一种可降解长效润滑油及其制备方法与流程

1.本发明涉及润滑油技术领域，具体为一种可降解长效润滑油及其制备方法。


背景技术：

2.润滑油一般用在各种类型汽车传动、机械设备、精密仪器上以减少摩擦，保护机械及加工件；矿物基础润滑油和合成基础润滑油无法生物降解，具有严重的生态毒性，废弃后会严重污染生态环境，生物基润滑油具有天然的生物可降解性，更符合环保理念。
3.润滑油在潮湿环境中使用时，会和水接触形成乳化液，从而降低润滑油的性能；机械设备的运行也会产生一定的磨损，长期的摩擦会降低设备的性能；为了使润滑油能在发动机等温度变化大的机械设备中使用，润滑油必须能在很宽的温度范围内保持其粘度稳定不变，还要在高温环境下不热氧化，避免其润滑性能降低；因此，设计开发了一种具有良好的耐磨性、抗氧化性、抗乳化性和高温粘性的可降解长效润滑油。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可降解长效润滑油及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种可降解长效润滑油，所述可降解长效润滑油包括蓖麻油和自制添加剂。
6.进一步的，所述自制添加剂是由改性纳米氧化锌和粘度指数改进剂制得。
7.进一步的，所述改性纳米氧化锌是由近球形纳米氧化锌、2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸和1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷制得。
[0008]
进一步的，所述近球形纳米氧化锌由乙酸锌和油酸钠制得。
[0009]
进一步的，所述粘度指数改进剂是由氨基十二烷基苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯制得。
[0010]
进一步的，一种可降解长效润滑油的制备方法，所述可降解长效润滑油的制备方法主要包括以下制备步骤：（1）在120~130℃下，将近球形纳米氧化锌和2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸按照质量比1：2~1：3混合，以30~40r/min搅拌5~7min，加入近球形纳米氧化锌质量0.1~0.2倍的硫酸铈，继续搅拌1~2h后，再加入近球形纳米氧化锌质量0.8~1倍的1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷，以80~120r/min搅拌4~6min，加入近球形纳米氧化锌质量0.08~0.2倍的hβ沸石，继续搅拌14~16min，降温至70~80℃，加入近球形纳米氧化锌质量0.08~0.2倍的三烷基铝，以50~60r/min搅拌20~30min，制得改性纳米氧化锌；（2）在75~85℃下，将偶氮二异丁腈、氨基十二烷基苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯按照质量比1：5：15~1：10：50混合，以30~40r/min搅拌5~7min，制得混合溶液d；将混合溶液d以10~20ml/min滴入到甲苯中，甲苯质量为混合溶液d的6~8倍，滴毕保温2~3h后，再加入混合溶液d质量3~5倍的甲醇，以40~70r/min搅拌50~60min；过滤，得沉淀物a；将沉淀物a加
入到其质量2~4倍的丙酮中，以50~60r/min搅拌6~10min后，再加入沉淀物a质量2~4倍的甲醇，继续搅拌20~30min，过滤，重复以上步骤2~4次后，在30~40℃、真空度0~0.01mpa下干燥2~3h，制得粘度指数改进剂；（3）在75~85℃、0.1~0.3mpa、氮气保护条件下，将改性纳米氧化锌、粘度指数改进剂、三羟甲基乙烷和氢氧化钾按质量比1：1.8：0.2：7~1：2.2：0.3：8混合，以80~120r/min搅拌36~40min，加入盐酸调节ph为6.9~7.1后，再加入改性纳米氧化锌质量0.3~0.5倍的吸附剂，在35~40℃、真空度0~0.01mpa下干燥脱水7~8h，过滤，加入改性纳米氧化锌质量7~8倍的无水乙醇，以50~60r/min搅拌6~10min，再滴入改性纳米氧化锌质量0.05~0.08倍的醋酸，升温至86~90℃，并以20~40r/min搅拌30~40min，在39~45℃下干燥24~26h，制得自制添加剂；将自制添加剂和蓖麻油按照质量比1：80~1：120混合，以30~40r/min搅拌5~7min，制得可降解长效润滑油。
