润滑油配方与制备300例
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通用润滑油(8)

原料配比

制备方法 将各组分混合,在20~60℃下搅拌至均匀透明。

原料配伍 本品各组分质量份配比范围为:组分A,至少一种 2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂0.1~2;组分B,至少一种金属减活剂0.01~0.5;组分C,润滑油基础油余量。

所述2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂为2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉单体,它的聚合物,或者它们任意比例的混合物。

所述金属减活剂为苯并三唑或其衍生物、噻二唑或其衍生物、吲唑或其衍生物、苯并咪唑或其衍生物、苯并噻唑或其衍生物、苯并 唑或其衍生物,或者它们任意比例的混合物。

所述润滑油基础油包括任何矿物油、动植物油、合成油,或者它们任意比例的混合物。

在本品中,进一步优选含有除至少一种2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂和至少一种金属减活剂之外的抗氧剂、防锈剂、防腐蚀剂、极压抗磨剂、降凝剂、消泡剂、破乳剂、增黏剂或者它们的组合的组分。

具体的,所述组分至少含有的一种2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂为一种酮胺类抗氧剂,对热氧老化的防护非常有效,对金属的催化氧化也有极强的抑制作用,毒性小。所含有的至少一种2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂为2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉单体,它的聚合物,或者它们任意比例的混合物。其中2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉单体的结构式为:

其中,作为三烷基部分的R1、R2、R3可以相同或不同,它们可独立地选自任何不影响此化合物抗氧化性能的烷基,较适宜选择低碳原子数烷基,例如C1~C6的烷基,优选C1~C4的烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基及其异构体,最优选R1,R2,R3都为甲基。

R4选自H、烷基或烷氧基,当R4为烷基时,优选C1~C20的烷基,如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基,以及它们的相关异构体。当R4为烷氧基时,同样优选C1~C20的烷氧基,如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基、十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基、十八烷氧基、十九烷氧基、二十烷氧基,以及它们的相关异构体。

所述组分A提到的2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉单体中,较适宜的有2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、2-甲基-2,4-二乙基-1,2-二氢喹啉、2,2,4,6-四甲基-1,2-二氢喹啉、2,2,4,7-四甲基-1,2-二氢喹啉、2,2,4,8-四甲基-1,2-二氢喹啉、2,8-二甲基-2,4-二乙基-1,2-二氢喹啉、2,7-二甲基-2,4-二乙基-1,2-二氢喹啉、2,6-二甲基-2,4-二乙基-1,2-二氢喹啉、6-十二烷基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉和6,6′-双(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉)等。

2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉聚合物结构式为:

n选自2~10中的整数;较常见的2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉聚合物包括二聚体、三聚体、四聚体、五聚体或更高聚合度的多聚体,或者它们任意比例的混合物。

所述组分B为金属减活剂。金属表面能引发烃类的链反应,微量的金属离子尤其是Cu2+、Fe3+,对烃类的氧化起着催化作用。当润滑油中加入金属减活剂后,可以抑制金属离子对氧化的催化作用。可加入本品的金属减活剂包括以下化合物苯并三唑及其以下衍生物:甲苯基三唑、4-烷基苯并三唑(如4-甲基-苯并三唑、4-乙基-苯并三唑)、5-烷基苯并三唑(如5-甲基-苯并三唑,5-乙基-苯并三唑)、1-烷基-苯并三唑(如1-二辛基氨基甲基-2,3-苯并三唑)、1-烷基-甲苯三唑(如1-二辛基氨基甲基-2,3-甲苯三唑)、辛基三唑、癸基三唑、十二烷基三唑。苯并咪唑及其以下衍生物:2-(烷基二硫代)-苯并咪唑[如2-(辛基二硫代)-苯并咪唑、2-(癸基二硫代)-苯并咪唑和2-(十二烷基二硫代)-苯并咪唑]、2-(烷基二硫代)-甲苯咪唑[如2-(辛基二硫代)-甲苯咪唑、2-(癸基二硫代)-甲苯咪唑和2-(十二烷基二硫代)-甲苯咪唑]。

