專利名稱：一種潤滑油添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潤滑油的抗氧、抗腐、抗磨添加劑及其制備方法，用于調(diào)配抗磨液壓油，齒輪油等。
潤滑油(劑)的質(zhì)量是決定機(jī)器設(shè)備運(yùn)行可靠性和延長其使用壽命的重要因素之一，而潤滑油添加劑是各種高級(jí)潤滑油(劑)的精髓，能賦予潤滑油本身不具備的特殊性能。如<潤滑劑摩擦化學(xué)>.中國石化出版社.1994年10月中介紹。無機(jī)硼酸鹽添加劑在潤滑油中的極壓和抗磨性能的研究始于60年代初。1964年范德維爾(Vandeuveer)沃比斯(Voorbees)合成了硼酸鹽潤滑油添加劑。以后，金(King)等人也發(fā)表了他們的研究工作。70年代末出現(xiàn)了硼酸鹽添加劑的工業(yè)產(chǎn)品，如Cheveron公司的OLOA-9750齒輪油添加劑。
通常人們熟悉的硼酸鹽，包括硼酸鉀、硼酸鈉、偏硼酸及偏硼酸鈉等若干堿金屬化合物，其中，前兩種化合有物相似的分子結(jié)構(gòu)，后兩種化合物的結(jié)構(gòu)也類似，均含有B3O63-離子，這種離子結(jié)構(gòu)上屬平面六元環(huán)。硼酸鹽一般都有結(jié)晶水，隨結(jié)晶水?dāng)?shù)量不同，分子結(jié)構(gòu)也有變化。其結(jié)晶水可受熱脫掉，但硼酸鹽本身即使在很高的溫度下也不會(huì)分解。美國專利3,313,727針對(duì)制備潤滑油中的穩(wěn)定的堿金屬鹽分散液，其中水化的堿金屬硼酸鹽以足以維持硼酸鹽顆粒穩(wěn)定分散的量與乳化劑混合。這些顆粒據(jù)說尺寸幾乎全部低于1微米，大部分低于0.5微米。合適的堿金屬硼酸鹽是具有1-4個(gè)水合水的鈉和鉀的偏硼酸鹽和四硼酸鹽。這些組分中也可存在中性分散劑，例如堿胺的鏈烯基琥珀酰亞胺。CN1175621A公開了超細(xì)硼酸鹽潤滑油添加劑的制備方法，采用超聲波乳化方法，過程較為復(fù)雜。
從已發(fā)表的工作看，作為極壓抗磨添加劑的無機(jī)硼酸鹽(或混合物)有下列幾種反映其組成的經(jīng)驗(yàn)式xM2.B2O3.yH2o (A)
mNa2O·nK2O.pM2O·B2O3·yH2O(B)mNa2O·nM2O·xB2O3·yH2O (C)式中，M代表Na，或K、Li、Rb、Cs等堿金屬元素。結(jié)晶水的摩爾數(shù)一般為0.5至4.5，金屬氧化物(或混合金屬氧化物)的摩爾數(shù)與B2O3摩托車爾數(shù)的比例約為1∶1～2。
添加劑用硼酸鹽的形態(tài)為玻璃狀細(xì)微粒子，粒子直徑小于1μm，多數(shù)應(yīng)小于0.51μm，太粗的粒子既不能形成穩(wěn)定的固-油分散體系，也不能有效地進(jìn)入摩擦界面而起到作用。
含硼酸鹽添加劑配方中另一個(gè)主要成分是混合的分散穩(wěn)定劑。分散劑的主要作用是保證硼酸鹽的微粒均勻穩(wěn)定地懸浮在油中，并保證在有水分存在的情況下硼酸鹽不會(huì)結(jié)晶析出。這類分散劑應(yīng)有兩類物質(zhì)，一是憎水的陰離子表面活性劑，其分子中含有II族元素和硫等元素，另一是憎水的非離子表面活性劑。
