CN108003973B - 可降解环保微量润滑油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：由包括壳聚糖脂肪酸酯的原料制备而成；其中，所述壳聚糖聚乙二醇脂肪酸酯的用量为原料总重量的10‑20％。采用本发明制备的壳聚糖脂肪酸酯,具有优异的润滑性、极压抗磨性、防锈性，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于微量润滑油中，少量的微量润滑油就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨和防锈要求；配合微量润滑装置使用，可节省切削液的使用量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。

Description

可降解环保微量润滑油及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑技术领域，涉及一种可降解环保微量润滑油及其制备方法。
背景技术
传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑，润滑剂的使用量大，不仅浪费资源，造成加工场所和环境的巨大污染，同时还会严重影响操作工人的身体健康，为解决这些问题，近年来对微量润滑技术的研究取得一定的进展，微量润滑技术解决了以上润滑剂使用量大，污染严重等问题，但对微量润滑剂的研究，但在应用方面还存在一定的问题，主要是润滑和冷却问题不能很好的解决。
还有，就是微量润滑剂往往需要添加大量的含硫、含氯等对环境有较大压力的添加剂来增加产品的极压抗磨性，延长刀具使用寿命。如公开号为CN101376861的中国专利公开的一种微量润滑***铝合金润滑剂及其制备方法和用途，采用：基础油40份、硫代磷酸酯5-15份、氯化石蜡5-15份、硫化异丁烯5-15份、硼酸钾5-15份、乙醇或乙二醇5-10份、防锈剂5份,上述的基础油采用矿物油或植物油。为了追求使用的微量润滑油使用量少，所以组成原料往往不能降解，也会加重环境的负担。
发明内容
鉴于以上缺陷，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可降解环保微量润滑油。
本发明提供了一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：由包括壳聚糖脂肪酸酯的原料制备而成；
其中，上述壳聚糖脂肪酸酯的用量为原料总重量的10-20％。
进一步地，本发明提供的一种可降解环保微量润滑油，还具有这样的特点:即、上述壳聚糖脂肪酸酯的由以下组分合成：壳聚糖、二元羧酸、脂肪酸。
其中，上述分子单元壳聚糖、二元羧酸、脂肪酸的摩尔比为1：0.2-0.3:1-1.5；上述分子单元壳聚糖选择的分子单元为：该单元以161为分子量进行摩尔比的换算。
进一步地，本发明提供的一种可降解环保微量润滑油，还具有这样的特点:即、上述二元羧酸选自碳原子数为4-10的饱和或/和不饱和羧酸中的一种或几种；上述二元羧酸优选自富马酸、马来酸、琥珀酸、己二酸、辛二酸、癸二酸中的一种或几种。选用二元羧酸参与合成的目的是反应产物的分子形成网状结构，提高产物分子的膜强度。
上述脂肪酸选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种；
上述脂肪酸优选自正癸酸、月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸中的一种或几种。
进一步地，本发明还提供了上述壳聚糖脂肪酸酯的制备方法：即、按比例称取壳聚糖、二元羧酸、脂肪酸，分别加入反应釜中，搅拌加热至200-240℃，充分反应8-12小时，减压排出水分，即为一种壳聚糖脂肪酸酯。
为了提高反应速度，可加浓度50-85％磷酸进行催化反应，上述磷酸的有效成分占反应物总重量的0.5-1％。使用磷酸进行催化还有一个作用，反应后不需要对催化剂进行分离，同时反应生成的磷酸酯是一种优良的极压抗磨剂。
此外，本发明还提供了一种可降解环保微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制造而成：
