空气压缩机润滑油组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种润滑油，特别涉及一种空气压缩机润滑油组合物及其制备方法。

背景技术

空气压缩机是一种通用性机械设备，能提供动力和工艺气体，在行业中应用广泛。随着空气压缩机技术的发展，对空气压缩机润滑油的性能提出了更高的要求。对于循环使用的空气压缩机润滑油，需具有更强的抗高温氧化能力和极压抗磨性能。相对于矿物空气压缩机润滑油而言，合成空气压缩机油具有高低温性能好、使用寿命长、性价比高、可提高压缩机运行安全系数、对环境污染较少等优点，能更好地适应新型压缩机的使用和需要，但同样存在换油周期短、抗高温氧化能力欠佳等问题。

在空气压缩机润滑油中，所使用的抗氧剂主要包括酚型、胺型、酚酯型、硫代酯型、亚磷酸酯型等等，其中受阻酚型抗氧剂的使用较为广泛。例如CN 113088368、CN 92102699、CN 99811367、USP 5124057、USP 6207623、USP 6410490等均采用受阻酚型抗氧剂为其抗氧剂组分之一，但采用一般的受阻酚型抗氧剂难于满足长寿命的要求。因此现有技术仍需要长寿命的并具有优异氧化安定性能和抗磨性能的空气压缩机润滑油组合物。

发明内容

本发明提出了一种空气压缩机润滑油组合物及其制备方法，所述空气压缩机润滑油组合物具有优异的高温抗氧化性能和抗磨性能。

本发明的空气压缩机润滑油组合物，以质量百分比计，包括0.1％～10％的有机硼化合物、0.01％～5％的抗氧剂、0.01％～5％的极压抗磨剂、0.001％～1％的消泡剂和主要量的酯类润滑基础油，其中所述有机硼化合物的结构如式(I)所示：

在式(I)中，存在a个重复单元L和b个含硼基团，a为1～10之间的整数(优选1～5之间的整数)，b为1～5之间的整数(优选1～3之间的整数)，a个L基团彼此相同或不同，各自独立地选自式(II)所示的基团；

在式(II)中，HO与苯环键合(HO优选位于苯环上R

所述R

m为0～10之间的整数(优选1～5之间的整数)；

所述的R

各个G

所述的R

G

G

在a个L基团中，至少存在一个A基团选自式(III)所示的基团，至少存在一个G

b个所述含硼基团中的各个A’基团各自独立地选自与L基团中存在的G

在式(V)中，m为0～10之间的整数(优选1～5之间的整数)；

所述的R

所述的R

G

所述的R

各个G

在式(V)所示的基团中，至少存在一个G

在b个所述含硼基团中，至少存在一个A’基团选自与L基团中存在的G

所述有机硼化合物中的各个基团符合成键规则。

根据本发明，式(III)或式(IV)中的两个与式(II)键合的结合端可以以任意方式与式(II)中的基团键合，例如可以沿一个方向与式(II)键合，也可以沿相反方向与式(II)键合。

根据本发明，可以举出的所述有机硼化合物的例子包括以下结构化合物中的一种或多种：

/>

其中的R基团为H或C

根据本发明，所述有机硼化合物的制备方法包括以下步骤：

(1)使式(X)所示的化合物与过氧化物反应；

在式(X)中，HO与苯环键合(HO优选位于苯环上R

(2)使步骤(1)的反应产物与式(Y)所示的化合物反应；

在式(Y)中，m为0～10之间的整数(优选1～5之间的整数)；

所述的R

在式(Y)中，至少存在一个G

(3)使步骤(2)的反应产物与无机硼化合物反应，收集产物。

根据本发明，在步骤(1)中，式(X)所示的化合物可以选自腰果酚、烷基化腰果酚，所述烷基化腰果酚可以通过腰果酚与烷基化剂反应得到，例如可以通过腰果酚与叔丁基氯反应得到叔丁基化腰果酚。

