CN105838484B - 高温链条油组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高温链条油组合物及其制备方法。本发明的高温链条油组合物包含：(a)合成酯类基础油；(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂；(c)油性剂；(d)粘度指数改进剂；(e)抗氧剂；(f)防腐蚀剂，其中，所述(a)合成酯类基础油为双季戊四醇酯和芳香酯的混合物。本发明的链条油组合物适于在高温下使用，具有优异的高温性能，高温下长时间工作无积碳残留，不滴落，并且本发明的高温链条油组合物的耐磨减磨性能、防腐蚀性能也优异，摩擦系数低，链条磨损小。此外，本发明的高温链条油组合物还具有低毒易分解、环境友好等特点。

Description

高温链条油组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温链条油组合物，具体涉及一种具有优良耐磨减磨性、低油泥、低蒸发损失和低结焦量的高温链条油组合物及其制备方法。
背景技术
链条是机械传动的重要部件，在工业诸多领域中有着广泛应用。链条油是链条使用的重要助剂，主要用于减小摩擦、保护链条与其他部件发生磨损，而且还具有防锈和缓冲作用。另外，高温链条油还需具有较好的耐热性能，在高温下起保护润滑链条的作用，主要用于纺织印染行业的热定型机、拉伸拉幅机和印花机、塑料薄膜行业的薄膜拉伸机和汽车制造行业的烤漆烘房等链条的润滑与防护。
目前行业内对高温链条油的研究主要集中在高温性能上，对润滑性能、耐磨减磨性能较少关注。例如，专利文献1公开了一种高温链条油及其制备方法，其利用双季戊四醇酯和芳香酯按比例混合，添加极压抗磨剂等制备出一种可在280℃的高温条件下使用、能明显减小高温结焦量的高温链条油。但是，专利文献1选用的极压抗磨剂主要是磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、磷酸酯等常规添加剂，抗磨性能一般，高温下易产生油泥，沉积物多。专利文献2公开了一种高温链条油组合物，其利用低粘度酯类油、高粘度复合酯、聚异丁烯增粘剂和常规磷酸三苯酯抗磨剂制备高温性能优异的高温链条油，蒸发损失可控制在1％以内，可在260℃以上的高温使用。然而，上述专利文献主要研究了如何通过改变基础油种类和配比来改善高温性能，但在抗磨剂选用上几乎没有创新，抗磨性能也未有突破。
现有技术文献
专利文献1：中国专利申请CN101117609A
专利文献2：中国专利申请CN101240219A
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种与现有技术都不同的高温链条油组合物及其制备方法。本发明的链条油组合物适于在高温下使用，不仅具有超强的高温性能，还具有优异的耐磨减磨性能、防腐蚀性能，并且具有较低的摩擦系数，可确保机器运作更安全可靠，综合性能更加优异。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明提供一种高温链条油组合物，包含：(a)合成酯类基础油；(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂；(c)油性剂；(d)粘度指数改进剂；(e)抗氧剂；(f)防腐蚀剂，其中，所述(a)合成酯类基础油为双季戊四醇酯和芳香酯的混合物。
在本发明的高温链条油组合物中，所述双季戊四醇酯和芳香酯的质量比为1:4～4:1，优选为1:3～3:1。
在本发明的高温链条油组合物中，所述(a)合成酯类基础油在40℃下的运动粘度为50～400mm2/s。
在本发明的高温链条油组合物中，所述(c)油性剂为脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、胺类、酰胺类、有机硫化合物中的至少一种，所述(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂与所述(c)油性剂的质量比为5:1～1:5，优选为4:1～1:1。
在本发明的高温链条油组合物中，所述(d)粘度指数改进剂为高粘度复合酯类油、聚异丁烯、苯乙烯-异戊二烯共聚物、乙烯丙烯聚合物、聚异戊二烯共聚物中的至少一种。