[0011]
进一步的，步骤（1）所述近球形纳米氧化锌的制备方法为：将油酸钠、环己醇按质量比1：50~1：60混合，以20~50r/min搅拌20~30min，制得混合溶液a；将乙酸锌、无水乙醇按质量比1：35~1：41混合，超声分散20~40min，以350~360r/min搅拌36~50min，制得混合溶液b；将氨水、无水乙醇按质量比1：25~1：35混合，以50~60r/min搅拌7~15min，制得混合溶液c；在40~50℃下，将混合溶液b和混合溶液c按质量比1：0.9~1：1.1混合，以120~150r/min搅拌2~3h，以12000~15000r/min离心洗涤3~5次，加入混合溶液b质量1~1.2倍的混合溶液a，升温至115~125℃，继续搅拌3~4h，在40~50℃烘7~8h，制得近球形纳米氧化锌。
[0012]
进一步的，步骤（2）所述氨基十二烷基苯乙烯制备方法为：将4-十二烷基苯乙烯、氨水和过氧化氢按质量比1：30：6~1：50：8混合，以20~50r/min搅拌9~10min，升温至40~60℃，加入4-十二烷基苯乙烯质量0.8~1倍的催化剂，继续搅拌3-9h，制得氨基十二烷基苯乙烯。
[0013]
进一步的，所述催化剂为cu-sio2。
[0014]
进一步的，步骤（3）所述吸附剂为六硅酸镁。
[0015]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明制备的可降解长效润滑油包括蓖麻油和自制添加剂；其中，自制添加剂是由改性纳米氧化锌和粘度指数改进剂混合制得；改性纳米氧化锌是由近球形纳米氧化锌、2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸、1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷混合制得；粘度指数改进剂是由氨基十二烷基苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯混合制得。
[0016]
首先，近球形纳米氧化锌表面羟基和2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸发生酯化反应，部分2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸自聚包覆纳米氧化锌，部分2-「4（2-甲基丙烯基）苯基」丙酸上的2-甲基丙烯和1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷上的苯酚发生烷基化反应，生成邻叔丁基苯酚，邻叔丁基苯酚酚羟基上的氢原子容易从分子上脱落下来，与过氧自由基反应生成苯氧自由基，空间位阻对苯氧自由基起到稳定化作用，热氧老化的链反应终止，使改性纳米氧化锌具有抗氧化效果。
[0017]
其次，氨基十二烷基苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯通过碳碳双键共聚，形成聚甲基丙烯酸甲酯高分子聚合物，聚甲基丙烯酸甲酯高分子聚合物在蓖麻油中呈无规则线团状，在高温环境下使用时，聚甲基丙烯酸甲酯高分子聚合物不断膨胀伸展，增大了粘度指数改进剂的有效容积，从而增大了对蓖麻油的流动阻碍，进而增强了可降解长效润滑油的高
温粘性；改性纳米氧化锌和粘度指数改进剂上的环氧基开环反应，生成含有疏水结构和亲水结构聚醚化合物，且改性纳米氧化锌上的羰基和粘度指数改进剂上的氨基反应，形成二胺桥键，将近球型结构的纳米氧化锌牢牢的固定在粘度指数改进剂上，增强了可降解长效润滑油的耐磨性；在改性纳米氧化锌中引入粘度指数改进剂，使自制添加剂能很好的分散在蓖麻油中，增强可降解长效润滑油的抗乳化效果。
具体实施方式
[0018]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的可降解长效润滑油的各指标测试方法如下：耐磨性：取相同质量实施例和对比例制备得到的可降解长效润滑油，采用德国optimol公司srv-iv型高频往复摩擦试验机进行磨损试验，试验条件为载荷300n、频率20hz、冲程2mm、温度150℃，通过磨斑直径的大小来判断测试样品的抗磨性能。