根据本发明，在步骤(1)中，所述过氧化物优选双氧水、过氧甲酸、过氧乙酸、过氧磺酸、间氯过氧苯甲酸、叔丁基过氧化氢、过氧乙酸叔丁酯、过氧化甲基乙基酮、过氧化二苯甲酰和过氧化环己酮中的一种或多种，更优选双氧水、过氧化甲酸、过氧乙酸和过氧磺酸中的一种或多种。

根据本发明，在步骤(2)中，式(Y)所示的化合物可以选自脂肪胺、多烯多胺、一个或多个羟基取代的脂肪胺、一个或多个羟基取代的多烯多胺中的一种或多种，例如可以选用乙醇胺、二乙醇胺、羟乙基乙二胺(即N-(2-羟乙基)乙二胺)、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和五乙烯六胺中的一种或多种。

根据本发明，在步骤(3)中，所述无机硼化合物优选选自硼酸、氧化硼和硼酸半酯中的一种或多种，所述硼酸半酯可以选用硼酸单烷基酯、硼酸二烷基酯，其中的烷基为C

根据本发明，式(X)所示的化合物与过氧化物、式(Y)所示的化合物、无机硼化合物之间的当量比优选为1：0.5～10：0.5～10：0.5～5，更优选为1：2～3：2～3：1～2。

根据本发明，步骤(1)的反应温度优选为0～100℃，更优选为20～80℃；步骤(2)的反应温度优选为50～150℃，更优选为60～100℃；步骤(3)的反应温度优选为80～200℃，更优选为110～150℃。

根据本发明，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)的反应时间通常越长越好，一般来说，步骤(1)的反应时间优选为1～10h，更优选为3～5h；步骤(2)的反应时间优选为1～10h，更优选为2～4h；步骤(3)的反应时间优选为1～10h，更优选为3～5h。

根据本发明，在步骤(3)的反应中，还可以加入式(Y)所示的化合物，所述式(Y)所示的化合物与无机硼化合物之间的当量比优选为1：0.5～5，更优选为1：0.8～3。

根据本发明，所述反应步骤(1)、(2)或(3)可以在稀释剂和/或溶剂的存在下进行，也可以不使用稀释剂和/或溶剂。

根据本发明，所述稀释剂可以选用API I、II、III、IV和V类基础油中的一种或多种，常见的商品或牌号包括150SN、200SN、350SN、500SN、650SN、150BS、HVI-100、HVI-150、HVI-200、HVI-350、HVI-400、HVI-500、HVI-150BS、PAO4、PAO6、PAO8、PAO10、烷基苯、烷基萘等。

根据本发明，所述溶剂可以选用C

根据本发明的一个特别实施方式，所述稀释剂和/或溶剂可以在所述反应步骤的任何阶段按照本领域的常规用量加入，并没有特别的限定。

根据本发明，显然的是，所述反应步骤一般在惰性气体气氛的保护下进行。作为所述惰性气体，比如可以举出氮气和氩气等，并没有特别的限定。

根据本发明，在步骤(3)中，可以加入促使反应完全的促进剂，常见的促进剂包括水、乙醇、丙醇、丁醇、氨水等。如加入促进剂，可在反应结束后，使用本领域技术人员公知的方式，例如在常压或减压条件下蒸除。

根据本发明，通过前述的有机硼化合物的制备方法，作为反应产物，可以制造出单一的一种有机硼化合物，也可以制造出由多种有机硼化合物构成的混合物，或者由一种或多种所述有机硼化合物与前述稀释剂(如果使用的话)构成的混合物。这些反应产物都是本发明所预期的，其存在形式的不同并不影响本发明效果的实现。因此，本说明书上下文中不加区分地将这些反应产物均统称为有机硼化合物。鉴于此，根据本发明，并不存在进一步纯化该反应产物，或者从该反应产物中进一步分离出某一特定结构的有机硼化合物的绝对必要性。当然，该纯化或分离对于本发明预期效果的进一步提升而言是优选的，但对于本发明并不必需。虽然如此，作为所述纯化或分离方法，比如可以举出通过柱层析方法或制备色谱等方法对所述反应产物进行纯化或分离等。