在本发明的高温链条油组合物中，所述(d)粘度指数改进剂的粘度指数在200以上。
在本发明的高温链条油组合物中，所述(e)抗氧剂包括胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或者它们的混合物。
在本发明的高温链条油组合物中，所述(f)防腐蚀剂包括羧酸衍生物或羧酸酯衍生物。
在本发明的高温链条油组合物中，以链条油组合物总质量为100％计算，所述(a)合成酯类基础油的含量为85～98质量％，优选90～95质量％；所述(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂的含量为0.1～3质量％，优选0.2～1.5质量％；所述(c)油性剂的含量为0.1～2质量％，优选0.3～1质量％；所述(d)粘度指数改进剂的含量为1～10质量％，优选3～8质量％；所述(e)抗氧剂的含量为0.1～2质量％，优选0.3～1.5质量％；所述(f)防腐蚀剂的含量为0.01～0.5质量％，优选0.03～0.1质量％。
本发明还提供一种上述高温链条油组合物的制备方法，包含以下步骤：将各组分混合搅拌均匀，得到所述高温链条油组合物。
发明的效果
本发明的高温链条油组合物的高温性能和耐磨减磨性能均优异，高温下长时间工作无积碳残留，不滴落，可有效降低润滑油消耗，减小链条磨损。此外，本发明的高温链条油组合物还具有低毒易分解、环境友好等特点。
具体地，本发明的高温链条油组合物具有以下优势：
(1)本发明所选用的烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂具有十分突出的抗磨耐磨性，这一特性是国内外任何添加剂都无法比拟的，相对于普通抗磨剂，烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂在同等条件下可使链条油组合物的四球试验最大无卡咬负荷PB值增大4个等级以上。
(2)本发明充分利用烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂和油性剂的抗磨润滑协同作用及配伍性，即使在较小的添加剂量下，也可保证链条油组合物具有优异的耐摩擦性能和润滑性能，同时还可降低油品高温油泥和沉积物生成量。另外，通过进一步使烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂与油性剂的质量比在一定范围内，链条油组合物的最大无卡咬负荷PB值可达160kg以上，磨斑直径可在0.32mm以下，抗磨润滑性能十分优异。
(3)高温链条油的工作温度基本都在200℃以上，如果油品粘度指数偏低，此高温下的粘度就会明显降低，进而导致油品粘附性变差，容易流淌掉，使链条出现干磨现象。本发明选用的高粘度指数的粘度指数改进剂可使链条油组合物的粘度指数提升10以上，有效改善油品粘附性，使油能够牢牢的粘附在摩擦表面，减小脱落的机会。
(4)双季戊四醇酯是各类酯类油中高温性能最好的，蒸发损失和结焦少，残炭低。芳香酯具备良好的高温抗氧化性能，与添加剂有很好的相容性，成本低廉。本发明通过选用双季戊四醇酯饱和芳香酯作为基础油，能够使高温链条油组合物呈现出良好的高温性、粘温性、低结焦、无油泥、低蒸发损失等特点，并且这两种酯类油都十分适宜用做链条油的基础油，性价比高，容易工业化生产推广。
具体实施方式
以下，针对本发明进行详细说明。
<(a)合成酯类基础油>
本发明的合成酯类基础油为双季戊四醇酯和芳香酯的混合物。作为芳香酯，例如可例举出偏苯三酸酯、邻苯二甲酸双酯等。以链条油组合物总质量为100％计算，合成酯基础油的含量为85～98质量％，优选90～95质量％。
在本发明中，双季戊四醇酯和芳香酯的质量比为1:4～4:1，优选为1:3～3:1。
本发明的合成酯类基础油在40℃下的运动粘度为50～400mm2/s，优选100～380mm2/s。用于此处的40℃运动粘度指根据GB/T265-1988测定的40℃运动粘度。如果合成酯类基础油的40℃下的运动粘度超过400mm2/s，将会影响链条油组合物的渗透性和喷射性能，无法对链条进行充分润滑；如果40℃下的运动粘度低于50mm2/s，则所得链条油组合物在润滑位点的润滑性差，并且蒸发损失较大。
