本發(fā)明涉及潤滑油技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物可降解齒輪油組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
進入21世紀的今天，節(jié)能和環(huán)保是人類社會的主旋律?！熬G色”潤滑油具有高的生物降解性能，低的生態(tài)毒性，是解決潤滑油環(huán)境污染問題的可靠途徑。在潤滑領(lǐng)域中，研制可生物降解的潤滑油仍然是科技工作面臨的重大課題，其中基礎(chǔ)油是影響潤滑油生物降解性能的決定性因素。可生物降解潤滑油的基礎(chǔ)油主要有植物油、合成酯、聚α-烯烴(PAO)，聚乙二醇等，它們的理化性能各有特點。目前廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)油多是植物油和合成酯。
中國專利公開號為CN105838488A公開了一種溶劑稀釋型環(huán)保開式風(fēng)電齒輪油組合物及其生產(chǎn)方法，其基礎(chǔ)油為植物油基合成酯、礦物油中的一種以上。礦物油具有低溫性能好、承載能力強、抗氧化性能好等的優(yōu)點，但其生物降解能力較差。合成酯具有優(yōu)良的氧化安定性、良好的粘溫特性和優(yōu)良的生物降解特性，在高級潤滑油中廣泛使用。但是，合成基礎(chǔ)油的價格一直是推廣使用的最大瓶頸問題。
中國專利公開號為CN104611103A公開了一種環(huán)保耐磨齒輪油，其基礎(chǔ)油為菜籽油、大豆油棉籽油中的一種或幾種復(fù)配植物油。然而，植物油具有良好的潤滑性和可生物降解性，對環(huán)境沒有不良影響，資源可再生和無毒等，價格僅為礦物油的1.5～3倍，但主要缺點是熱氧化安定性和水解安定性均較差。齒輪油基礎(chǔ)油熱氧化安定性差,易造成油的質(zhì)量變劣，使齒輪油腐蝕磨損。
齒輪油是一種十分有效并且應(yīng)用廣泛的潤滑劑。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，使得潤滑問題引起的機械故障降低，從而延長了機械設(shè)備的壽命。齒輪油的抗磨性能關(guān)系到工作部件是否正常以及穩(wěn)定安全地運轉(zhuǎn)，因此齒輪油的研究也多集中于抗磨性能。發(fā)展“綠色”摩擦學(xué)，提高潤滑油的“綠色”含量，以滿足潤滑油工業(yè)未來市場發(fā)展的需要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明的目的是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)不同的生物可降解齒輪油，該齒輪油具有優(yōu)異的減摩抗磨與氧化安定性能，良好的生物降解性能，符合可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟增長模式。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述齒輪油的制備方法。
用于解決問題的方案
本發(fā)明提供一種生物可降解齒輪油組合物，以所述齒輪油組合物總重量為100％計，包括以下組分：
(a)基礎(chǔ)油：85-95％，優(yōu)選為89-93％；
(b)金屬鈍化劑：0.5-4％，優(yōu)選為0.5-3％；
(c)抗氧劑：0.5-4％，優(yōu)選為0.5-3％；
(d)極壓劑：2-6％，優(yōu)選為2-5％；
(e)粘度指數(shù)改進劑：1-3％，優(yōu)選為1.5-3％；
(f)抗泡劑：0.0015-0.0080％，優(yōu)選為0.0040-0.0080％。
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解齒輪油組合物，所述基礎(chǔ)油(a)為菜籽油、多元醇酯和聚α烯烴的混合物；優(yōu)選地，所述多元醇酯包括新戊基多元醇酯、己二酸二異辛酯和癸二酸異辛酯中的一種或兩種，所述聚α烯烴包括PAO2或PAO4中的一種或兩種；
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解齒輪油組合物，以所述基礎(chǔ)油(a)總質(zhì)量為100％計，所述多元醇酯的含量為20％，所述菜籽油與所述聚α烯烴重量比為7.0:1.0-7.5:0.5，優(yōu)選為7.5:0.5。
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解齒輪油組合物，所述金屬鈍化劑(b)包括：苯三唑衍生物、2-巰基苯并噻唑、2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑中的一種或兩種。
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解齒輪油組合物，所述抗氧劑(c)包括：胺類抗氧劑、酚類抗氧劑中的一種或兩種；優(yōu)選地，所述胺類抗氧劑包括：對,對-二叔丁基二苯胺、丁基/辛基二苯胺、對,對-二異辛基二苯胺中的一種或兩種；所述酚類抗氧劑包括：2,6-二叔丁基對甲酚、雙(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)硫醚的一種或兩種。
