilt9123等型号的抗磨防锈剂，或其他类似结构但已经获得NSF H1认证的抗磨防锈剂。

优选地，所述液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂具有如下式（Ⅲ）所示结构：

其中，R为己基，R’为C11～C14的支链烷基。

其中，所述基础油为多元醇酯类合成基础油。所述基础油可以为现有的任意多元醇酯类合成基础油，包括但不限于CORDA3970等型号的合成基础油，或其他已经获得NSF H1认证的多元醇酯类合成基础油。将基础油添加至所述防锈剂组合物中，可使其余两种添加剂混合更加均匀。

本发明所述防锈剂组合物的制备方法为：将苯并三氮唑类缓蚀剂、液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂和可选的基础油按比例量加热搅拌均匀即可，加热温度一般控制在60-90℃。

本发明提供的防锈剂组合物可改善润滑油在抗液相锈蚀（蒸馏水、盐水或合成海水）方面的性能，因此，本发明还提供了上述技术方案任一项所述防锈剂组合物作为润滑油添加剂的用途。

优选地，所述润滑油为食品级工业齿轮油。

更优选地，所述食品级工业齿轮油为粘度级别为ISO VG150、ISO VG220或ISOVG320的工业齿轮油。

本发明还提供了一种食品级润滑油，所述润滑油按质量百分比包括0.25～2.00%的上述技术方案任一项所述防锈剂组合物。

本发明提供的防锈剂组合物中，苯并三氮唑类缓蚀剂可在铜、铁等基质表面特别是铜基质的表面形成有效而致密的分子膜从而达到防锈作用，能够显著提高油品对铜基质的保护。尽管苯并三氮唑类缓蚀剂也能有效防止铁基质在蒸馏水液相锈蚀中的锈蚀，但在盐水或合成海水的液相锈蚀方面、特别是用于粘度级别较大的润滑油时，其抗锈性能则相对不足。如果添加传统食品级润滑油的防锈剂如脂肪酸、脂肪酸酯等，那么液相锈蚀（盐水或合成海水）现象反而变得更加严重，这可能主要是由于传统防锈剂（脂肪酸、脂肪酸酯）与苯并三氮唑类缓蚀剂之间存在竞争吸附而引起的。液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂，如R.T.Vanderbilt9123等，也能够在金属表面形成稳定致密的分子膜，而且其与苯并三氮唑类缓蚀剂均属胺类添加剂，二者结合使用，不仅不会产生竞争吸附作用，同时还会带来协同增效作用，所得防锈剂组合物在对蒸馏水或盐水的液相锈蚀方面都能取得很好的防锈效果，能够满足高标准的食品级润滑油对锈蚀性能方面的要求。如果在上述两种添加剂中再加入一定量的基础油，二者的混合相容性更好，所取得的防锈性能也更好，还能有效节约制造成本。

本发明涉及的防锈剂组合物与现有的食品级防锈添加剂相比，在盐水或合成海水的抗锈蚀性能方面取得了明显的改善，防锈性能更加突出，还能有效改善现有防锈添加剂产品针对粘度级别较大的润滑油防锈蚀功能不足的现状，而且符合高标准的食品级要求，可作为一种有效的食品级润滑油添加剂。同时原料来源广泛、制备过程简便，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的试剂均为常规市售试剂，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

润滑油抗液相锈蚀性能（蒸馏水、合成海水）的评定方法如下：

本发明关于润滑油抗液相锈蚀性能（蒸馏水、合成海水）的评定方法按GB/T11143方法进行，即加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法。具体操作方法是将300mL润滑油试样和30mL蒸馏水（A）或合成海水（B）混合，把圆柱形的试验钢棒全部浸没在其中，在60℃下进行搅拌，试验周期24h。试验周期结束后观察试验钢棒锈蚀的痕迹和锈蚀程度。锈蚀的痕迹（面积）越小和锈蚀程度颜色越浅表示润滑油防锈蚀性能越好。

实施例1

将苯并三氮唑类缓蚀剂、液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂和基础油按照质量比20:80:0的比例混合，在70℃下，搅拌均匀，配成防锈剂组合物1，其中苯并三氮唑类缓蚀剂选用King IndustriesNF-200，液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂选用R.T.Vanderbilt9123。将得到的防锈剂组合物1按照0.25%（质量百分比）的量加入到一组润滑油配方（4.5%的Lubrizol4370FG以及余量的PAO100）中，测定该润滑油在水及合成海水存在下的抗液相锈蚀性能。

另外，对该润滑油配方在不添加添加剂的情况下以及分别加入King IndustriesNF-200和R.T.Vanderbilt9123的情况下所得的油品进行测定，其测试结果见表1。

表1防锈性能考察结果

从表1可看出，单独使用苯并三氮唑类缓蚀剂（King IndustriesNF-200）和液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂（R.T.Vanderbilt9123）时，A法试验结果为无锈，但B法分别为重锈和中锈，说明其防锈性能较差。而使用防锈剂组合物1后，油品通过液相锈蚀（A法、B法）试验，表明防锈剂组合物1具有较好的综合防锈性能。

应用试验

将防锈剂组合物1按照0.25%（质量百分比）的量加入并调整到ISO粘度级别分别为150、220、320的食品级工业齿轮油中，配方如表2所示，调合均匀后，分别测试各粘度级别润滑油的抗液相锈蚀性能。

抗液相锈蚀分析结果显示，不论A法还是B法，测试结果均为无锈，说明防锈剂组合物1能够有效防止锈蚀的发生，所得食品级齿轮油配方在防锈性能方面优于目前市售产品。

表2ISO各级别配方(w/w)

