本發(fā)明屬于液壓油領(lǐng)域；具體涉及一種多級(jí)抗磨液壓油組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
液壓傳動(dòng)是以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)力(或能量)的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制與分配的液體傳動(dòng)，在機(jī)械的傳動(dòng)、控制系統(tǒng)中，特別是隨著各種液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，液壓技術(shù)在工程機(jī)械、機(jī)械制造、農(nóng)業(yè)機(jī)械、航空航天等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。然而，液壓機(jī)械作業(yè)環(huán)境的多變性，給液壓油帶來了很大的挑戰(zhàn)。液壓油如果可以承受高壓高溫、溫度變化、惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，需要有優(yōu)良的粘溫性能和較高的承載能力，保證機(jī)械的工作效率和使用壽命。
隨著液壓技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，節(jié)能已成為液壓系統(tǒng)的重要研究課題之一。一種多級(jí)液壓油可以代替兩種甚至幾種普通液壓油，減少了油品的使用種類。據(jù)理論計(jì)算，使用多級(jí)液壓油，夏季可以節(jié)能4.8％，冬季高達(dá)20.1％，多級(jí)液壓油開啟了我國液壓機(jī)械節(jié)能環(huán)保的新途徑。
目前，多級(jí)液壓油研究面臨的挑戰(zhàn)：(1)粘度與傾點(diǎn)的沖突，烴類化合物分子量越高，其分子間作用力越大，粘度越高，但是傾點(diǎn)隨之增加，低溫流動(dòng)性能較差。(2)氧化安定性能和傾點(diǎn)的沖突，分子量相近的烴類化合物，鏈烷烴氧化安定性能較好，但其傾點(diǎn)較高；環(huán)烷烴和芳烴類低溫流動(dòng)性好，但氧化安定性能不足。(3)減少液壓油中極壓抗磨劑的添加量和保持液壓油高承載能力之間的沖突。因此，研制高性能且成本低的多級(jí)抗磨液壓油，也是現(xiàn)在多級(jí)液壓油研究存在的一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的問題
本發(fā)明的目的在于提供一種多級(jí)抗磨液壓油組合物及其制備方法。該多級(jí)抗磨液壓油組合物的制備方法簡單，綜合性能優(yōu)異，成本低，可應(yīng)用于液壓機(jī)械作業(yè)環(huán)境多變的工況。
用于解決問題的方案
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物，以所述液壓油組合物總重量為100％計(jì)，包含以下組分:
(a)Ⅲ類加氫異構(gòu)基礎(chǔ)油：85-95％，優(yōu)選為88-93％；
(b)粘度指數(shù)改進(jìn)劑：3-5％，優(yōu)選為3-4.5％；
(c)抗氧劑：0.5-4％，優(yōu)選為1.5-3％；
(d)極壓抗磨劑：0.5-5％，優(yōu)選為0.5-2％；
(e)抗泡劑：0.002-0.020％，優(yōu)選為0.005-0.015％；
(f)清凈分散劑：0.5-4％，優(yōu)選為1-3％。
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述Ⅲ類加氫異構(gòu)基礎(chǔ)油(a)鏈烷烴含量為78.5-82.5％，具體地包括：70N、100N、150N或250N中的一種或兩種以上的組合，優(yōu)選為150N或250N中的一種或兩種。
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑(b)包括：聚異丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氫化苯乙烯雙烯共聚物中的一種或多種；優(yōu)選為聚異丁烯、聚甲基丙烯酸酯中的一種或兩種，優(yōu)選地，所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑聚異丁烯與聚甲基丙烯酸酯的質(zhì)量比不大于1:2。