本发明所选用的双季戊四醇酯是目前高温性能最好的基础油，具有较低的蒸发损失和残碳，不易结焦。芳香酯因具备芳香环结构，能表现出较好的高温抗氧化性能，同时还可增加与添加剂的相容性，且成本低廉。本发明通过将双季戊四醇酯和芳香酯共混，可以充分发挥两者优势，制备出综合性能优异的高温链条油组合物。
<(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂>
在本发明中，对于烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂没有特别的限制，可以使用合成的物质，也可以使用市售的物质。作为合成烷氧基磷酸盐的方法，没有特别的限定，例如可以通过以下方式制备：将低碳醇与三氯氧磷反应制得烷基磷酸，再将所得的烷基磷酸与胺反应，得到烷氧基磷酸盐。作为市售品的例子，例如可以使用沈阳华仑油品化学有限公司制造的P120磷之星极压抗磨剂。
在本发明中，通过使用烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂作为极压抗磨剂，大大提高了链条油组合物的抗磨耐磨性能，相对于其他普通抗磨剂，烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂在同等条件下可使四球试验最大无卡咬负荷PB值大幅提高，并且还可进一步降低磨斑直径。
以链条油组合物总质量为100％计算，烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂的含量为0.1～3质量％，优选0.2～1.5质量％。如果烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂的含量小于0.1质量％，则高温链条油组合物不能提供所需的极压抗磨性能，无法实现链条在重负荷工况下的安全可靠运行；如果烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂的含量大于3质量％，链条油组合物的极压抗磨性能不会有较大幅度的提升，并且还会影响到链条油组合物的综合性能。
<(c)油性剂>
所述油性剂为脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、胺类、酰胺类、有机硫化合物中的至少一种，例如可例举出：硫化棉籽油、硫化烯烃棉籽油、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、月桂基胺、肉豆蔻基胺、棕榈胺、硬脂胺、油胺、油酸三己醇胺、月桂醇、肉豆蔻醇、棕榈醇、硬脂醇、油醇、月桂酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、膦酸酯、油酸乙二醇酯、油酸丁酯、磷酸酯、油酸环氧酯、二聚酸乙二醇酯、月桂酰胺、肉豆蔻酰胺、棕榈酰胺、硬脂酰胺、油酰胺等，优选为硫化棉籽油、油酸乙二醇酯和硫化烯烃棉籽油中的至少一种，更优选为硫化烯烃棉籽油。
以链条油组合物总质量为100％计算，油性剂的含量为0.1～2质量％，优选0.3～1质量％。油性剂的含量小于0.1质量％，则无法体现出较好的油性和减磨性能，油性剂的含量大于2质量％，会影响油品分水性能。
另外，本发明的油性剂与上述烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂之间具有优异的抗磨协同作用和配伍性，不仅可以使抗磨耐磨性能进一步提升，还能保证链条油组合物具有优异的润滑性能，实现降低能源消耗的目的。
在本发明中，烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂与油性剂的质量比为5:1～1:5，优选为4:1～1:1。
<(d)粘度指数改进剂>
本发明中使用的粘度指数改进剂为高粘度复合酯类油、聚异丁烯、苯乙烯-异戊二烯共聚物、乙烯丙烯聚合物、聚异戊二烯共聚物中的至少一种，优选为高粘度复合酯类油或苯乙烯-异戊二烯共聚物。
本发明的粘度指数改进剂的粘度指数在200以上，优选在250以上。粘度指数在上述范围内时，可使链条油组合物的粘度指数大幅提升，有效改善油品粘附性，使油能够牢牢的粘附在摩擦表面，减小脱落的机会。粘度指数低于200，则不能有效提高链条油组合物的粘温性能，导致油品粘附性变差，容易流淌掉，使链条出现干磨现象。此处所指的粘度指数表示根据GB/T1995-1998测量的粘度指数。