[0020]
抗氧化性：取相同质量实施例和对比例制备得到的可降解长效润滑油，通过加压差示扫描量热试验(pdsc)进行测定，试验在perkinelmer7系列热分析仪器上进行，采用静态法评价润滑油的氧化性能，设定温度为220℃，通过测定油品发生氧化反应的时间来评价润滑油的氧化稳定性，该时间称为氧化诱导期。
[0021]
抗乳化性：取相同质量实施例和对比例制备得到的可降解长效润滑油，采用标准gb/t7305测试润滑油抗乳化性；试验温度在54
°
c，将相同体积的可长效降解润滑油和水搅拌混合，记录乳化层减少至3ml的分水时间。
[0022]
高温粘性：取相同质量实施例和对比例制备得到的可降解长效润滑油，采用gb265测试可降解长效润滑油润滑油100℃运动粘度。
[0023]
实施例1（1）将油酸钠、环己醇按质量比1：50混合，以20r/min搅拌20min，制得混合溶液a；将乙酸锌、无水乙醇按质量比1：35混合，超声分散20min，以350r/min搅拌36~50min，制得混合溶液b；将氨水、无水乙醇按质量比1：25混合，以50r/min搅拌7min，制得混合溶液c；在40℃下，将混合溶液b和混合溶液c按质量比1：0.9混合，以120r/min搅拌2h，以12000r/min离心洗涤3次，加入混合溶液b质量1倍的混合溶液a，升温至115℃，继续搅拌3h，在40℃烘7h，制得近球形纳米氧化锌；在120℃下，将近球形纳米氧化锌和2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸按照质量比1：2混合，以30r/min搅拌5min，加入近球形纳米氧化锌质量0.1倍的硫酸铈，继续搅拌1h后，再加入近球形纳米氧化锌质量0.8倍的1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷，以80r/min搅拌4min，加入近球形纳米氧化锌质量0.08倍的hβ沸石，继续搅拌14min，降温至70℃，加入近球形纳米氧化锌质量0.08倍的三烷基铝，以50r/min搅拌20min，制得改性纳米氧化锌；（2）将4-十二烷基苯乙烯、氨水和过氧化氢按质量比1：30：6混合，以20r/min搅拌9min，升温至40℃，加入4-十二烷基苯乙烯质量0.8倍的cu-sio2，继续搅拌3h，制得氨基十
二烷基苯乙烯；在75℃下，将偶氮二异丁腈、氨基十二烷基苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯按照质量比1：5：15混合，以30r/min搅拌5min，制得混合溶液d；将混合溶液d以10ml/min滴入到甲苯中，甲苯质量为混合溶液d的6倍，滴毕保温2h后，再加入混合溶液d质量3倍的甲醇，以40r/min搅拌50min；过滤，得沉淀物a；将沉淀物a加入到其质量2倍的丙酮中，以50r/min搅拌6min后，再加入沉淀物a质量2倍的甲醇，继续搅拌20min，过滤，重复以上步骤2次后，在30℃、真空度0mpa下干燥2h，制得粘度指数改进剂；（3）在75℃、0.1mpa、氮气保护条件下，将改性纳米氧化锌、粘度指数改进剂、三羟甲基乙烷和氢氧化钾按质量比1：1.8：0.2：7混合，以80r/min搅拌36min，加入盐酸调节ph为6.9后，再加入改性纳米氧化锌质量0.3倍的六硅酸镁，在35℃、真空度0mpa下干燥脱水7h，过滤，加入改性纳米氧化锌质量7倍的无水乙醇，以50r/min搅拌6min，再滴入改性纳米氧化锌质量0.05倍的醋酸，升温至86℃，并以20r/min搅拌30min，在39℃下干燥24h，制得自制添加剂；将自制添加剂和蓖麻油按照质量比1：80混合，以30r/min搅拌5min，制得可降解长效润滑油。
[0024]