粘度级别	ISO VG150	ISO VG220	ISO VG320
				食品级齿轮油	99.75%	99.75%	99.75%
防锈剂组合物1	0.25%	0.25%	0.25%

实施例2

将苯并三氮唑类缓蚀剂、液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂和基础油按照质量比2.5:10:87.5的比例混合，在70℃下，搅拌均匀，配成防锈剂组合物2，其中苯并三氮唑类缓蚀剂选用King IndustriesNF-200，液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂选用R.T.Vanderbilt9123。将得到的防锈剂组合物2按照2.0%的量（质量百分比）加入到一组润滑油配方（4.5%的Lubrizol4370FG，余量的PAO100）中，测定该润滑油的抗液相锈蚀性能。

另外，对该润滑油配方在不添加任何防锈添加剂的情况下以及分别单独加入KingIndustriesNF-200和R.T.Vanderbilt9123的情况下所得的油品进行测定，其测试结果见表3。

表3防锈性能考察结果

从表3可看出，单独使用苯并三氮唑类缓蚀剂（King IndustriesNF-200）和液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂（R.T.Vanderbilt9123）时，A法试验结果为无锈，但B法分别为重锈和中锈。而使用防锈剂组合物2后，油品通过液相锈蚀（A法、B法）试验，表明防锈剂组合物2具有较好的综合防锈性能。

应用试验

将防锈剂组合物2按照2.0%的量加入并调整到ISO粘度级别分别为150、220、320的食品级齿轮油中，配方如表4所示，调合均匀后，分别测试各粘度级别润滑油的抗液相锈蚀性能。

抗液相锈蚀分析结果显示，不论A法还是B法，测试结果均为无锈，说明防锈剂组合物2能够有效防止锈蚀的发生，所得食品级齿轮油配方在防锈方面优于目前市售产品。

表4ISO各级别配方(w/w)

粘度级别	ISO VG150	ISO VG220	ISO VG320
				食品级齿轮油	98.0%	98.0%	98.0%
防锈剂组合物2	2.0%	2.0%	2.0%

实施例3

将苯并三氮唑类缓蚀剂、液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂和基础油按照质量比15:60:25的比例混合，在70℃下，搅拌均匀，配成防锈剂组合物3，其中苯并三氮唑类缓蚀剂选用King IndustriesNF-200，液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂选用R.T.Vanderbilt9123。将得到的防锈剂组合物3按照0.4%的量（质量百分比）加入到一组润滑油配方（4.5%的Lubrizol4370FG，余量的PAO100）中，测定该润滑油的抗液相锈蚀性能。

另外，对该润滑油配方在不添加任何防锈添加剂的情况下分别单独加入KingIndustriesNF-200和R.T.Vanderbilt9123的情况下所得的油品进行测定，其测试结果见表5。

表5防锈性能考察结果

从表5看出，单独使用苯并三氮唑类缓蚀剂（King IndustriesNF-200）和液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂（R.T.Vanderbilt9123）时，A法试验结果为无锈，但B法分别为重锈和中锈。而使用防锈剂组合物3后，油品通过液相锈蚀（A法、B法）试验，表明防锈剂组合物3具有较好的综合防锈性能。

应用试验

将防锈剂组合物3按照0.4%的量加入并调整到ISO粘度级别分别为150、220、320的食品级齿轮油中，配方如表6所示，调合均匀后，分别测试各粘度级别润滑油的抗液相锈蚀性能。

表6ISO各级别配方(w/w)

粘度级别	ISO VG150	ISO VG220	ISO VG320
				食品级齿轮油	99.60%	99.60%	99.60%
防锈剂组合物3	0.40%	0.40%	0.40%

抗液相锈蚀分析结果显示，不论A法还是B法，测试结果均为无锈，说明防锈剂组合物3能够有效防止锈蚀的发生，所得食品级齿轮油配方在防锈方面优于目前市售产品。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种防锈剂组合物，其特征在于，按质量百分比由以下成分组成：

苯并三氮唑类缓蚀剂：2.50～20.00％；

液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂：7.50～80.00％；

基础油：0～90.00％；

所述苯并三氮唑类缓蚀剂为下式(Ⅰ)所示N,N-二(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三氮唑基-1-甲基胺和下式(Ⅱ)所示N,N-二(2-乙基己基)-5-甲基-1H-苯并三氮唑基-1-甲基胺组成的混合物，

所述液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂具有如下式(Ⅲ)所示的结构：

其中，R为己基，R’为C11～C14的支链烷基；

所述基础油为多元醇酯类合成基础油。

2.根据权利要求1所述的防锈剂组合物，其特征在于，所述防锈剂组合物按质量百分比由以下成分组成：

苯并三氮唑类缓蚀剂：2.50～20.00％；

液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂：10.00～80.00％；

基础油：0～87.50％。

3.根据权利要求2所述的防锈剂组合物，其特征在于，所述防锈剂组合物按质量百分比由以下成分组成：

苯并三氮唑类缓蚀剂：20.00％；

液态磷酸烷基胺盐类抗磨防锈剂：80.00％。

4.权利要求1-3任一项所述防锈剂组合物作为润滑油添加剂的用途。

5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述润滑油为食品级工业齿轮油。

6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述食品级工业齿轮油为粘度级别为ISOVG 150、ISO VG220或ISO VG 320的工业齿轮油。

7.一种食品级润滑油，其特征在于，所述润滑油按质量百分比包括0.25～2.00％的权利要求1-3任一项所述防锈剂组合物。