憎水的非離子型表面活性劑主要包括丁二酰胺類、聚甲基丙烯酸酯類或季戊四醇的衍生物。其中以丁二酰亞胺類應(yīng)用最廣泛。
制備硼酸鹽油分散體系一般有兩種方法研磨法與復(fù)分解法研磨法是一種制備硼酸鹽油分散體系的比較容易的方法。其缺點(diǎn)是較難獲得粒度較小的硼酸鹽的分散體系。該方法是將不含結(jié)晶水或一定數(shù)量結(jié)晶水中硼酸鹽按一定比例與基礎(chǔ)油混合，在分散劑存在下在研缽中研磨或用球磨罐滾磨，以及用振動(dòng)磨振磨或膠體磨碾磨。
復(fù)分解法是將B(OH)3、NaOH或Na2CO3，然后使B(OH)3水溶液與NaOH水溶液或Na2CO3水溶液反應(yīng)，所得產(chǎn)物在含有分散劑的油中乳化，最后升溫脫水而制得硼酸鹽油分散體。用該方法可以獲得粒度較小的硼酸鹽分散體，但脫水操作較困難，硼酸鹽容易在脫水過程中凝結(jié)析出。美國專利和CN1175621A中制備硼酸鹽潤滑油添加劑是將硼酸鹽制成水溶液，然后在分散劑中性石油磺酸鹽及丁二酰亞胺的作用下分散于油中，通過劇烈攪拌生成乳化的硼酸鹽微粒分散然后升溫部分脫水懸浮體的硼酸鹽潤滑油添加劑。
本發(fā)明的目的是提供一種抗氧、抗腐、抗磨的油包熔融無機(jī)鹽和無機(jī)酯膠體分散體的潤滑油添加劑的組成及其制備方法。
為了克服丁二酰胺類熱穩(wěn)定性不高的缺點(diǎn)，本發(fā)明用聚烯烴馬來酸多羥基作為分散乳化劑將硼酸鹽和硼酸酯乳化分散成膠體，該乳化劑比丁二酰胺類具有熱穩(wěn)定性好，乳化效率高等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有制備硼酸鹽油分散體系的技術(shù)是比較麻煩的，研磨法需長時(shí)間在球磨罐中滾磨，以及用振動(dòng)磨振磨或膠體磨碾磨，而復(fù)分解法需制成含水的產(chǎn)品，然后脫水。本發(fā)明采用制成硼酸鹽和硼酸酯混合物，以降低其熔點(diǎn)，在熔點(diǎn)以上分散在油中，生成膠體溶液，無需脫水工藝及強(qiáng)力碾磨。
本發(fā)明的潤滑油添加劑由分散劑、助乳劑、基礎(chǔ)油、無機(jī)鹽或無機(jī)酯組成，其中無機(jī)鹽和無機(jī)酯被分散劑、助乳劑、基礎(chǔ)油包覆形成小于0.5微米以下的分散膠體，以重量計(jì)組成為無機(jī)鹽和無機(jī)酯 30～70％分散劑 5～25％助乳劑 1～5％基礎(chǔ)油 余量其中無機(jī)鹽和無機(jī)酯的重量比為1∶0.2～5。
本發(fā)明的潤滑油添加劑是一種油包熔融無機(jī)鹽和無機(jī)酯在分散劑、助乳劑作用下分散于基礎(chǔ)油中的膠體分散體。其中無機(jī)鹽是硼酸鈉、硼酸鉀、偏硼酸鈉、偏硼酸鉀、四硼酸鈉的一種或多種混合物。無機(jī)酯是硼酸單乙醇胺、硼酸二乙醇胺、硼酸三乙醇胺、硼酸季戊四醇酯、硼酸山梨醇酯、硼酸乙二醇酯、硼酸二甘醇酯、硼酸三甘醇酯的一種或多種混合物。
分散劑是聚異丁烯丁二酰亞胺、聚異丁烯馬來酸二甘醇酯、聚異丁烯馬來酸三甘醇酯、聚異丁烯馬來酸甘油酯、聚異丁烯馬來酸三乙醇胺酯、聚異丁烯馬來酸二乙醇胺酯、聚異丁烯馬來酸山梨醇酯、聚異丁烯馬來酸季戊四醇酯的一種或多中混合物，聚異丁烯的分子量一般為600～3000，較好為800～2000，最好為900～1200。