实施例2（1）将油酸钠、环己醇按质量比1：55混合，以35r/min搅拌25min，制得混合溶液a；将乙酸锌、无水乙醇按质量比1：39混合，超声分散30min，以355r/min搅拌43min，制得混合溶液b；将氨水、无水乙醇按质量比1：30混合，以55r/min搅拌11min，制得混合溶液c；在45℃下，将混合溶液b和混合溶液c按质量比1：1混合，以135r/min搅拌2.5h，以13500r/min离心洗涤4次，加入混合溶液b质量1.1倍的混合溶液a，升温至120℃，继续搅拌3.5h，在45℃烘7.5h，制得近球形纳米氧化锌；在125℃下，将近球形纳米氧化锌和2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸按照质量比1：2.5混合，以35r/min搅拌6min，加入近球形纳米氧化锌质量0.15倍的硫酸铈，继续搅拌1.5h后，再加入近球形纳米氧化锌质量0.9倍的1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷，以100r/min搅拌5min，加入近球形纳米氧化锌质量0.14倍的hβ沸石，继续搅拌15min，降温至75℃，加入近球形纳米氧化锌质量0.14倍的三烷基铝，以55r/min搅拌25min，制得改性纳米氧化锌；（2）将4-十二烷基苯乙烯、氨水和过氧化氢按质量比1：40：7混合，以35r/min搅拌9.5min，升温至50℃，加入4-十二烷基苯乙烯质量0.9倍的cu-sio2，继续搅拌6h，制得氨基十二烷基苯乙烯；在80℃下，将偶氮二异丁腈、氨基十二烷基苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯按照质量比1：7.5：32.5混合，以35r/min搅拌6min，制得混合溶液d；将混合溶液d以15ml/min滴入到甲苯中，甲苯质量为混合溶液d的7倍，滴毕保温2.5h后，再加入混合溶液d质量4倍的甲醇，以55r/min搅拌55min；过滤，得沉淀物a；将沉淀物a加入到其质量3倍的丙酮中，以55r/min搅拌8min后，再加入沉淀物a质量3倍的甲醇，继续搅拌25min，过滤，重复以上步骤3次后，在35℃、真空度0.05mpa下干燥2.5h，制得粘度指数改进剂；（3）在80℃、0.2mpa、氮气保护条件下，将改性纳米氧化锌、粘度指数改进剂、三羟甲基乙烷和氢氧化钾按质量比1：2：0.25：7.5混合，以100r/min搅拌38min，加入盐酸调节ph为7后，再加入改性纳米氧化锌质量0.4倍的六硅酸镁，在37.5℃、真空度0.005mpa下干燥脱水7.5h，过滤，加入改性纳米氧化锌质量7.5倍的无水乙醇，以55r/min搅拌8min，再滴入改性纳米氧化锌质量0.065倍的醋酸，升温至88℃，并以30r/min搅拌35min，在42℃下干燥25h，制得自制添加剂；将自制添加剂和蓖麻油按照质量比1：100混合，以35r/min搅拌6min，
制得可降解长效润滑油。
[0025]
实施例3（1）将油酸钠、环己醇按质量比1：60混合，以50r/min搅拌30min，制得混合溶液a；将乙酸锌、无水乙醇按质量比1：41混合，超声分散40min，以360r/min搅拌50min，制得混合溶液b；将氨水、无水乙醇按质量比1：35混合，以60r/min搅拌15min，制得混合溶液c；在50℃下，将混合溶液b和混合溶液c按质量比1：1.1混合，以150r/min搅拌3h，以15000r/min离心洗涤5次，加入混合溶液b质量1.2倍的混合溶液a，升温至125℃，继续搅拌4h，在50℃烘8h，制得近球形纳米氧化锌；在130℃下，将近球形纳米氧化锌和2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸按照质量比1：3混合，以40r/min搅拌7min，加入近球形纳米氧化锌质量0.2倍的硫酸铈，继续搅拌2h后，再加入近球形纳米氧化锌质量1倍的1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷，以120r/min搅拌6min，加入近球形纳米氧化锌质量0.2倍的hβ沸石，继续搅拌16min，降温至80℃，加入近球形纳米氧化锌质量0.2倍的三烷基铝，以60r/min搅拌30min，制得改性纳米氧化锌；（2）将4-十二烷基苯乙烯、氨水和过氧化氢按质量比1：50：8混合，以50r/min搅拌10min，升温至60℃，加入4-十二烷基苯乙烯质量1倍的cu-sio2，继续搅拌9h，制得氨基十二烷基苯乙烯；在85℃下，将偶氮二异丁腈、氨基十二烷基苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯按照质量比1：10：50混合，以40r/min