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述抗氧劑(c)包括：二烷基二硫代磷酸鹽、酚類抗氧劑中的一種或兩種；優(yōu)選地，所述二烷基二硫代磷酸鹽包括：二烷基二硫代磷酸鋅、二烷基二硫代磷酸硫化氧鉬、二烷基二硫代磷酸銅中的一種或兩種；優(yōu)選地，所述酚類抗氧劑包括：2-叔丁基酚、2,4-二叔丁基酚、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、2,6-二叔丁基-4-烷基酚、2,6-二叔丁基-4-烷氧基酚中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述極壓抗磨劑(d)包含：納米二氧化鈦和二烷基二硫代磷酸鹽；優(yōu)選地，所述納米二氧化鈦和二烷基二硫代磷酸鹽的質(zhì)量比為1:3-3:1，優(yōu)選為1:2-2:1。所述納米二氧化鈦的粒徑范圍不大于100nm，優(yōu)選不大于50nm。
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述抗泡劑(e)為一種硅型抗泡劑和非硅型抗泡劑的復(fù)合物。
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述清凈分散劑(f)為低堿值石油磺酸鈣或聚異丁烯雙丁二酰亞胺中的一種或兩種。
本發(fā)明還提供一種根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物的制備方法，包括將所述組合物的各組分混合的步驟。
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物的制備方法，其包括以下步驟：
(1)將基礎(chǔ)油加入到反應(yīng)釜中，加熱到50℃-60℃，再依次序添加粘度調(diào)節(jié)劑、抗氧劑、清凈分散劑，攪拌均勻并保溫1小時(shí)；
(2)然后加入極壓抗磨劑，并快速攪拌使其均勻分散；
(3)加入復(fù)合抗泡劑，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到成品的組合物。
發(fā)明的有益效果
本發(fā)明產(chǎn)品綜合性能較高、成本低，具有良好的粘溫性能、低溫流動(dòng)性和氧化安定性能；同時(shí)采用兼有流體潤滑(微軸承作用)與固體潤滑的雙重優(yōu)點(diǎn)的納米二氧化鈦與二烷基二硫代磷酸鹽復(fù)配，使本發(fā)明產(chǎn)品具有良好的承載能力和抗磨性；此外，使用本發(fā)明產(chǎn)品可減少換油次數(shù)，提高液壓機(jī)械的工作效率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種多級(jí)抗磨液壓油組合物，以所述多級(jí)抗磨液壓油組合物總重量為100％計(jì)，包含以下組分：
(a)Ⅲ類加氫異構(gòu)基礎(chǔ)油：85-95％，優(yōu)選為88-93％；
(b)粘度指數(shù)改進(jìn)劑：3-5％，優(yōu)選為3-4.5％；
(c)抗氧劑：0.5-4％，優(yōu)選為1.5-3％；
(d)極壓抗磨劑：0.5-5％，優(yōu)選為0.5-2％；
(e)抗泡劑：0.002-0.020％，優(yōu)選為0.005-0.015％；
(f)清凈分散劑：0.5-4％，優(yōu)選為1-3％。
根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述Ⅲ類加氫異構(gòu)基礎(chǔ)油(a)，鏈烷烴含量為78.5-82.5％，具體地包括：70N、100N、150N或250N中的一種或兩種以上的組合，優(yōu)選為150N或250N中的一種或兩種。
根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述Ⅲ類加氫異構(gòu)基礎(chǔ)油具有較高的粘度指數(shù)，氧化安定性能比較穩(wěn)定。進(jìn)一步地，所述加氫異構(gòu)Ⅲ類基礎(chǔ)油鏈烷烴含量較高，與本發(fā)明所述長鏈狀粘度指數(shù)改進(jìn)劑分子間吸引力作用點(diǎn)較多。因此，粘度指數(shù)改進(jìn)劑可有效地改變石蠟(Ⅲ類加氫異構(gòu)基礎(chǔ)油并未深度脫蠟，仍含有大量石蠟分子)結(jié)晶的生長方向和形狀，進(jìn)而起到降凝的作用。此外，相對(duì)于Ⅲ類基礎(chǔ)油，合成油聚a烯烴雖然能夠滿足低凝液壓油的高閃點(diǎn)、低傾點(diǎn)和低溫流動(dòng)性的要求，但聚a烯烴的價(jià)格高，邊界潤滑性差，在低溫液壓油應(yīng)用中受到限制。
根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑(b)為聚異丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯共聚物、氫化苯乙烯雙烯共聚物中的一種或多種；優(yōu)選為聚異丁烯或聚甲基丙烯酸酯中的一種或兩種；優(yōu)選地，所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑聚異丁烯與聚甲基丙烯酸酯的質(zhì)量比不大于1:2。
