CN103194303B

CN103194303B - 空气压缩机油组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN103194303B
Application number: CN201310139247.7A
Authority: CN
Inventors: 张连惠; 范海粉; 王瑞霞; 王瑞兴
Original assignee: SHANGHAI HITECRUN SPECIALTY LUBRICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI HITECRUN SPECIAL LUBRICATION TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: CN103194303A

Abstract

本发明提供一种空气压缩机油组合物及其制备方法，所述空气压缩机油组合物包含聚醚油基础油或者聚醚油和酯类油的混合物基础油以及2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂和金属减活剂的组合，与已知的空气压缩机油组合物相比，本发明的空气压缩机油组合物具有优异的氧化安定性，综合性能良好，并且制备方法简单，尤其适用于螺杆式空气压缩机。

Description

空气压缩机油组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种空气压缩机油组合物，确切地说是一种具有高氧化安定性、清净性、强制冷效果、尤其适用于螺杆式空气压缩机的清净型润滑油组合物，本发明的组合物还可用作螺杆式空气压缩机冷却剂。

背景技术

空气压缩机油，特别是目前占市场主导地位的螺杆式空气压缩机油的主要润滑部位有螺杆、轴承、齿轮等，通过油循环起到冷却、携带热量、清净、密封螺杆和壳体作用。

相对于其他类型的润滑油，空气压缩机油的工作环境是极苛刻的，主要表现为高温、高氧分压、水分和金属催化、长周期工作，因此要求空气压缩机油具有比其他润滑油更高的热氧化安定性。通过使用酚胺类抗氧剂复合物，或辅加一些含磷、硫和金属有机化合物可以提高油的抗高温氧化能力，但一般都存在着添加剂种类繁琐、用量高、效率低，或是在提高氧化性的同时给润滑油其他性能带来一些不良影响等问题。中国专利申请CN101724489A公开了一种空气压缩机油组合物，仅其抗氧剂组分就至少包含了酚类、胺类和高分子硫醚酚三类，总用量也高达3%左右。

目前国内空气压缩机油基础油仍以矿物油为主，约占80%，但由于其具有残炭高、高温氧化安定差、挥发性高、闪点低、低温性差、使用温度范围窄等缺点，因此逐渐被合成油所代替。特别是当矿物油中含有较多的含硫、氧、氮及芳环化合物时，运行中更易产生积碳，不仅影响机油的性能和寿命，增加摩擦和传动能耗，而且还存在火爆炸等安全隐患。为保证空气压缩机特别是螺杆式空气压缩机在适宜的温度下运行，空气压缩机油还需具有较好的热传导性，能保证迅速移走压缩过程产生的热量，起到冷却作用。在常用的合成油中聚醚的热传导效率最好，但目前合成压缩机油基础油中以聚α-烯烃和酯类油居多，例如中国专利申请CN101538501A公开的一种复合合成空气压缩机油，其采用二异烷基支链二元酸酯、二异烷基邻苯二甲酸酯与聚α-烯烃为基础油，加入抗氧剂等添加剂制成，此种空气压缩机油在冷却效果上不如聚醚型空气压缩机油。

发明内容

发明要解决的问题

本发明所提供的空气压缩机油组合物能克服以上不足，最突出的优点在于：（1）高温热氧化安定性良好，抗氧剂使用效率高，所需的抗氧剂品种少；（2）清净性好，不会产生积炭和油泥沉积；（3）具有超强的冷却效果。

用于解决问题的方案

本发明提供一种空气压缩机油组合物，其包含以下组分：

A、聚醚油基础油，或者聚醚油和酯类油的混合物基础油；

B、至少一种2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂；

C、至少一种金属减活剂；

D、至少一种破乳剂；

E、至少一种抗泡剂。

在本发明的空气压缩机油组合物中，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，其的聚合物，或者它们的任意混合物。

在本发明的空气压缩机油组合物中，所述金属减活剂为：苯并三唑或其衍生物、苯并噻唑或其衍生物、噻二唑或其衍生物、苯并咪唑或其衍生物、吲唑或其衍生物，或者它们的任意混合物。

在本发明的空气压缩机油组合物中，所述破乳剂为聚氧亚烷基醚、聚氧亚烷基脂肪酸酯，胺与环氧化合物的缩合物，磺酸盐型破乳剂，或者它们的任意混合物。

在本发明的空气压缩机油组合物中，所述抗泡剂为硅氧烷、有机硅酸酯、聚烷基丙烯酸酯，表面活性剂，或者它们的任意混合物。

在本发明的空气压缩机油组合物中，所述聚醚油与酯类油的重量比为100:0-50:50，优选95:5-80:20。

在本发明的空气压缩机油组合物中，以所述空气压缩机油组合物总重量为基准，所述B组分的含量为0.1-5%，优选0.5-2%，更优选0.5-1.8%，最优选0.5-1%；所述C组分金属减活剂的含量为0.01-0.5%，优选0.03%-0.1%；所述D组分破乳剂添加量为5-5000ppm，优选10-500ppm；所述E组分抗泡剂添加量为1-1000ppm，优选10-100ppm。