搅拌7min，制得混合溶液d；将混合溶液d以20ml/min滴入到甲苯中，甲苯质量为混合溶液d的8倍，滴毕保温3h后，再加入混合溶d液a质量5倍的甲醇，以70r/min搅拌60min；过滤，得沉淀物a；将沉淀物a加入到其质量4倍的丙酮中，以60r/min搅拌10min后，再加入沉淀物a质量4倍的甲醇，继续搅拌30min，过滤，重复以上步骤4次后，在40℃、真空度0.01mpa下干燥3h，制得粘度指数改进剂；（3）在85℃、0.3mpa、氮气保护条件下，将改性纳米氧化锌、粘度指数改进剂、三羟甲基乙烷和氢氧化钾按质量比1：2.2：0.3：8混合，以120r/min搅拌40min，加入盐酸调节ph为7.1后，再加入改性纳米氧化锌质量0.5倍的六硅酸镁，在40℃、真空度0.01mpa下干燥脱水8h，过滤，加入改性纳米氧化锌质量8倍的无水乙醇，以60r/min搅拌10min，再滴入改性纳米氧化锌质量0.08倍的醋酸，升温至90℃，并以40r/min搅拌40min，在45℃下干燥26h，制得自制添加剂；将自制添加剂和蓖麻油按照质量比1：120混合，以40r/min搅拌7min，制得可降解长效润滑油。
[0026]
对比例1对比例1与实施例2的区别在于步骤（1），仅使用近球形纳米氧化锌和1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷制备改性纳米氧化锌，其余步骤同实施例2。
[0027]
对比例2对比例2与实施例2的区别在于步骤（1），仅使用近球形纳米氧化锌和2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸制备改性纳米氧化锌，其余步骤同实施例2。
[0028]
对比例3对比例3与实施例2的区别在于步骤（2），仅使用氨基十二烷基苯乙烯制备粘度指数改进剂，其余步骤同实施例2。
[0029]
对比例4对比例4与实施例2的区别在于步骤（2），仅使用甲基丙烯酸缩水甘油酯制备粘度
指数改进剂，其余步骤同实施例2。
[0030]
对比例5对比例5与实施例2的区别在于步骤（3），不制备粘度指数改进剂，仅使用改性纳米氧化锌制备自制添加剂，其余步骤同实施例2。
[0031]
对比例6对比例6与实施例2的区别在于步骤（3），不制备改性纳米氧化锌，仅使用粘度指数改进剂制备自制添加剂，其余步骤同实施例2。
[0032]
效果例下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至6制备得到的可降解长效润滑油的耐磨性、抗氧化性、抗乳化性和高温粘性的性能分析结果。
[0033]
表1从表1可以发现实施例1、2、3制备得到的可降解长效润滑油的耐磨性、抗氧化性、抗乳化性和高温粘性较强；从实施例1、2、3和对比例1的实验数据比较可发现，使用2-[4(2-甲基丙烯基)苯基]丙酸制备改性纳米氧化锌，可以形成邻叔丁基苯酚，制备得到的可降解长效润滑油耐磨性和抗氧化性较强；从实施例1、2、3和对比例2的实验数据比较可发现，使用1-(2-乙酰基-3-羟基苯氧基)-2,3-环氧丙烷制备改性纳米氧化锌，可以形成邻叔丁基苯酚，后续制备自制添加剂可以形成含有疏水结构和亲水结构聚醚化合物，制备得到的可降解长效润滑油耐磨性、抗氧化性和抗乳化性较强；从实施例1、2、3和对比例3的实验数据比较可发现，使用甲基丙烯酸缩水甘油酯制备粘度指数改进剂，可以形成聚甲基丙烯酸甲酯高分子聚合物，后续制备自制添加剂可以形成含有疏水结构和亲水结构聚醚化合物，制备得到的可降解长效润滑油耐磨性、抗乳化性和高温粘性较强；从实施例1、2、3和对比例4的实验数据比较可发现，使用氨基十二烷基苯乙烯，制备粘度指数改进剂，可以形成聚甲基丙
烯酸甲酯高分子聚合物，制备得到的可降解长效润滑油耐磨性和高温粘性较强；从实施例1、2、3和对比例5的实验数据比较可发现，使用粘度指数改进剂制备自制添加剂，可以形成含有疏水结构和亲水结构聚醚化合物，制备得到的可降解长效润滑油耐磨性、抗乳化性和高温粘性较强；从实施例1、2、3和对比例6的实验数据比较可发现，使用改性纳米氧化锌制备自制添加剂，可以形成含有疏水结构和亲水结构聚醚化合物，制备得到的可降解长效润滑油耐磨性、抗氧化性和抗乳化性较强。
[0034]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。