本发明的有机硼化合物同时具有优良的抗氧化性能和抗磨减摩性能。

根据本发明，所述抗氧剂优选选自酚型抗氧剂，例如可以选用2,6二叔丁基对甲酚、2,6-二叔丁基混合酯、4,4-亚甲基双(2,6-二叔丁基酚)和2,6-二叔丁基-α二甲氨基对甲酚中的一种或多种，常见的商品牌号包括T501、T512、BHT等。

根据本发明，所述极压抗磨剂优选选自硫磷酸含氮衍生物、磷酸酯、亚磷酸酯、硫代磷酸胺盐、硫化烯烃和二烷基二硫代氨基甲酸盐中的一种或多种，例如可以选用硫磷酸含氮衍生物、亚磷酸二正丁酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三乙酯、硫代磷酸胺盐、硫化异丁烯和二丁基二硫代氨基甲酸锌中的一种或多种，常见的商品牌号包括T304、T305、T306、T307、T321等。

根据本发明，所述消泡剂优选选自丙烯酸与醚的共聚物、甲基硅油和乙基硅油中的一种或多种，常见的商品牌号包括T911、T912、T901等。

根据本发明，所述酯类润滑基础油优选双酯类润滑基础油，例如可以选用癸二酸二异辛酯、己二酸二异辛酯等。

根据本发明，优选地，所述空气压缩机润滑油组合物，以质量百分比计，包括0.2％～5％的有机硼化合物、0.01％～3％的抗氧剂、0.01％～3％的极压抗磨剂、0.001％～0.5％的消泡剂和主要量的酯类润滑基础油。

本发明的空气压缩机润滑油组合物的制备方法，包括将前述所述的空气压缩机润滑油组合物中的添加剂和润滑基础油混合的步骤。所述混合的温度优选为40℃～90℃，混合时间优选为1h～6h。

本发明的空气压缩机润滑油组合物具有优异的高温抗氧化性能和抗磨性能，能满足长寿命空气压缩机润滑油组合物的要求。

具体实施方式

在本说明书中，在基团的定义中有时使用术语“单键”。所谓“单键”，指的是该基团不存在。举例而言，假定结构式-CH

在本说明书的上下文中，表达方式“数字+价+基团”或其类似用语指的是从该基团所对应的基础结构(比如链、环或其组合等)上除去该数字所代表的数量的氢原子后获得的基团，优选指的是从该结构所含的碳原子(优选饱和碳原子和/或非同一个碳原子)上除去该数字所代表的数量的氢原子后获得的基团。举例而言，“3价直链或支链烷基”指的是从直链或支链烷烃(即该直链或支链烷基所对应的基础链)上除去3个氢原子而获得的基团。

下面通过实施例对本发明做进一步说明，但并非构成对本发明的限制。

所用主要原料如下：

腰果酚，上海物竞化工科技有限公司，工业品

氯化锌，浓硫酸，双氧水(30％)，甲酸，硼酸，二乙醇胺，二乙烯三胺，乙醇胺，N-(2-羟乙基)乙二胺，叔丁基氯，十六醇，均购自国药集团化学试剂有限公司，分析纯。

实施例1叔丁基化环氧腰果酚的制备

取100g腰果酚、8g甲酸、0.3g硫酸、200g双氧水，加入带有机械搅拌、回流冷凝器及温控的三口烧瓶中，开启搅拌、加热。维持反应温度为70℃，反应3小时。反应结束后降温，得到棕红色透明液体。将反应产物过滤后用5％KOH溶液进行碱洗，然后用蒸馏水水洗至中性，将有机相在100Pa、150℃条件下减压蒸馏1h，除去水分及没反应的原料，得到橙红色透明液体环氧化腰果酚。

将35g环氧化腰果酚溶入100ml丙酮中，溶好后放入250ml三口反应烧瓶中，加入0.9g氯化锌催化剂，开启搅拌、加热。维持反应温度为60℃，将9.5g叔丁基氯缓慢滴加入反应烧瓶，滴加完毕后继续反应3小时。反应结束后降温，得到棕红色透明液体。将反应产物过滤后用5％KOH溶液进行碱洗，然后用蒸馏水水洗至中性，在1000Pa、120℃条件下减压蒸馏1h，除去溶剂、水分及没反应的原料，得到棕红色粘稠液体叔丁基化环氧腰果酚。