在本发明的空气压缩机油组合物中，所述B组分和C组分金属减活剂的重量比为50:1-2:1，优选20:1-5:1，更优选10:1-5:1。

在本发明的空气压缩机油组合物中，所述空气压缩机油组合物进一步任选含有F组分：除所述B、C、D和E组分之外的其他抗氧剂、抗磨剂、防锈剂、摩擦改性剂、分散剂、清净剂、降凝剂、粘度指数改进剂或者它们的组合。

本发明的空气压缩机油组合物的制备方法包括：将A组分、B组分、C组分、D组分、E组分和任选加入的F组分混合，在20-60℃下搅拌至均匀透明。

发明的效果

本发明所提供的空气压缩机油组合物，具有以下优点：（1）所述B组分和金属减活剂（C组分）具有优良高效的氧化安定性和抗氧协同作用，在适当的配比和用量下，油品的旋转氧弹时间可达2600min，远远高于我国空气压缩机油的产品标准（旋转氧弹值1000min），因而本发明较大程度上提高了空气压缩机油使用寿命，达到节能降耗目的；（2）所用B组分还具有防腐蚀、抗菌、杀虫、杀菌作用，增强了空气压缩机油的综合性能；（3）所选用的聚醚型基础油，其氧化降解一直进行到低分子羰基或羧基化合物，在高温下低分子羰基或羧基化合物气化挥发，因此不生成沉积物和胶状物质，保证了油品的高温清净性和抑制沉积物形成能力；（4）聚醚型基础油具有较高的热传导系数，能迅速移走气体压缩时产生的压缩热和螺杆旋转时产生的摩擦热，起到了冷却剂的作用，保证机器正常运行；（5）选择酯类油以调节对密封材料的适应性，达到性能优势互补；（6）本发明所提供的空气压缩机油组合物除具有较好的抗氧化性和自清净能力外，还具有良好的润滑性、粘温特性、低温流动性、低挥发性、抗腐蚀性、抗泡性和抗乳化性能力，综合性能良好，尤其适用于现代螺杆式空气压缩机的工作要求。

具体实施方式

适合本发明的聚醚油包括但不限于使用其中末端羟基通过例如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聚合物，和这些聚氧亚烷基聚合物的烷基和苯基醚（例如甲基聚丙二醇醚，聚乙二醇二苯基醚，还可包括聚丙二醇的二乙基醚）或者其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。

合适的聚醚油包括聚烷氧基（乙氧基或丙氧基）二醇、聚烷氧基单醚、聚烷氧基双醚、聚烷氧基醚酯、聚烷氧基双酯。更具体地，包括混合的环氧烷聚二醇醚、聚异丙醇双醚、混合的环氧烷聚二醇单醚、聚异丙二醇、混合的环氧烷二醇、聚丁二醇、聚丙二醇、环氧乙烷-环氧丙烷共聚三羟基醚、环氧乙烷-环氧丙烷无规共聚单乙醚、聚丙二醇单乙醚、聚丙二醇双乙醚等。

为保证空气压缩机油较好的破乳性和分水性，本发明的聚醚油优选为水不溶或油溶性的聚醚。

适合本发明的酯类油包括一元酸与单烷醇反应生成的酯，合适的酯包括化学式为RCO₂R’的那些，其中R为C₄-C₁₀的烷基，R’为C₄-C₁₂的烷基，优选C₄-C₁₀的烷基，更优选C₄-C₉的烷基，具体包括2-乙基己酸异壬酯、2-乙基己酸异辛酯、2-乙基己酸2-乙基己酯、庚酸异壬酯、异庚酸异壬酯、戊酸异壬酯、戊酸辛酯、戊酸癸酯、庚酸壬酯、庚酸辛酯。

适当的酯类油包括二羧酸或多元酸（如己二酸、壬二酸、苯二甲酸、偏苯三甲酸亚油酸二聚物）与各种醇，比如但不限于丁醇、己醇和十二烷基醇形成的酯。这些酯具体的例子包括己二酸二丁酯、邻苯二甲酸酯、偏苯三甲酸酯、己二酸十二烷基酯，富马酸二正己酯。