以链条油组合物总质量为100％计算，粘度指数改进剂的含量为1～10质量％，优选3～8质量％。粘度指数改进剂的含量小于1质量％时，对链条油组合物的粘温性能改善效果差；粘度指数改进剂含量大于10质量％时，则会导致粘度过高，影响链条油组合物的渗透性。
<(e)抗氧剂>
本发明的链条油组合物包含抗氧剂作为组分(e)，所述抗氧剂包括胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或者它们的混合物。具体地，所述抗氧剂包括对,对-二辛基二苯胺、烷基化苯基-α-萘胺、高分子硫醚酚类中的至少一种。以上种类的抗氧剂具有较高的高温性能，可以在200℃以上温度更好地发挥作用。
<(f)防腐蚀剂>
本发明的链条油组合物包括防腐蚀剂，其可在链条金属表面发生化学反应形成一层化学膜，有效防止金属与氧气和水分的直接接触，从而有效地防止链条腐蚀，延长链条的寿命。
在本发明中，所述防腐蚀剂包括羧酸衍生物或羧酸酯衍生物，例如优选为十二烯基丁二酸、烯基丁二酸酯等。
除了上述组分外，本发明的高温链条油组合物还可以在不对上述各组分产生影响的范围内，加入其他常用的添加剂。
另外，本发明还提供一种高温链条油组合物的制备方法，包括以下步骤：将各组分按照上述比例称量、混合搅拌均匀。
优选地，所述方法包括以下步骤：将合成酯类基础油、粘度指数改进剂、抗氧剂、烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂、油性剂、防腐剂按照所述比例称量，加入到容器中，在50～60℃下搅拌均匀，得到高温链条油组合物。
以下提供本发明的实施例，其仅用于解释和说明的目的，并不限制本发明。在实施例中，“份”是指“质量份”。
实施例1
将69份双季戊四醇酯DIPE-3(聊城瑞捷化学有限公司制造)、23.5份偏苯三酸酯Emkarate1938(Croda Chemical Company制造)和4.9份粘度指数改进剂Priolube 3986(粘度指数为278，Croda Chemical Company制造)加入到200ml烧杯中，然后依次加入1份对,对-二辛基二苯胺抗氧剂Irganox L01(Basf Chemical Company制造)、1份P120磷之星极压抗磨剂(沈阳华仑油品化学有限公司制造)、0.5份油性剂硫化烯烃棉籽油T405A(锦州康泰润滑油添加剂有限公司制造)和0.1份防腐蚀剂烯基丁二酸酯IrganoxL12(Basf ChemicalCompany制造)，在60℃下搅拌至均匀透明，得到高温链条油组合物I。
实施例2
将59份双季戊四醇酯DIPE-2(聊城瑞捷化学有限公司制造)、35份偏苯三酸酯Emkarate1938(Croda Chemical Company制造)和4份粘度指数改进剂Priolube 3986(粘度指数为278，Croda Chemical Company制造)加入到200ml烧杯中，然后依次加入0.4份含硫醚基的高分子量酚类抗氧剂Irganox L115(Basf Chemical Company制造)、0.8份P120磷之星极压抗磨剂(沈阳华仑油品化学有限公司制造)、0.7份油性剂硫化烯烃棉籽油T405A(锦州康泰润滑油添加剂有限公司制造)和0.1份防腐蚀剂烯基丁二酸酯IrganoxL12(BasfChemical Company制造)，在60℃下搅拌至均匀透明，得高温链条油组合物II。
对比例1
除了将实施例1中的P120磷之星极压抗磨剂替换为磷酸三甲酚酯T306(锦州康泰润滑油添加剂有限公司制造)外，按与实施例1相同的方法，制备链条油组合物III。
对比例2
除了将实施例1中的油性剂硫化烯烃棉籽油T405A替换为P120磷之星极压抗磨剂外，按与实施例1相同的方法，制备链条油组合物IV。
对比例3
除了将实施例1中的粘度指数改进剂Priolube 3986替换为双季戊四醇酯DIPE-3外，按与实施例1相同的方法，制备链条油组合物V。
对比例4
除了将实施例1中的基础油双季戊四醇酯DIPE-3替换为饱和多元醇酯SDYZ-17(南京威尔生物化学有限公司制造)，将偏苯三酸酯Emkarate1938替换为饱和多元醇酯Priolube3987(Croda Chemical Company制造)外，按与实施例1相同的方法，制备链条油组合物VI。