此外,还包括吲唑及以下吲唑衍生物:甲苯吲唑衍生物(如4-烷基-吲唑和5-烷基-吲唑);苯并噻唑及其以下衍生物:2-巯基苯并噻唑、2-(烷基二硫代)苯并噻唑[如(己基二硫代)苯并噻唑和2-(辛基二硫代)苯并噻唑]、2-(烷基二硫代)甲苯噻唑[如2-(己基二硫代)甲苯噻唑和2-(辛基二硫代)甲苯噻唑]、2-(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰)苯并噻唑[如2-(N,N-二乙基二硫代氨基甲酰)苯并噻唑、2-(N,N-二丁基二硫代氨基甲酰)苯并噻唑和2-(N,N-二己基二硫代氨基甲酰)苯并噻唑]、2-(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰)甲苯噻唑[如2-(N,N-二乙基二硫代氨基甲酰)甲苯噻唑、2-(N,N-二丁基二硫代氨基甲酰)甲苯噻唑和2-(N,N-二己基二硫代氨基甲酰)甲苯噻唑]。

还包括以下苯并 唑衍生物:2-(烷基二硫代)苯并 唑[如2-(辛基二硫代)-苯并 唑、2-(癸基二硫代)-苯并 唑和2-(十二烷基二硫代)-苯并 唑]、2-(烷基二硫代)甲苯并 唑[如2-(辛基二硫代)甲苯并 唑、2-(癸基二硫代)甲苯并 唑和2-(烷十二烷基二硫代)甲苯并 唑]。还包括以下噻二唑衍生物:2,5-双(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑[如2,5-双(庚基二硫代)-1,3,4-噻二唑、2,5-双(壬基二硫代)-1,3,4-噻二唑、2,5-双(十二烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑和2,5-双(十八烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑]、2,5-双(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰)-1,3,4-噻二唑[如2,5-双(N,N-二乙基二硫代氨基甲酰)-1,3,4-噻二唑、2,5-双(N,N-二丁基二硫代氨基甲酰)-1,3,4-噻二唑和2,5-双(N,N-二辛基二硫代氨基甲酰)-1,3,4-噻二唑]、2,5-双(N,N-二烷基二硫代氨基甲酰)-5-巯基-1,3,4-噻二唑[如2,5-双(N,N-二丁基二硫代氨基甲酰)-1,3,4-噻二唑和2,5-双(N,N-二辛基二硫代氨基甲酰)-1,3,4-噻二唑]。还有以下三唑衍生物:1-烷基-2,4-三唑(如1-二辛基氨基甲基-2,4-三唑)。

可单独使用这些减活剂,或者可组合使用两种以上的这些减活剂。

所述组分C为本品润滑油组合物中的基础油,基础油可以使用包括但不限于蒸馏、溶剂精制、氢处理、低聚、酯化和再精制的各种不同方法进行制造。

合适的基础油选自美国石油协会(API)分类的组Ⅰ、组Ⅱ、组Ⅲ、组Ⅳ、组Ⅴ的基础油,或它们的混合物。

组Ⅰ基础油包括,例如,对于由原油经常压蒸馏而获得的润滑油馏分,适当地应用由溶剂精制、加氢精制和脱蜡精制等工艺的适宜组合而获得的链烷烃矿物油,黏度指数(ASTMD2270)可以为80~120,并且优选95~110。40℃时的运动黏度(ASTMD445)优选为2~2000mm/s2,进而更优选为8~1000mm/s2。另外,总含硫量可以小于700mg/kg并且优选小于500mg/kg。总含氮量可以小于50mg/kg并且优选小于25mg/kg。另外,可以使用具有80~150℃、优选90~120℃的苯胺点的油。