合适的酯类油还包括多元醇酯，具体包括季戊四醇酯、三羟甲基乙烷酯、三羟甲基丙烷酯、新戊基二元醇酯、双季戊四醇酯、双三羟甲基丙烷酯。

另一类合适的酯类油还包括复合酯，其是由二元酸和二元醇酯化成长链分子，端基再用一元酸或一元醇酯化得到的基础油。

所述B组分是一种酮胺类抗氧剂，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。B组分包括2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉单体，或以上单体的聚合物，或单体与聚合物的混合物，其中单体的结构式为：

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性能的烷基，较适宜的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、以及其相关异构体。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、以及其相关异构体。

2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉聚合物结构式为：

n选自2-1000中的整数，优选2-10；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，或者它们的任意混合物。

所述B组分提到的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。

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，可以抑制金属离子对氧化的催化作用。适合本发明的金属减活剂（C组分）有苯并三唑、甲苯基三唑、4-烷基苯并三唑、5-烷基苯并三唑、辛基三唑、癸基三唑、十二烷基三唑、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2-烷基二硫代-5-巯基-1,3,4-二噻二唑和2,5-双(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、苯并咪唑、苯并噻唑、甲苯吲唑及这些物质的衍生物。

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。

所述的破乳剂（D组分）可列举的有聚氧亚烷基醚、聚氧亚烷基脂肪酸酯，或胺与环氧化合物的缩合物，或磺酸盐型破乳剂，例如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯乙二胺，聚氧乙烯聚氧丙烯乙基磷酸酯、十二烷基苯磺酸钠等。

可单独使用这些破乳剂，或者可组合使用两种以上的这些破乳剂。

所述的抗泡剂（E组分）可选自硅氧烷、有机硅酸酯、聚烷基丙烯酸酯、表面活性剂等。可以提及：二甲基聚硅氧烷、氟硅氧烷、二乙基硅酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、全氟聚醚等。

可单独使用这些抗泡剂，或者可组合使用两种以上的这些抗泡剂。

根据GB/T265试验方法测量，所述的聚醚油40℃粘度为20-100mm²/s。

根据GB/T265试验方法测量，所述的酯类油40℃粘度为10-100mm²/s。

聚醚油与酯类油的重量比为100:0-50:50，优选95:5-80:20。

以所述空气压缩机油组合物总重量为基准，所述B组分在空气压缩机油组合物中的含量为0.1-5%，优选0.5-2%，更优选0.5-1.8%，最优选0.5-1%。

以所述空气压缩机油组合物总重量为基准，所述金属减活剂在空气压缩机油组合物中的含量为0.01-0.5%，优选0.03%-0.1%。

所述B组分和金属减活剂具有抗氧化协同作用，两组分重量比为50:1-2:1，优选20:1-5:1，更优选10:1-5:1。

以所述空气压缩机油组合物总重量为基准，所述的破乳剂添加量可以为5-5000ppm，优选10-500ppm。

以所述空气压缩机油组合物总重量为基准，所述的抗泡剂添加量可以为1-1000ppm，优选10-100ppm。

基础油为其余含量。

本发明所述空气压缩机油组合物还可以含有F组分：除所述B、C、D和E组分之外的其他抗氧剂、抗磨剂、防锈剂、摩擦改性剂、分散剂、抗泡剂等机油常用的添加剂，所有这些添加剂可使用可商购的材料根据常规方法共混。一般情况下，这些其他抗氧剂、抗磨剂、摩擦改性剂的加入量为0.01-1.5%，防锈剂加入量为0.01-3%，分散剂的加入量为0.01-5%，抗泡剂的加入量为0.001-0.01%。

本发明提供的空气压缩机油组合物的制备方法包括：将上述A组分、B组分、C组分、D组分、E组分和任选加入的F组分混合，于20-60℃下搅拌至均匀透明。

以下给出本发明的实施例。需要说明的是，这些实施例仅是说明性的，本发明不限于这些实施例。

<实施例>

实施例1

一种高抗氧化清净型空气压缩机油组合物，其制备方法是：分别取95g油溶性聚醚OSP-46（Dow Chemical Company，下同）、5g C8/C10饱和多元醇酯Priolube3970（Croda Chemical Company，下同）、1.8g的NaugalubeTMQ（2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂，Uniroyal Chemical Company,Inc.下同）、0.04g的噻二唑类衍生物T561（锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同）、0.003g甲基硅油T901（锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同）、0.003g破乳剂环氧丙烷/环氧乙烷嵌段共聚物

