CN109233936A - 一种耐高温型聚酯润滑油基础油及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温型聚酯润滑油基础油及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温型聚酯润滑油基础油及其制备方法，属于精细化工领域。该基础油是由1,3,5‑环己烷三甲醇、氟代丙二酸二乙酯、12‑苯甲酰基硬脂酸、2,2‑二氟丙酸、3‑氟‑4‑羟基苯甲酸、全氟庚酸、磷酸三(三甲硅醇)酯为主要原料制得。采用含氟羧酸和耐热性优良的1,3,5‑环己烷三甲醇作为主要原料，引入12‑苯甲酰基硬脂酸、3‑氟‑4‑羟基苯甲酸用来调节基础油的粘度指数，磷酸三(三甲硅醇)酯作为耐高温型抗氧剂。原料中采用氟代化合物，保证了产品的耐高温性能和抗积碳性能。制备方法原料易得，操作简便。所制备的润滑油基础油的耐高温性能出众粘度指数适中，润滑性能和耐磨性能良好。可应用于大多数车用发动机的润滑，特别适用于高温环境。

Description

一种耐高温型聚酯润滑油基础油及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种润滑油基础油及其制备方法，具体涉及一种耐高温型聚酯润滑油基础油及其制备方法，属于精细化工领域。
背景技术
润滑油是机械运转不可或缺的化学品，广泛应用于国民经济各个领域。随着经济全球化的进一步推广，特别是汽车工业的飞速发展，以及环保、节能要求的加强，尽管润滑油的需求总量没有大幅增加，但对高档润滑油的需求量却逐渐增长。
润滑油主要是由基础油和添加剂两部分组成，其中基础油是润滑油的主要成分，约占85％以上，对润滑油的基础性质起着重要作用。因此，润滑油的性能主要取决于基础油，润滑油基础油分为植物油基础油、矿物油基础油和合成油。
植物油基础油是人类使用最早的润滑油，具有可生物降解性和良好的减摩性能，但是植物油在高温环境下容易腐败变质，使其使用范围收到了限制。矿物油基础油如150SN、250SN、350SN等型号的矿物油，是石油炼制的产物，这些矿物类的耐高温性能较差且含有蜡质。随着现代工业的快速发展以及环境问题的日益突出，对润滑剂的使用性能、运行可靠性与使用寿命、高温稳定性、低或无毒害性等方面的要求越来越高，传统的矿物由基础油已经很难满足这些苛刻的要求。合成酯类化合物由于分子量较小，耐高温性能一般，高温作用下易降解、容易产生积碳。
因此，一种能够有效改善润滑油基础油的润滑性能、粘度、耐高温性能和耐磨性能，特别适用于高温环境的耐高温型聚酯润滑油基础油及其制备方法亟待开发出来。
发明内容
针对现有技术中润滑油基础油耐高温性能表现不好的现状，本发明的目的在于提供一种耐高温型聚酯润滑油基础油及其制备方法，该方法操作过程简便、反应参数可控，工艺流程稳定，产品粘温性、润滑性能、耐高温性能和耐磨性能性、热稳定性好。
本发明具体技术方案如下：
一种耐高温型聚酯润滑油基础油，由下述原料制得，所述份数均为摩尔百分比:
其中所述催化剂为2-乙基己酸锌。
其中所述的12-苯甲酰基硬脂酸，由苯甲酸与12-羟基硬脂酸按照摩尔比1:1进行酯化反应得到，其制备工艺如下：物料总摩尔量0.3％的氯化亚锡作为催化剂，按照摩尔比1:1将配方量苯甲酸与12-羟基硬脂酸加入反应器中，二甲苯作为带水剂，升温至135～150℃酯化反应4-8h后减压脱除二甲苯溶剂后得到12-苯甲酰基硬脂酸，酸值135～145mgKOH/g。
合成过程及分子结构为：
一种耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法，该方法包括以下步骤：
A、配方量的1,3,5-环己烷三甲醇、氟代丙二酸二乙酯、二甲苯、催化剂加入反应器内，开启搅拌充分混合，升温回流分水反应2～4h；
B、向反应器内再加入制备好的12-苯甲酰基硬脂酸、2,2-二氟丙酸、3-氟-4-羟基苯甲酸进行充分酯化反应，继续分水反应3～6h；
C、然后加入配方量的全氟庚酸和磷酸三(三甲硅醇)酯，反应2-4h，待酸值小于1mgKOH/g时停止反应；