进一步地，本发明提供的一种可降解环保微量润滑油，还具有这样的特点:即、上述脂肪醇磷酸酯选自饱和或不饱和脂肪醇，与磷酸或五氧化二磷反应生成的脂肪醇磷酸酯中的一种或几种；
该饱和或不饱和脂肪醇一般选自碳原子数为8-20的饱和或不饱和脂肪醇中的一种或几种；
上述脂肪醇磷酸酯优选自三月桂醇磷酸酯、亚磷酸三月桂醇酯、三异构十三醇磷酸酯、三油醇磷酸酯、三异辛醇磷酸酯中的一种或几种。
进一步地，本发明提供的一种可降解环保微量润滑油，还具有这样的特点:即、上述饱和或不饱和脂肪醇，与磷酸或五氧化二磷的摩尔比为1:0.1-1。
另外，本发明还提供了上述可降解环保微量润滑油的制备方法：即、将壳聚糖脂肪酸酯与其他组分(如：异棕榈酸异辛酯、异辛酸异辛酯、脂肪醇磷酸酯等)在40～60℃温度下混合搅拌至透明时即可。
发明的作用与效果
采用本发明制备的壳聚糖脂肪酸酯,具有优异的润滑性、极压抗磨性、防锈性，可全部或部分取代传统的含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用于微量润滑油中，少量的微量润滑油就能满足金属加工的润滑冷却、极压抗磨和防锈要求；配合微量润滑装置使用，可节省切削液的使用量95％以上，节能减排、环境保护效果显著。
异棕榈酸异辛酯提供良好的润滑性，生物降解性好。
异辛酸异辛酯有较好的润滑性，生物降解性，较低的运动粘度可有效降低微量润滑油的运动粘度，方便使用于微量润滑装置中。
脂肪醇磷酸酯，具有良好的润滑性和极压抗磨性，可部分取代含硫、含氯的极压抗磨剂。
具体实施方式
实施例一
称取1610g(10mol的分子单元壳聚糖)壳聚糖、232g(2mol)马来酸、2564g(10mol)棕榈酸、分别加入反应釜中，加入50g磷酸(85％)、充入氮气置换反应釜内空气，搅拌加热至220℃，充分反应10小时，减压排出水分，即为一种壳聚糖马来酸棕榈酸酯。
称取上述制备的壳聚糖马来酸棕榈酸酯150g、异棕榈酸异辛酯350g、异辛酸异辛酯350g、三异辛醇磷酸酯150g在50℃左右温度下混合搅拌至透明时即为一种可降解环保微量润滑油。
上述方法制备的可降解环保微量润滑油，经试验理化指标如下：
项目 基本数据 实验方法
外观 黄色透明 目测
运动粘度@40℃mm<sup>2</sup>/s 45 GB/T265
倾点℃ -4 GB/T3535
开口闪点℃ 172 GB/T3536
密度@20℃kg/m<sup>3</sup> 901 GB/T1884
铜片腐蚀级 1a GB/T5096
上述可降解环保微量润滑油应用于铝合金零部件车加工，工件尺寸240mm*260mm*28mm，加工模式：铣深槽和钻16个Ф3.2mm，深1.6mm小孔，数控加工中心型号：CMV-510AII。原来用乳化切削液(浓度约5％)进行循环润滑冷却，现在改为KS-2107微量润滑装置(3喷嘴，所用喷嘴为上海金兆节能科技有限公司提供的节能喷嘴)和上述可降解环保微量润滑油，结果如下表：
项目 传统润滑方式 微量润滑方式
润滑剂消耗(升/天) 10升 0.12升
工件表面光洁度 一般 明显改善
加工效率(分钟/个工件) 150分钟 28分钟
将上述制备可降解环保微量润滑油进行生物可降解实验：
1.实验方法：GB/T 21856-2008化学品快速降解性二氧化碳产生试验。
2.实验材料：
2.1油液：上述实施例1制备的可降解环保微量润滑油。
2.2接种物：取自不同地方地表0-10cm处土壤，土样经混匀、除杂后，用去离子水浸泡搅拌取上清液。
3.实验结果：
计算28天生物降解率为：86.21％。
实施例二
称取1610g(10mol的分子单元壳聚糖)壳聚糖、348g(3mol)富马酸、2584g(10mol)正癸酸、分别加入反应釜中，加入40g磷酸(85％)，充入氮气置换反应釜内空气，搅拌加热至240℃，充分反应8小时，减压排出水分，即为一种壳聚糖富马酸癸酸酯。
称取上述制备的壳聚糖富马酸癸酸酯200g、异棕榈酸异辛酯400g、异辛酸异辛酯300g、三月桂醇磷酸酯100g在40℃温度下混合搅拌至透明时即为一种可降解环保微量润滑油。
实施例三
称取1610g(10mol的分子单元壳聚糖)壳聚糖、295g(2.5mol)琥珀酸、2404g(12mol)月桂酸、分别加入反应釜中，加入60g磷酸(50％)，充入氮气置换反应釜内空气，搅拌加热至200℃，充分反应12小时，减压排出水分，即为一种壳聚糖琥珀酸月桂酸酯。