根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述抗氧劑(c)為二烷基二硫代磷酸鹽、酚類抗氧劑中的一種或兩種；優(yōu)選地，所述二烷基二硫代磷酸鹽包括：二烷基二硫代磷酸鋅、二烷基二硫代磷酸硫化氧鉬、二烷基二硫代磷酸銅中的一種或兩種；優(yōu)選地，所述酚類抗氧劑包括：2-叔丁基酚、2,4-二叔丁基酚、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、2,6-二叔丁基-4-烷基酚、2,6-二叔丁基-4-烷氧基酚中的一種或多種。兩者復(fù)配使用在分解氫過氧化物的同時(shí)減慢自由基的鏈傳遞，提高液壓油的抗氧化性能，減少抗氧劑的使用量。
根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述極壓抗磨劑(d)為納米二氧化鈦和二烷基二硫代磷酸鹽。所述納米二氧化鈦和二烷基二硫代磷酸鹽的質(zhì)量比為1:3-3:1，優(yōu)選為1:2-2:1。所述納米二氧化鈦的粒徑范圍不大于100nm，優(yōu)選不大于50nm。。
二烷基二硫代磷酸鹽是一種有抗氧化、抗磨損及抗腐蝕等優(yōu)異性能的多效潤滑油添加劑，二烷基二硫代磷酸鹽極壓膜有效的提高油品的承載能力。納米二氧化鈦為球形，可以起到“微軸承”的作用，在機(jī)械負(fù)荷的作用下，填充工作表面的微坑和損傷部分，起到自修復(fù)功能，使摩擦表面始終處于較為平整的狀態(tài)。納米二氧化鈦和二烷基二硫代磷酸鹽極壓抗磨劑復(fù)配使用可以全面改善油品的摩擦性能。
根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述抗泡劑(e)為一種硅型抗泡劑和非硅型抗泡劑的復(fù)合物，其主要成分為二甲基硅油和聚甲基丙烯酸酯，該抗泡劑與各種添加劑配伍性好，對(duì)油品空氣釋放值影響小，對(duì)加入方法不敏感，使用方便。
根據(jù)本發(fā)明所述的多級(jí)抗磨液壓油組合物，所述清凈分散劑為低堿值石油磺酸鈣或聚異丁烯雙丁二酰亞胺中的一種或兩種。
本發(fā)明還提供一種上述多級(jí)抗磨液壓油的制備方法，步驟如下：
(1)將基礎(chǔ)油加入到反應(yīng)釜中，加熱到50℃-60℃，再依次序添加粘度調(diào)節(jié)劑、抗氧劑、清凈分散劑，攪拌均勻并保溫1小時(shí)；
(2)然后加入極壓抗磨劑，并快速攪拌使其均勻分散；
(3)加入復(fù)合抗泡劑，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到成品的組合物。
實(shí)施例
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)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(shí)施例中“份”是指“質(zhì)量份”。實(shí)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(jìn)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(shí)施例1
將88.485份150N(韓國雙龍石油化工有限公司，牌號(hào)：Ultra-S6，下同)加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯(上海和氏璧化工有限公司，下同)、1.5份聚異丁烯(上海道普化學(xué)國際貿(mào)易有限公司，下同),1份二烷基二硫代磷酸鋅(路博潤蘭煉有限公司，下同)、2份2,6-二叔丁基對(duì)甲酚(Vanderbilt Chemicals，牌號(hào)：VANLUBE PCX，下同)、3.0份低堿值石油磺酸鈣(錦州市潤達(dá)化工有限責(zé)任公司，牌號(hào)：T101，下同)，攪拌均勻并保溫1小時(shí)。然后加入1.0份納米二氧化鈦(上海歡鈦化工有限公司，50nm，下同)，并快速攪拌使其均勻分散，再加入0.015份復(fù)合抗泡劑(錦州圣大化學(xué)品有限公司，T921，下同)，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到多級(jí)液壓油組合物Ⅰ。
實(shí)施例2
將91.495份250N(韓國雙龍石油化工有限公司，牌號(hào)：Ultra-S8，下同)加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯、1份二烷基二硫代磷酸鋅，1份2,6-二叔丁基對(duì)甲酚，1.5份聚異丁烯雙丁二酰亞胺(上海和氏璧化工有限公司，牌號(hào)：T154，下同)，攪拌均勻并保溫1小時(shí)。然后加入2.0份納米二氧化鈦，并快速攪拌使其均勻分散，再加入0.005份復(fù)合抗泡劑，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到多級(jí)液壓油組合物Ⅱ。
實(shí)施例3