组Ⅱ基础油包括,例如,对于由原油经常压蒸馏而获得的润滑油馏分,适当地应用由加氢精制和脱蜡等精制工艺的适合组合而获得的链烷烃油。通过Gulf Company method等加氢精制法而精制的组Ⅱ基础油具有小于10mg/kg的总含硫量和小于5%的芳烃含量的特点,因此适合于本品。这些基础油的黏度不受限制,但黏度指数(ASTMD2270)可以为90~125,并且优选为100~120。40℃时的运动黏度(ASTMD445)优选为2~2000mm/s2,进而更优选为8~1000mm/s2。另外,总含硫量可以小于700mg/kg,并且优选小于500mg/kg,更优选为小于10mg/kg。总含氮量可以小于10mg/kg,并且优选小于1mg/kg。另外,可以使用具有80~150℃、优选100~135℃的苯胺点的油。

在组Ⅲ基础油和组Ⅱ基础油中,适合的有:例如,通过对由原油经常压蒸馏而获得的润滑油馏分进行高度加氢精制而制造的链烷烃矿物油;通过异构脱蜡(Isodewax)工艺而精制的基础油,所述异构脱蜡工艺是以异链烷烃取代由脱蜡工序所产生的蜡;以及通过美孚蜡异构化工艺而精制的基础油。这些基础油的黏度不受限制,但黏度指数(ASTMD2270)可以为90~125,并且优选为100~120。40℃时的运动黏度(ASTMD445)优选为2~2000mm/s2,进而更优选为8~1000mm/s2。另外,总含硫量可以为0~100mg/kg并且优选小于10mg/kg。总含氮量可以小于10mg/kg,并且优选小于1mg/kg。另外,可以使用具有80~150℃、优选110~135℃的苯胺点的油。

通过天然气转换成液体燃料的Fischer-Tropsch method合成的GTL(来源于气体液化的基础油)与从原料精炼的矿物油基础油相比具有极低的含硫量和芳烃含量,并且具有极高的链烷烃构成比率,因此,具有更优异的氧化稳定性,并且由于它们还具有极小的蒸发损失,所以是适合本品的基础油。GTL来源的基础油的黏度不受特殊限制,但通常黏度指数(ASTMD2270)为130~180,并且优选为140~175。40℃时的运动黏度(ASTMD445)优选为2~2000mm/s2,进而更优选为5~1000mm/s2。通常总含硫量小于10mg/kg,并且总含氮量小于1mg/kg。

适合本品的合成油包括各种烯烃的聚合物或其氢化物。可以使用任何烯烃,作为实例可以列举乙烯、丙烯、丁烯和具有5个以上碳的α-烯烃。在聚烯烃的制造中,可以单独使用上述烯烃中的一种,也可以组合使用两种以上。被称为聚α-烯烃(PAO)的聚烯烃尤其适合。这些是组Ⅳ的基础油。

另一类有用的合成润滑油包括(但不限于)其中末端羟基通过酯化或醚化加以改性的环氧烷聚合物,即其均聚物、共聚物和衍生物。这些油例示为通过环氧乙烷或环氧丙烷的聚合制备的油,包括聚氧亚烷基聚合物和苯基醚(例如具有1000数均分子量的甲基聚丙二醇醚,具有500~1000数均分子量的聚乙二醇的二苯基醚,具有1000~1500数均分子量的聚丙二醇的二乙基醚)或者它们的单和多羧酸酯(例如乙酸酯、混合的C3~C8脂肪酸酯或四甘醇的C13含氧酸二酯)。

又一类有用的合成油包括(但不限于)二羧酸与各种醇的酯,所述的二羧酸包括邻苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸、烯基琥珀酸、马来酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富马酸、己二酸、亚油酸二聚物、丙二酸、烷基丙二酸、烯基丙二酸等;所述的醇包括丁醇、己醇、十二烷基醇、2-乙基己醇、乙二醇、二乙二醇单醚、丙二醇等。这些酯的具体实例包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、富马酸二正己基酯、癸二酸二辛基酯、壬二酸二异辛基酯、壬二酸二异癸基酯、邻苯二甲酸二辛基酯、邻苯二甲酸二癸基酯、癸二酸双十二烷基酯、亚油酸二聚物的2-乙基己基二酯。还包括(但不限于)由具有5~12个碳原子的羧酸与醇(例如甲醇、乙醇等)、多元醇和多元醇醚(例如新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇等)制备的那些酯。