5957（Lubrizol Petroleum Chemical Company，下同)，放入200ml烧杯中混合，50℃下搅拌至均匀透明，得产品I。

实施例2

一种高抗氧化清净型空气压缩机油组合物，其制备方法是：分别取100g油溶性聚醚OSP-46、0.8g的Naugalube TMQ、0.1g的噻二唑类衍生物T561、0.003g T901、0.005g破乳剂

5957，放入200ml烧杯中混合，20℃下搅拌至均匀透明，得产品II。

实施例3

一种高抗氧化清净型空气压缩机油组合物，其制备方法是：分别取90g油溶性聚醚OSP-32（Dow Chemical Company，下同）、10g Priolube3970、0.6g的Naugalube TMQ、0.1g的苯三唑类衍生物T551（锦州康泰润滑油添加剂有限公司，下同）、0.003g T901、0.003g

5957破乳剂，放入200ml烧杯中混合，50℃下搅拌至均匀透明，得样品III。

对比例1

分别取90g油溶性聚醚OSP-32、10g Priolube3970、0.5g的丁基辛基二苯胺抗氧剂、0.3g的硫醚酚类抗氧剂—硫代二乙撑双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、0.5g亚甲基双二丁基二硫代氨基甲酸酯、0.1g的苯三唑类衍生物T551、0.003g T901、0.003g

5957破乳剂，放入200ml烧杯中混合，30℃下搅拌至均匀透明，得样品IV。

对比例2

一种高抗氧化清净型空气压缩机油组合物，其制备方法是：分别取90g油溶性聚醚OSP-32、10g Priolube3970、0.6g Naugalube TMQ、0.003g T901、0.003g

5957破乳剂，放入200ml烧杯中混合，50℃下搅拌至均匀透明，得样品V。

对以上空气压缩机油样品I-V进行粘度、粘度指数、破乳化性、抗泡性、闪点、倾点、氧化安定性等项目的分析检测，具体性能检测指标结果如表1所示：

表1

表1数据结果表明，2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂和金属减活剂具有较好的抗氧协同作用，其氧化安定性远好于传统的酚胺型抗氧剂。

Claims

1.一种空气压缩机油组合物，其由以下组分组成：

A、聚醚油基础油，或者聚醚油和酯类油的混合物基础油，所述聚醚油与酯类油的重量比为100:0-50:50；

B、至少一种2,2,4-三烷基-1,2-二氢喹啉类抗氧剂；

C、至少一种金属减活剂；

D、至少一种破乳剂；

E、至少一种抗泡剂；

其特征在于，以所述空气压缩机油组合物总重量为基准，所述B组分的含量为0.5-1.8％；所述C组分金属减活剂的含量为0.03％-0.1％；所述D组分破乳剂添加量为5-5000ppm；所述E组分抗泡剂添加量为1-1000ppm，

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，其的聚合物，或者它们的任意混合物，

所述金属减活剂为：苯并三唑、甲苯基三唑、4-烷基苯并三唑、5-烷基苯并三唑、辛基三唑、癸基三唑、十二烷基三唑、2-巯基苯并噻唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2-烷基二硫代-5-巯基-1,3,4-二噻二唑、2,5-双(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑、苯并咪唑、苯并噻唑、甲苯吲唑中的一种或者两种以上，

所述B组分和C组分金属减活剂的重量比为50:1-2:1。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机油组合物，其特征在于所述破乳剂为聚氧亚烷基醚、聚氧亚烷基脂肪酸酯，胺与环氧化合物的缩合物，磺酸盐型破乳剂，或者它们的任意混合物。

3.根据权利要求1或2所述的空气压缩机油组合物，其特征在于所述抗泡剂为硅氧烷、有机硅酸酯、聚烷基丙烯酸酯，或者它们的任意混合物。

4.根据权利要求1或2所述的空气压缩机油组合物，其特征在于所述聚醚油与酯类油的重量比为95:5-80:20。

5.根据权利要求1或2所述的空气压缩机油组合物，其特征在于以所述空气压缩机油组合物总重量为基准，所述B组分的含量为0.5-1％；所述D组分破乳剂添加量为10-500ppm；所述E组分抗泡剂添加量为10-100ppm。

6.根据权利要求1或2所述的空气压缩机油组合物，其特征在于所述B组分和C组分金属减活剂的重量比为20:1-5:1。

7.根据权利要求6所述的空气压缩机油组合物，其特征在于所述B组分和C组分金属减活剂的重量比为10:1-5:1。

8.根据权利要求1-7任一项所述的空气压缩机油组合物的制备方法，包括：将A组分、B组分、C组分、D组分和E组分混合，在20-60℃下搅拌至均匀透明。