D、加水洗涤催化剂，然后减压蒸馏脱去二甲苯及残留的水即得到润滑油基础油产品。
优选的，上述步骤A中，所述的升温回流分水反应，升温至140～160℃。
优选的，上述步骤B中，所述的分水反应，反应温度150～160℃。
优选的，上述步骤C中，所述的反应为升温至160～170℃后保温反应2～4h。
本发明的有益效果：
(1)本发明的耐高温型聚酯润滑油基础油，主要有机原料中采用氟代化合物，保证了最终产品的耐高温性能和抗积碳性能。
(2)本发明的耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法，采用含氟羧酸和耐热性优良的1,3,5-环己烷三甲醇作为主要原料，12-苯甲酰基硬脂酸、3-氟-4-羟基苯甲酸的引入用来调节基础油的粘度指数，磷酸三(三甲硅醇)酯作为耐高温抗氧剂，最终得到的润滑油基础油的耐高温性能出众，且粘度指数适中，可以应用于大多数车用发动机的润滑。
(3)本发明的耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法原料易得，操作简便。所制备的润滑油基础油的耐高温性能出众粘度指数适中，润滑性能和耐磨性能良好。可以应用于大多数车用发动机的润滑，特别适用于高温环境。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种耐高温型聚酯润滑油基础油，由下述原料制得，所述份数均为摩尔百分比:
一种耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法，包括以下步骤：
A、配方量的1,3,5-环己烷三甲醇、氟代丙二酸二乙酯、二甲苯、催化剂加入反应器内，开启搅拌充分混合，升温至140～160℃回流分水反应2～4h；
B、向反应器内再加入12-苯甲酰基硬脂酸、2,2-二氟丙酸、3-氟-4-羟基苯甲酸进行充分酯化反应，150～160℃继续分水反应3～6h；
C、然后加入配方量的全氟庚酸和磷酸三(三甲硅醇)酯，升温至160～170℃保温反应2～4h，待酸值小于1mgKOH/g时停止反应；
D、加水洗涤催化剂，然后减压蒸馏脱去二甲苯及残留的水即得到润滑油基础油产品。
其中所述的12-苯甲酰基硬脂酸，由苯甲酸与12-羟基硬脂酸按照摩尔比1:1进行酯化反应得到，其制备工艺如下：物料总摩尔量0.3％的氯化亚锡作为催化剂，按照摩尔比1:1将配方量苯甲酸与12-羟基硬脂酸加入反应器中，二甲苯作为带水剂，升温至135～150℃酯化反应4-8h后减压脱除二甲苯溶剂后得到12-苯甲酰基硬脂酸，酸值135～145mgKOH/g。合成过程及分子结构为：
实施例2
一种耐高温型聚酯润滑油基础油，由下述原料制得，所述份数均为摩尔百分比:
其制备方法等其他同实施例1。
实施例3
一种耐高温型聚酯润滑油基础油，由下述原料制得，所述份数均为摩尔百分比:
其制备方法等其他同实施例1。
实施例4
一种耐高温型聚酯润滑油基础油，由下述原料制得，所述份数均为摩尔百分比:
其制备方法等其他同实施例1。
实施例5
一种耐高温型聚酯润滑油基础油，由下述原料制得，所述份数均为摩尔百分比:
其制备方法等其他同实施例1。
对比例1
其它同实施例1，仅不用1,3,5-环己烷三甲醇；
对比例2
其它同实施例1，仅不用氟代丙二酸二乙酯；
对比例3
其它同实施例1，仅不用12-苯甲酰基硬脂酸；
对比例4
其它同实施例1，仅不用2,2-二氟丙酸；
对比例5
其它同实施例1，仅不用3-氟-4-羟基苯甲酸；
对比例6
其它同实施例1，仅将3-氟-4-羟基苯甲酸换成苯甲酸；
对比例7
其它同实施例1，仅不用全氟庚酸；
对比例8
其它同实施例1，仅不用磷酸三(三甲硅醇)酯；
对比例9
以市售矿物油基础油产品，150S为对照进行对比测试；
对比例10
以市售矿物油基础油产品，250S为对照进行对比测试；
对比例11
以市售矿物油基础油产品，350S为对照进行对比测试；
对比例12
以市售普通合成酯基础油产品，季戊四醇四油酸酯为对照进行对比测试；
对比例13
以市售普通合成酯基础油产品，三羟甲基丙烷三辛酸酯为对照进行对比测试。
结果对照：