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解齒輪油組合物，所述極壓劑(d)包括：含硫添加劑硫化異丁烯、含硫添加劑氨基硫代酯、硫磷氮型添加劑硫代磷酸復(fù)酯胺鹽、磷氮型添加劑磷之星的一種或兩種。
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解齒輪油組合物，所述粘度指數(shù)改進劑(e)包括：聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氫化苯乙烯雙烯共聚物的一種或兩種。
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解齒輪油組合物，所述抗泡劑(f)為二甲基硅油、二甲基聚硅氧烷、氟硅氧烷、二乙基硅酸酯的一種或多種。
本發(fā)明還提供一種根據(jù)本發(fā)明的生物可降解齒輪油組合物的制備方法，包括將所述生物可降解齒輪油組合物的各組分混合的步驟。
發(fā)明的效果
在本發(fā)明所提供的生物可降解齒輪油組合物具有以下優(yōu)點：(1)采用一定比例復(fù)配調(diào)制的可降解混合基礎(chǔ)油具有優(yōu)異協(xié)同作用，可以保持基礎(chǔ)油的高性能，對添加劑的相容性能和敏感性，生產(chǎn)成本低；(2)優(yōu)異的生物降解性能，本發(fā)明提供的生物可降解齒輪油組合物中含磷、含氮添加劑有利于微生物的繁殖和生長，可以進一步提高可生物降解基礎(chǔ)油的生物降解性能；(3)綜合性能優(yōu)異，本發(fā)明提供的齒輪油組合物，具有優(yōu)異的極壓抗磨性能、氧化安定性能，可有效防止齒輪磨損或燒結(jié)，有效延長齒輪的壽命。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種生物可降解齒輪油組合物，以所述齒輪油組合物總重量為100％計，其包含以下組分：
(a)基礎(chǔ)油：85-95％，優(yōu)選為89-93％；
(b)金屬鈍化劑：0.5-4％，優(yōu)選為0.5-3％；
(c)抗氧劑：0.5-4％，優(yōu)選為0.5-3％；
(d)極壓劑：2-6％，優(yōu)選為2-5％；
(e)粘度指數(shù)改進劑：1-3％，優(yōu)選為1.5-3％；
(f)抗泡劑：0.0015-0.0080％，優(yōu)選為0.0040-0.0080％。
根據(jù)本發(fā)明提供的齒輪油組合物，其中所述(a)組分基礎(chǔ)油為菜籽油、多元醇酯和聚α烯烴(PAO)的混合物；優(yōu)選地，所述多元醇酯選自新戊基多元醇酯、己二酸二異辛酯和癸二酸異辛酯中的一種或兩種，所述聚α烯烴選自PAO2或PAO4中的一種或兩種。
以所述基礎(chǔ)油總質(zhì)量為100％計，其中所述多元醇酯重量比為20％，所述菜籽油與聚α烯烴重量比為7.0:1.0-7.5:0.5，優(yōu)選為7.5:0.5。
所述菜籽油、多元醇酯與PAO三種油品各有其特點，如所述菜籽油的潤滑性能好，抗磨性較好，無灰分，閃點大，易生物降解，且可以再生，對環(huán)境無害，但其氧化安定性差；所述多元醇酯具有良好的低溫性能和熱氧化穩(wěn)定性，以及相溶性，缺點是水解穩(wěn)定性差；所述聚α烯烴(PAO)的潤滑性不如植物油與合成酯，但其粘度指數(shù)高，熱氧化安定性及低溫啟動性好。三者復(fù)配具有優(yōu)異協(xié)同作用，可以保持各類基礎(chǔ)油的高性能，同時降低了潤滑成本。此外，所述合成酯具有很強的極性，合成酯分子與添加劑的分子相溶在一起，組成分子團，可以均勻地分布在所述菜籽油和PAO中，進而保障復(fù)配的基礎(chǔ)油對添加劑有較高的相容性和感受性。
根據(jù)本發(fā)明提供的齒輪油組合物，其中所述(b)組分金屬鈍化劑為苯三唑衍生物、2-巰基苯并噻唑、2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明提供的齒輪油組合物，其中所述抗氧劑(c)包括：胺類抗氧劑、酚類抗氧劑中的一種或兩種；優(yōu)選地，所述胺類抗氧劑包括：對，對-二叔丁基二苯胺、丁基/辛基二苯胺、對，對-二異辛基二苯胺中的一種或兩種；所述酚類抗氧劑包括：2,6-二叔丁基對甲酚、雙(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)硫醚的一種或兩種。
根據(jù)本發(fā)明提供的齒輪油組合物，其中所述(d)組分極壓劑選自含硫添加劑硫化異丁烯、含硫添加劑氨基硫代酯、硫磷氮型添加劑硫代磷酸復(fù)酯胺鹽、磷氮型添加劑磷之星的一種或兩種。
潤滑油的生物降解性能主要取決于基礎(chǔ)油的生物降解性能，但添加劑的加入同樣會影響到基礎(chǔ)油的降解能力。所述極壓劑為含N、P元素的添加劑，能提供有利于微生物繁殖的養(yǎng)分，可提高潤滑油的生物降解性。
根據(jù)本發(fā)明提供的齒輪油組合物，其中所述(e)組分粘度指數(shù)改進劑為聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氫化苯乙烯雙烯共聚物的一種或兩種。
根據(jù)本發(fā)明提供的齒輪油組合物，其中所述(f)組分抗泡劑為二甲基硅油、二甲基聚硅氧烷、氟硅氧烷、二乙基硅酸酯的一種或多種。
本發(fā)明還提供了齒輪油組合物的制備方法，其包括將(a)組分、(b)組分、(c)組分、(d)組分、(e)組分和(f)組分加入到帶攪拌的容器中，于20-60℃下攪拌至均勻透明。
實施例