助乳劑選自石油磺酸鈉、石油磺酸鈣、石油磺酸鋇、硬脂酸鈉、油酸鈉、硬脂酸鉀、油酸鉀、卵磷脂、磷酸脂、脂肪醇聚氧乙烯醚(10)、脂肪酸聚氧乙烯醚(15)、烷基酚聚氧乙烯醚(7)、脂肪胺聚氧乙烯醚(15)、聚乙二醇(400)、妥爾油酰胺、十二烷基磺酸鈉、十二烷基醇酰磷酸酯的一種或多種混合物。憎水的陰離子表面活性劑的種類很多，其中最常用的是石油磺酸鹽。其親油基團(tuán)是烷基芳基，極性基團(tuán)是磺酸基(-SO3H)，這種酸性強(qiáng)的基團(tuán)熱穩(wěn)定性很好?；撬猁}的親水基團(tuán)是鈣鹽、鋇或鎂鹽。磺酸鹽按其金屬含量高低分為三類，金屬含量等于化學(xué)當(dāng)量的是中性或低堿性磺酸鹽，金屬含量為化學(xué)當(dāng)量三倍左右的為堿性磺酸鹽，三倍以上的為高堿性磺酸鹽。
制備添加劑所用的油性介質(zhì)可以是天然石油產(chǎn)品，也可以是合成油品。天然油品可以是石蠟基油，也可以是環(huán)烷基油。合成油品可以是聚烯烴，烷基芳烴聚合物。基礎(chǔ)油采用煉廠的減二餾分脫蠟油、減三餾分脫蠟油、150SN、650SN、120BS、150BS的一種或數(shù)種混合物。
本發(fā)明潤滑油添加劑的制備方法為將無機(jī)鹽或無機(jī)酯加熱至其熔點(diǎn)以上，溫度在80～180℃之間，使其熔化后，緩慢加入預(yù)先加熱至無機(jī)鹽和無機(jī)酯相同溫度的油相、乳化劑及助乳劑的混合物中，在線速度7～30米/秒的混合強(qiáng)度下，混合攪拌一定時(shí)間，混合時(shí)間1分鐘～60分鐘，在無機(jī)鹽或無機(jī)酯熔點(diǎn)以上停止混合攪拌，出料。另外，本發(fā)明潤滑油添加劑的制備方法還可以采用連續(xù)混合工藝，油相、無機(jī)鹽或無機(jī)酯加熱至混合溫度，定量在連續(xù)混合器中通過?；旌虾蟮臒o機(jī)鹽或無機(jī)酯用油相以膜形式包覆，混合后的無機(jī)鹽或無機(jī)酯的粒度可以達(dá)到0.5微米以下。
本發(fā)明的添加劑優(yōu)點(diǎn)是硼酸鹽、硅酸鹽、硼酸酯的一種或數(shù)種混合物，在混合物的熔點(diǎn)以上分散于油中形成油包熔融態(tài)的膠體分散體。由于該混合物中無水不需要反應(yīng)加熱除水，并且在分散時(shí)混合物是熔融態(tài)不需球磨機(jī)強(qiáng)力打碎硼酸鹽，而僅需要一般分散設(shè)備即可滿足要求。在邊界潤滑條件下，無機(jī)鹽和無機(jī)酯變成熔融態(tài)起到良好潤滑作用，在非邊界潤滑時(shí)起積壓作用的無機(jī)鹽又被分散劑分散于油中，添加劑沒有被破壞，延長了油品使用期。本發(fā)明的分散劑、助乳劑都具有防銹劑的作用，特別是無機(jī)鹽和無機(jī)酯又是一種多金屬防銹劑，對(duì)鋼、鐵、銅等金屬都具有防銹劑的作用。本發(fā)明的一種無機(jī)鹽還具有抗腐劑作用，使油品的使用溫度可達(dá)100℃以上沒有明顯的氧化作用發(fā)生。
本發(fā)明潤滑油添加劑可以廣泛應(yīng)用于各種類型的潤滑油中，如齒輪油、液壓油等，其中潤滑油中的添加量一般為15～80w％，較好25～60w％，最好35～50w％。