上述反应的示例反应式如下式所示。

实施例2

将22g实施例1制备的叔丁基化环氧腰果酚，5g N-(2-羟乙基)乙二胺及甲苯90g加入250mL三口烧瓶，在搅拌下加热，90℃反应3h。反应结束后，减压蒸馏1h，除去溶剂及没反应的原料，得到深棕红色粘稠液体叔丁基化氨基腰果酚，然后加入3g硼酸、10g N-(2-羟乙基)乙二胺以及90g环己烷加入反应容器中，搅拌、升温，脱去水分，在120℃反应3h，最后过滤、蒸除溶剂和未反应的N-(2-羟乙基)乙二胺，得到有机硼化合物W-01。

反应的示例反应式如下式所示，其中的R为H。

将实施例2制备的产物进行红外光谱分析，分析结果见表1。

表1产物红外分析结果

表1中说明产物中存在C－OH伸缩振动峰、C－NH伸缩振动峰、苯环骨架伸缩振动峰、N－C伸缩振动峰、O－C伸缩振动峰以及B－O伸缩振动峰等特征峰，可以表明合成产物为目标化合物。

实施例3

将36g实施例1制备的叔丁基化环氧腰果酚，10g二乙醇胺及甲苯90g加入250mL三口烧瓶，在搅拌下加热，100℃反应4h。反应结束后，减压蒸馏1h，除去溶剂及没反应的原料，得到深棕红色粘稠液体叔丁基化氨基腰果酚，然后加入6g硼酸、20g二乙醇胺以及90g环己烷加入反应容器中，搅拌、升温，脱去水分，在150℃反应4h，最后过滤、蒸除溶剂和未反应的二乙醇胺，制备得到有机硼化合物W-02。

实施例4

将21.5g实施例1制备的叔丁基化环氧腰果酚，6g二乙烯三胺及甲苯90g加入250mL三口烧瓶，在搅拌下加热，95℃反应2h。反应结束后，减压蒸馏1h，除去溶剂及没反应的原料，得到深棕红色粘稠液体叔丁基化氨基腰果酚，然后加入6g硼酸、8g十六醇、10.5g二乙烯三胺以及90g环己烷加入反应容器中，搅拌、升温，脱去水分，在145℃反应5h，最后过滤、蒸除溶剂及未反应的二乙烯三胺，制备得到有机硼化合物W-03。

对比例1

将36.3g十六醇、18.3g乙醇胺与6.2g硼酸以及90g甲苯溶剂加入反应容器中，搅拌、升温，在145℃反应6小时，最后过滤、蒸除溶剂及未反应的乙醇胺，得到对比有机硼化合物V-01。

空气压缩机润滑油组合物的实施例5-7与对比例2-3

按照表2的配方组成调制得到空气压缩机润滑油组合物的实施例5-7与对比例2-3，其中所使用的主要添加剂和润滑基础油来源如下：

抗氧剂T501，石油化工科院研究院兴普公司，工业品

硫磷酸含氮衍生物T305，沈阳华仑润滑油添加剂有限公司，工业品

丙烯酸与醚的共聚物T911，沈阳聚鑫天成化工有限公司，工业品

癸二酸二异辛酯，北京化工三厂，工业品

表2空气压缩机润滑油组合物的实施例及比较例

分别对上述实施例、对比例的空气压缩机润滑油组合物进行了高温抗氧化性能润滑油氧化诱导期评定，测定方法为SH/T 0719，测试仪器为美国TA公司TA5000型号DSC仪，测试条件为：190℃，氧压0.5MPa，升温速度10℃/min。

分别对上述实施例、对比例的空气压缩机润滑油组合物进行了润滑油抗磨损性能的测定，测定方法为四球法SH/T 0189，测试仪器为美国Koehler公司生产的K93190型四球试验机，测试条件为1200rpm，75℃，392N，60min。

高温抗氧化性能、抗磨损性能的评定结果如表3所示。

表3