表1列出了上述链条油组合物I～VI的性能测试数据。
表1
Figure BDA0000964497840000091
由表1可见，本发明的高温链条油组合物的最大无卡咬负荷PB值高，磨斑直径小，抗磨耐磨性能显著，而且油品低结焦、无油泥、蒸发损失小，高温性能优异。
相对于添加常规抗磨剂磷酸三甲酚酯T306的对比例1，添加P120磷之星极压抗磨剂的实施例1的最大无卡咬负荷PB值达到161kg，相对于对比例1提高了4个等级，磨斑直径为0.3mm，远小于对比例1中的磨斑直径0.45mm。
由对比例2和实施例1的对比可见，通过将烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂和油性剂复配使用，表现出了抗磨耐磨协同作用，抗磨耐磨性能进一步提高。
在对比例3中，将粘度指数改进剂替换为双季戊四醇酯DIPE-3之后，链条油组合物的粘度指数大幅度下降，粘温性能变差。此外，磨斑直径也有增大趋势，由此可见，本发明的粘度指数改进剂还具有一定的抗磨作用。
对比例4选用饱和多元醇酯作为基础油，虽然粘度指数呈现增加，但蒸发损失、油品结焦趋向也显著增大，油品的高温性能下降，使用寿命缩短，综合性能差于实施例1。

Claims (9)

1.一种高温链条油组合物，包含：(a)合成酯类基础油；(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂；(c)油性剂；(d)粘度指数改进剂；(e)抗氧剂；(f)防腐蚀剂，
其中，所述(a)合成酯类基础油为双季戊四醇酯和芳香酯的混合物，
以链条油组合物总质量为100％计算，所述(a)合成酯类基础油的含量为85～98质量％；所述(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂的含量为0.1～3质量％；所述(c)油性剂的含量为0.1～2质量％；所述(d)粘度指数改进剂的含量为1～10质量％；所述(e)抗氧剂的含量为0.1～2质量％；所述(f)防腐蚀剂的含量为0.01～0.5质量％；
所述(c)油性剂为有机硫化合物，所述(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂与所述(c)油性剂的质量比为5:1～1:5；
所述(d)粘度指数改进剂为高粘度复合酯类油；
所述(d)粘度指数改进剂的粘度指数在200以上。
2.根据权利要求1所述的高温链条油组合物，其特征在于，所述双季戊四醇酯和芳香酯的质量比为1:4～4:1。
3.根据权利要求2所述的高温链条油组合物，其特征在于，所述双季戊四醇酯和芳香酯的质量比为1:3～3:1。
4.根据权利要求1～3任一项所述的高温链条油组合物，其特征在于，所述(a)合成酯类基础油在40℃下的运动粘度为50～400mm2/s。
5.根据权利要求1～3任一项所述的高温链条油组合物，其特征在于，所述(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂与所述(c)油性剂的质量比为4:1～1:1。
6.根据权利要求1～3任一项所述的高温链条油组合物，其特征在于，所述(e)抗氧剂包括胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或者它们的混合物。
7.根据权利要求1～3任一项所述的高温链条油组合物，其特征在于，所述(f)防腐蚀剂包括羧酸衍生物或羧酸酯衍生物。
8.根据权利要求1所述的高温链条油组合物，其特征在于，以链条油组合物总质量为100％计算，所述(a)合成酯类基础油的含量为90～95质量％；所述(b)烷氧基磷酸盐类极压抗磨剂的含量为0.2～1.5质量％；所述(c)油性剂的含量为0.3～1质量％；所述(d)粘度指数改进剂的含量为3～8质量％；所述(e)抗氧剂的含量为0.3～1.5质量％；所述(f)防腐蚀剂的含量为0.03～0.1质量％。
9.一种根据权利要求1～8中任一项所述的高温链条油组合物的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：将各组分混合搅拌均匀，得到所述高温链条油组合物。
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