下面通過實(shí)施例說明本發(fā)明潤滑油添加劑的組成及制備方法。
表1 本發(fā)明添加劑組成
續(xù)表一
注表中比例及含量數(shù)據(jù)以重量計(jì)。實(shí)施例1中的聚異丁烯的分子量為900。實(shí)施例2中的聚異丁烯的分子量為1000。實(shí)施例3中的聚異丁烯的分子量為950。實(shí)施例4中的聚異丁烯的分子量為1050。
表2 本發(fā)明添加劑性能
權(quán)利要求
1.一種潤滑油添加劑，主要由分散劑、助乳劑、基礎(chǔ)油、無機(jī)鹽和/或無機(jī)酯組成，其特征在于無機(jī)鹽和無機(jī)酯被分散劑、助乳劑、基礎(chǔ)油包覆形成分散膠體，其組成為無機(jī)鹽和無機(jī)酯 30～70％分散劑 5～25％助乳劑 1～5％基礎(chǔ)油 余量。
2.按照權(quán)利要求1所述的潤滑油添加劑，其特征在于所述的無機(jī)鹽是硼酸鈉、硼酸鉀、偏硼酸鈉、偏硼酸鉀、四硼酸鈉的一種或多種混合物。
3.按照權(quán)利要求1所述的潤滑油添加劑，其特征在于所述的無機(jī)脂是硼酸單乙醇胺、硼酸二乙醇胺、硼酸三乙醇胺、硼酸季戊四醇酯、硼酸山梨醇酯，硼酸二甘醇酯、硼酸三甘醇酯、硼酸乙二醇酯的一種或多種混合物。
4.按照權(quán)利要求1所述的潤滑油添加劑，其特征在于其中所述的分散劑是聚異丁烯丁二酰亞胺、聚異丁烯馬來酸乙二醇酯、聚異丁烯馬來酸二甘醇酯、聚異丁烯馬來酸三甘醇酯、聚異丁烯馬來酸甘油酯、聚異丁烯馬來酸三乙醇胺酯、聚異丁烯馬來酸二乙醇胺酯、聚異丁烯馬來酸山梨醇酯、聚異丁烯馬來酸季戊四醇酯的一種或多中混合物。
5.按照權(quán)利要求1所述的潤滑油添加劑，其特征在于其中所述的助乳劑是助乳劑選自石油磺酸鈉、石油磺酸鈣、石油磺酸鋇、硬脂酸鈉、油酸鈉、硬脂酸鉀、油酸鉀、卵磷脂、磷酸脂、脂肪醇聚氧乙烯醚(10)、脂肪酸聚氧乙烯醚(15)、烷基酚聚氧乙烯醚(7)、脂肪胺聚氧乙烯醚(15)、聚乙二醇(400)、妥爾油酰胺、十二烷基磺酸鈉、十二烷基醇酰磷酸酯。
6.按照權(quán)利要求1所述的潤滑油添加劑，其特征在于所述的基礎(chǔ)油是減二餾分脫蠟油、減三餾分脫蠟油、150SN、650SN、120BS、150BS的一種或數(shù)種混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有抗氧、抗腐、抗磨潤滑油添加劑,內(nèi)相由硼酸鹽和酯的一種或多種混合物,用聚烯烴乳化劑分散在潤滑油中,粒徑在0.5微米以下的膠體溶液,極壓性高、抗磨擦性好,并具有抗腐、抗氧作用,可以調(diào)配抗磨液壓油、齒輪油等。
文檔編號(hào)C10M145/00GK1362500SQ0110603
公開日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2001年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月5日
發(fā)明者王鼎聰, 彭全鑄 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院