分别对上述实施例1～5和对比例1～8制得聚酯润滑油基础油的性能进行测试，并分别以现有市售矿物油基础油产品(150S)、市售矿物油基础油产品(250S)、市售矿物油基础油产品(350S)、市售普通合成酯基础油产品(季戊四醇四油酸酯)及市售普通合成酯基础油产品(三羟甲基丙烷三辛酸酯)作为对照(依次为对比例9-13)进行性能对比。测试性能指标和测试方法包括：
粘度测定：依据GB/T265-88石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法；
粘度指数测定：依据GB/T1995石油产品粘度指数计算法；
耐高温性及成碳等依据SH/T0300-92《曲轴箱模拟试验方法(QZX法)》，320℃，6h；
润滑性能方面，测试凸轮加挺杆磨损(64h)依据SH/T 0513-1992《汽油机油高温氧化和磨损评定法(MS程序ⅢD法)》；
具体测试结果见下表1。
表1实施例与对比例性能测试结果
检测结果表明：这些原料具有优良的协同作用，缺一不可。1,3,5-环己烷三甲醇作为主要原料，起到扩链分子的作用，缺少了这个组分，无法得到粘度及润滑性能较好的润滑油基础油，详细见对比例1；12-苯甲酰基硬脂酸、3-氟-4-羟基苯甲酸的引入用来调节基础油的粘度指数，缺少了这些组分，润滑油基础油的粘度指数较低，润滑性能较差，凸轮加挺杆磨损较为严重，详细见对比例3、对比例5、对比例6。磷酸三(三甲硅醇)酯作为耐高温抗氧剂，在分子链段中起到辅助耐高温的作用，缺少后会降低耐温性能，详细见对比例8；与常规使用的润滑油基础油相比在耐高温方面也表现出了明显的优势，详细见对比例9-13；本发明的耐高温型聚酯润滑油基础油的润滑性能、粘度指数、耐高温性能和耐磨性能良好，能够满足高温条件下车辆润滑要求。

Claims (9)

1.一种耐高温型聚酯润滑油基础油，其特征在于由下述原料制得，所述份数均为摩尔百分比:
2.根据权利要求1的一种耐高温型聚酯润滑油基础油，其特征在于：所述催化剂为2-乙基己酸锌。
3.根据权利要求1或2任一的一种耐高温型聚酯润滑油基础油，其特征在于：所述的12-苯甲酰基硬脂酸酸值135～145mgKOH/g，其结构式为：
4.根据权利要求1～2任一的一种耐高温型聚酯润滑油基础油，其特征在于由下述原料制得，所述份数均为摩尔百分比:
5.根据权利要求1的一种耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A、配方量的1,3,5-环己烷三甲醇、氟代丙二酸二乙酯、二甲苯、催化剂加入反应器内，开启搅拌充分混合，升温回流分水反应2～4h；
B、向反应器内再加入12-苯甲酰基硬脂酸、2,2-二氟丙酸、3-氟-4-羟基苯甲酸进行充分酯化反应，继续分水反应3～6h；
C、然后加入配方量的全氟庚酸和磷酸三(三甲硅醇)酯，反应2～4h，待酸值小于1mgKOH/g时停止反应；
D、加水洗涤催化剂，然后减压蒸馏脱去二甲苯及残留的水即得到润滑油基础油产品。
6.根据权利要求5的一种耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法，其特征在于步骤B中所述的12-苯甲酰基硬脂酸的制备方法如下：以物料总摩尔量0.3％的氯化亚锡作为催化剂，按照摩尔比1:1将配方量苯甲酸与12-羟基硬脂酸加入反应器中，二甲苯作为带水剂，升温至135～150℃酯化反应4～8h后减压脱除二甲苯溶剂后得到12-苯甲酰基硬脂酸。
7.根据权利要求5的一种耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述的升温回流分水反应升温至140～160℃。
8.根据权利要求5～7任一的一种耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述的分水反应，反应温度150～160℃。
9.根据权利要求5～7任一的一种耐高温型聚酯润滑油基础油的制备方法，其特征在于：步骤C中，所述的反应为升温至160～170℃后保温反应2～4h。
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