下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍，實施例中“份”是指“質(zhì)量份”。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
實施例1
取92.996重量份調(diào)配基礎(chǔ)油，其中菜仔油(西安嘉里油脂工業(yè)有限公司，下同)：新戊基多元醇酯(山東瑞捷新材料有限公司，牌號：NPE-2，下同)：PAO2(shell公司，下同)的重量比為75:20:5，加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫在40℃，再依次將3份苯三唑衍生物T551(錦州康泰潤滑油添加劑有限公司，下同)、0.5份丁基/辛基二苯胺IRGANOX L57(德國BASF，下同)、2份硫化異丁烯T321(錦州康泰潤滑油添加劑有限公司，下同)，1.5份聚甲基丙烯酸酯(上海和氏璧化工有限公司，下同)，0.004份二甲基硅油T901(錦州康泰潤滑油添加劑有限公司，下同)，加入到調(diào)和釜中，20℃開始攪拌至混合物全部溶解，均勻透明，得到生物可降解齒輪油組合物Ⅰ。
對比例1
取92.996重量份調(diào)配基礎(chǔ)油，其中菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比為75:20:5，加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫在40℃，再依次將3份苯三唑衍生物、0.5份丁基/辛基二苯胺、2份亞磷酸二正丁酯T304(山東淄博惠華化工有限公司)，1.5份聚甲基丙烯酸酯，0.004份二甲基硅油，加入到調(diào)和釜中，20℃開始攪拌至混合物全部溶解，均勻透明，得到生物可降解齒輪油組合物Ⅱ。
對比例2
取94.996重量份調(diào)配基礎(chǔ)油，其中菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比為75:20:5，加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫在40℃，再依次將0.5份丁基/辛基二苯胺、3份硫化異丁烯，1.5份聚甲基丙烯酸酯，0.004份二甲基硅油，加入到調(diào)和釜中，20℃開始攪拌至混合物全部溶解，均勻透明，得到生物可降解齒輪油組合物Ⅲ。
對比例3
除了將實施例1中基礎(chǔ)油菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比換為65:30:5以外，按照與實施例1相同的方法，得到生物可降解齒輪油組合物Ⅳ。
對比例4
除了將實施例1中基礎(chǔ)油菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比換為60:20:20以外，按照與實施例1相同的方法，得到生物可降解齒輪油組合物Ⅴ。
實施例2
取90.492重量份調(diào)配基礎(chǔ)油，其中菜籽油：新戊基多元醇酯：PAO4的重量比為75:20:5，加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫在40℃，再依次將0.5份苯三唑衍生物、3份對,對-二異辛基二苯胺(美國Vanderbilt公司，牌號：VANLUBE 81，下同)、3份磷之星P120(錦州康泰潤滑油添加劑有限公司)，3份聚甲基丙烯酸酯，0.008份二甲基硅油，加入到調(diào)和釜中，20℃開始攪拌至混合物全部溶解，均勻透明，得到生物可降解齒輪油組合物Ⅵ。
實施例3
取88.996重量份調(diào)配基礎(chǔ)油，其中菜仔油：新戊基多元醇酯：PAO2的重量比為75:20:5，加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫在40℃，再依次將1.5份2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑T561(錦州康泰潤滑油添加劑有限公司，下同)、2份丁基/辛基二苯胺、5份硫化異丁烯，2.5份聚甲基丙烯酸酯，0.004份二甲基硅油，加入到調(diào)和釜中，20℃開始攪拌至混合物全部溶解，均勻透明，得到生物可降解齒輪油組合物Ⅶ。
獲得的生物可降解齒輪油組合物Ⅰ-Ⅶ，經(jīng)測試結(jié)果如表1所示：
表1
表1數(shù)據(jù)結(jié)果表明：組合物Ⅰ、Ⅵ和Ⅶ表現(xiàn)出良好的抗磨減摩性能、氧化安定性能，且對銅片無腐蝕。由對比例1制備出的組合物Ⅱ采用不在本發(fā)明所述極壓潤滑劑范圍內(nèi)的極壓劑亞磷酸二正丁酯，其極壓性能(PB值和PD值)相對于組合物Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ有所下降，即進一步說明：本發(fā)明所述含極壓劑與其他組分配伍性良好，能夠最大效率的發(fā)揮作用，使齒輪油組合物的綜合性能能夠達到最優(yōu)。組合物Ⅲ相對組合物Ⅰ氧化安定性能有所下降，說明金屬鈍化劑苯三唑衍生物與抗氧劑丁基/辛基二苯胺有一定的配伍協(xié)同作用。組合物Ⅳ和Ⅴ中基礎(chǔ)油的添加比例不在本發(fā)明范圍內(nèi)，相對組合物Ⅰ，組合物Ⅳ和Ⅴ的粘度指數(shù)和生物降解性有所下降，當組合物Ⅴ中PAO2的含量有所增加時，由于PAO的潤滑性不如菜籽油和合成酯，進而組合物Ⅶ中潤滑性能進一步下降。