另一类油包括硅基油(例如聚烷基、聚芳基、聚烷氧基或聚芳氧基硅氧烷油)和硅酸酯油[如硅酸四乙酯、硅酸四异丙酯、硅酸四(2-乙基己基)酯、硅酸四-(4-甲基-己基)酯、硅酸四(对叔丁基苯基)酯、己基-(4-甲基-2-戊氧基)二硅氧烷、聚甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷等]。还包括烷基苯(如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯)、聚苯(如联苯、三联苯、烷基化的聚苯等)、烷基化的二苯醚和烷基化的二苯硫醚以及它们的衍生物、类似物和同系物。

这些合成油的黏度不受特殊限制,但是40℃时的运动黏度(ASTMD445)优选为2~2000mm/s2,进而更优选为8~1000mm/s2

根据组分A在烃类油中溶解性极差的特性,上述API分类的组Ⅰ、组Ⅱ、组Ⅲ、组Ⅳ和GTL基础油与其他醚类油、酯类油、硅基油、烷基苯等混合使用,质量比为(1∶99)~(99∶1),较适宜的为(50∶50)~(95∶5)。

除API分类的组Ⅰ、组Ⅱ、组Ⅲ、组Ⅳ和GTL基础油外的基础油可以单独使用或者组合使用。

本品所述组分A和组分B组合使用,质量比为(50∶1)~(2∶1),较适宜的是(20∶1)~(5∶1),更适宜的是(10∶1)~(5∶1)。

本品所述润滑油组合物还可以含有组分D:除组分A和组分B之外的其他抗氧剂、防锈剂、防腐蚀剂、抗磨剂、降凝剂、摩擦改性剂、分散剂、清洁剂、破乳剂、消泡剂、黏度指数改进剂等润滑油常见添加剂,所有这些添加剂可使用商购的材料根据常规方法共混。

本品中组分C的量不受特殊限制,但以润滑油组合物总质量为基准,为除去组分A、B和D以外的余量。

上述这些常见的添加剂的添加量是任意的,使用时,以润滑油组合物总质量为基准,其含量如下:其他抗氧剂通常含量为0.01%~5.0%,清洁剂、防锈剂、防腐蚀剂通常含量分别为0.01%~3.0%,极压抗磨剂通常含量为0.1%~5.0%,降凝剂通常含量为0.05%~5.0%,破乳剂、消泡剂通常含量为0.001%~0.05%,摩擦改性剂通常含量为0.01%~3.0%,分散剂通常含量为0.1%~5.0%,黏度指数改进剂通常含量为1.0%~4.0%。

产品应用 本品主要应用于机械润滑。

产品特性 本品属于新型具有超强氧化安定性的润滑油,相对于传统的酚胺类润滑油具有更显著的优势,其优点如下。

① B组分降低了金属对油品的氧化催化活性,使A组分能充分发挥抗氧化作用,因此A组分和B组分具有优良高效的氧化安定性和抗氧协同作用,在适宜的配比和即使在0.8%~1%的较少用量下,油品的旋转氧弹时间(BROT)也可达3120min,而使用现有传统酚胺类抗氧剂的油品的旋转氧弹时间基本都在2500min以下;中国专利CN102417845A中旋转氧弹时间虽然达到3000min,但至少需要四种添加剂,总加入量达2.7%,因而本品抗氧化效果更好,成本更低,能达到节能降耗的目的。此外,所述的A和B两抗氧组分还具有防腐蚀、抗菌、杀虫、杀菌等作用,增强了润滑油的综合性能。

② 由于组分A不溶于石油烃类润滑油,大大限制了其适用范围,本品通过选用合适的基础油种类和配比,可使其应用在矿物油、PAO油、酯类油、聚醚油等多种常用基础油中,且都具有较好的氧化安定性。

③ A组分和B组分与其他添加剂具有较好的配伍性。添加相应的添加剂后,本品适合制备空压机油、齿轮油、蜗轮蜗杆油、液压油等多种强抗氧化性的润滑油。

④ 本品抗氧剂种类少,成分中不含或含微量可忽略的P、S、Cl等元素,不会影响润滑油如腐蚀性等其他性能。