称取上述制备的壳聚糖琥珀酸月桂酸酯100g、异棕榈酸异辛酯300g、异辛酸异辛酯400g、亚磷酸三月桂醇酯200g在60℃温度下混合搅拌至透明时即为一种可降解环保微量润滑油。
实施例四
称取1610g(10mol的分子单元壳聚糖)壳聚糖、336g(2.3mol)己二酸、3698g(13mol)硬脂酸、分别加入反应釜中，充入氮气置换反应釜内空气，加入80g磷酸(50％)，搅拌加热至210℃，充分反应11小时，减压排出水分，即为一种壳聚糖己二酸硬脂酸酯。
称取上述制备的壳聚糖己二酸硬脂酸酯160g、异棕榈酸异辛酯320g、异辛酸异辛酯360g、三异构十三醇磷酸酯100g在50℃左右温度下混合搅拌至透明时即为一种可降解环保微量润滑油。
实施例五
称取1610g(10mol的分子单元壳聚糖)壳聚糖、430g(2.5mol)辛二酸、3390g(12mol)油酸、分别加入反应釜中，加入90g磷酸(50％)，充入氮气置换反应釜内空气，搅拌加热至230℃，充分反应9小时，减压排出水分，即为一种壳聚糖辛二酸油酸酯。
称取上述制备的壳聚糖辛二酸油酸酯120g、异棕榈酸异辛酯360g、异辛酸异辛酯350g、三油醇磷酸酯170g在50℃左右温度下混合搅拌至透明时即为一种可降解环保微量润滑油。
将上述可降解环保微量润滑油应用于Z6132数控铣齿机，加工产品型号：12-37162，ZKB60-203a-100-2，原来用46#机械油进行循环润滑冷却，现在改为KS-2107微量润滑装置(3喷嘴，所有喷嘴为本公司生产节能喷嘴)和一种可降解环保微量润滑油，结果如下表：

Claims (10)

1.一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：由包括壳聚糖脂肪酸酯的原料制备而成；
其中，所述壳聚糖脂肪酸酯的用量为原料总重量的10-20％；
所述壳聚糖脂肪酸酯由壳聚糖、二元羧酸、脂肪酸反应得到；
其中，分子单元壳聚糖、二元羧酸、脂肪酸的摩尔比为1：0.2-0.3:1-1.5；
所述分子单元壳聚糖选择的分子单元为：该单元以161为分子量进行摩尔比的换算；
所述壳聚糖脂肪酸酯的制备方法为：将壳聚糖、二元羧酸、脂肪酸分别加入反应釜中，搅拌加热至200-240℃，充分反应8-12小时，减压排出水分，即为一种壳聚糖脂肪酸酯。
2.如权利要求1所述的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：
所述二元羧酸选自碳原子数为4-10的饱和或/和不饱和羧酸中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：
所述二元羧酸选自富马酸、马来酸、琥珀酸、己二酸、辛二酸、癸二酸中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：
所述脂肪酸选自碳原子数为10-20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：
所述脂肪酸选自正癸酸、月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：
反应过程中还加入磷酸；
所述磷酸的有效成分占反应物总重量的0.5-1％。
7.如权利要求1所述的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于，由以下重量百分比的组分制造而成：
8.如权利要求7所述的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：
所述脂肪醇磷酸酯选自饱和或不饱和脂肪醇，与磷酸或五氧化二磷反应生成的脂肪醇磷酸酯中的一种或几种。
9.如权利要求8所述的一种可降解环保微量润滑油，其特征在于：
所述饱和或不饱和脂肪醇，与磷酸或五氧化二磷的摩尔比为1:0.1-1。
10.如权利要求1-9任一所述的一种可降解环保微量润滑油的制备方法，其特征在于：
将壳聚糖脂肪酸酯与其他组分在40～60℃温度下混合搅拌至透明时即可。
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