將92.99份250N加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯、0.5份聚異丁烯、1.0份二烷基二硫代磷酸鋅，0.5份2,6-二叔丁基對(duì)甲酚，1.5份低堿值石油磺酸鈣，攪拌均勻并保溫1小時(shí)。然后加入0.5份納米二氧化鈦，并快速攪拌使其均勻分散，再加入0.010份復(fù)合抗泡劑，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到多級(jí)液壓油組合物Ⅲ。
對(duì)比例1
將90.485份150N加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯，1.5份聚異丁烯，1.0份二烷基二硫代磷酸鋅，3.0份低堿值石油磺酸鈣，攪拌均勻并保溫1小時(shí)。然后加入1.0份納米二氧化鈦，并快速攪拌使其均勻分散，再加入0.015份復(fù)合抗泡劑，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到多級(jí)抗磨液壓油組合物Ⅳ。
對(duì)比例2
將90.985份250N加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫60℃，再依次加入3.0份聚甲基丙烯酸酯，1.0份二烷基二硫代磷酸鋅，1.0份2,6-二叔丁基對(duì)甲酚，1.5份聚異丁烯雙丁二酰亞胺攪拌均勻并保溫1小時(shí)。然后加入2.5份納米二氧化鈦，并快速攪拌使其均勻分散，再加入0.015份復(fù)合抗泡劑，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到多級(jí)抗磨液壓油組合物Ⅴ。
對(duì)比例3
將89.485份150N加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫60℃，再依次加入3份聚甲基丙烯酸酯、1.5份聚異丁烯，1份二烷基二硫代磷酸鋅、2份2,6-二叔丁基對(duì)甲酚，3.0份低堿值石油磺酸鈣，攪拌均勻并保溫1小時(shí)。再加入0.015份復(fù)合抗泡劑，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到多級(jí)液壓油組合物Ⅵ。
對(duì)比例4
將92.99份250N加入到帶有攪拌器的不銹鋼調(diào)和釜中，維持釜溫60℃，再依次加入0.5份聚甲基丙烯酸酯、3份聚異丁烯、1.0份二烷基二硫代磷酸鋅，0.5份2,6-二叔丁基對(duì)甲酚，1.5份低堿值石油磺酸鈣，攪拌均勻并保溫1小時(shí)。然后加入0.5份納米二氧化鈦，并快速攪拌使其均勻分散，再加入0.010份復(fù)合抗泡劑，攪拌均勻，冷卻至室溫，過濾后即得到多級(jí)液壓油組合物Ⅶ。
獲得的多級(jí)抗磨液壓油組合物Ⅰ-Ⅶ，經(jīng)測試結(jié)果驗(yàn)證見表1。
表1
由表1可以看出，由實(shí)施例1-3制備的多級(jí)抗磨液壓油組合物Ⅰ-Ⅲ(1)具有優(yōu)良的粘溫性能；(2)傾點(diǎn)均低于-30℃，具有良好的低溫流動(dòng)性；(3)在四球極壓試驗(yàn)中，PB值和PD值較高，即表現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨耐磨性能和抗重載荷性能；(4)較高的氧化安定性，綜合性能優(yōu)良。
由對(duì)比例1制備的多級(jí)抗磨液壓油Ⅳ，相對(duì)組合物Ⅰ來講，其氧化安定性能較低，說明二烷基二硫代磷酸鹽和酚類抗氧劑復(fù)配使用，具有優(yōu)異的協(xié)同作用，可以提高多級(jí)抗磨液壓油的氧化安定性能。
由對(duì)比例2制備的多級(jí)抗磨液壓油Ⅴ，納米二氧化鈦添加量大于2％后，其四球試驗(yàn)PB和PD值沒有增加反而下降，說明過量的納米添加劑在摩擦作用下易形成大的聚集體，這將使摩擦過程變得不平穩(wěn)，導(dǎo)致承載能力下降。由對(duì)比例3制備的多級(jí)抗磨液壓油Ⅵ未添加納米二氧化鈦極壓抗磨劑，在四球機(jī)極壓試驗(yàn)中，PB值和PD值較低，納米二氧化鈦和二烷基二硫代磷酸鹽復(fù)配使用，全面改善油品的摩擦性能。在機(jī)械負(fù)荷的作用下，二氧化鈦可以填充工作表面的微坑和損傷部分，起到自修復(fù)功能，使摩擦表面始終處于較為平整的狀態(tài)。
由對(duì)比例4制備出的多級(jí)抗磨液壓油Ⅶ，相對(duì)其他組合物傾點(diǎn)值偏高，粘度指數(shù)偏低。主要由于粘度指數(shù)改進(jìn)劑中聚異丁烯主要靠主鏈對(duì)加氫基礎(chǔ)油的粘度和傾點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，然而聚甲基丙烯酸酯不僅擁有聚異丁烯的長鏈結(jié)構(gòu)，其梳狀結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈也起到了很大的作用。因此粘度指數(shù)改進(jìn)劑聚異丁烯與聚甲基丙烯酸酯的質(zhì)量比不宜大于1:2。