一种生物可降解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，具体为一种生物可降解润滑油及其制备方法。


背景技术：

2.润滑油是用在各种类型汽车、机械设备上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体或半固体润滑剂，主要起润滑、辅助冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，润滑油主要包括基础油和添加剂，基础油为主要油分，基础油的选择决定了润滑油的抗氧化、挥发、降解等性能，而添加剂用于补充基础油的不足和缺点，进一步提高润滑油的性能。
3.现如今，一般会选择矿物油作为润滑油的基础油，但由于其毒性较高，排入大气中难以降解，环境友好度较差，无法满足现有社会提倡的低毒性、低污染、可持续发展的要求，因此为了提高润滑油的降解性能，研发一种生物可降解的润滑油及其制备方法成为我们亟待解决的技术问题之一。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种生物可降解润滑油及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.一种生物可降解润滑油，所述润滑油各组分原料包括：以重量计，植物基合成油40
‑
50份、抗磨剂4
‑
8份、癸二酸二异辛酯70
‑
80份、防腐剂3
‑
5份、消泡剂2
‑
5份、水150
‑
200份、抗氧化剂3
‑
6份、粘度调节剂2
‑
5份。
7.较优化的方案，所述抗磨剂主要由亚胺添加剂、硼酸、三氧化钼、醇反应制得。
8.较优化的方案，所述亚胺添加剂主要由4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺、过氧化苯甲酰、三乙胺、吡啶、盐酸羟胺反应制得。
9.较优化的方案，所述植物基合成油为蓖麻油；所述防腐剂为双乙酸钠。
10.较优化的方案，所述消泡剂为聚硅氧烷型消泡剂；所述抗氧化剂为磷酸酯类抗氧剂。
11.较优化的方案，一种生物可降解润滑油的制备方法，包括以下步骤：
12.(1)取四氯化碳、4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰，混合搅拌，加热升温至70
‑
80℃，回流反应，反应后冷却至室温，抽滤洗涤，得到物料a；
13.取物料a、n,n
‑
二甲基甲酰胺和三乙胺，加热升温至60
‑
65℃，保温反应，冷却至室温后加入吡啶和盐酸羟胺，控制温度为90
‑
100℃，反应14
‑
16h，降温冷却，抽滤，得到亚胺添加剂；
14.(2)取亚胺添加剂、硼酸、三氧化钼和甲苯，混合搅拌，再加入醇，氮气条件下反应3
‑
4h，反应结束后冷却，抽滤，旋蒸除去甲苯，得到抗磨剂；
15.(3)取植物基合成油和癸二酸二异辛酯，混合搅拌，再加入抗磨剂、防腐剂、消泡剂和水，继续搅拌，再加入抗氧化剂和粘度调节剂，继续搅拌，得到成品。
16.较优化的方案，包括以下步骤：
17.(1)取四氯化碳、4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰，混合搅拌15
‑
20min，加热升温至70
‑
80℃，回流反应，反应后冷却至室温，抽滤洗涤，得到物料a；
18.取物料a、n,n
‑
二甲基甲酰胺和三乙胺，加热升温至60
‑
65℃，保温反应2
‑
3h，冷却至室温后加入吡啶和盐酸羟胺，控制温度为90
‑
100℃，反应14
‑
16h，降温冷却，抽滤，得到亚胺添加剂；
19.(2)取亚胺添加剂、硼酸、三氧化钼和甲苯，混合搅拌10
‑
20min，再加入醇，氮气条件下反应3
‑
4h，反应结束后冷却，抽滤，旋蒸除去甲苯，得到抗磨剂；
20.(3)取植物基合成油和癸二酸二异辛酯，混合搅拌30
‑
40min，再加入抗磨剂、防腐剂、消泡剂和水，继续搅拌20
‑
25min，再加入抗氧化剂和粘度调节剂，继续搅拌20
‑
30min，得到成品。
21.较优化的方案，所述醇包括正十八醇和环己醇，所述正十八醇和环己醇的体积比为1：1。
22.较优化的方案，步骤(2)中，反应温度为130
‑
140℃。
23.较优化的方案，步骤(1)中，回流反应时间为6
‑
7h。
24.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
25.本发明公开了一种生物可降解润滑油及其制备方法，基础油的选择会影响润滑油的生物降解性能，相比于矿物油的生物降解性能，植物基合成油具有抗磨性好、无毒易降解的性能，因此现如今已经大幅取代矿物油作为润滑油的基础油分；本申请中基础油分选择为蓖麻油，并在蓖麻油中添加癸二酸二异辛酯，蓖麻油的润滑性好，但其氧化稳定性较差，而癸二酸二异辛酯具有较优异的热氧化稳定性，二者复配协同作用，以作为润滑油的基础油分，可保证润滑油的性能稳定。
26.本发明中还添加了抗磨剂，现有的润滑油中一般会选择硼酸酯作为润滑油添加剂，以提高润滑油的抗磨减摩性能，但常规的硼酸酯的抗水解能力较差，而现有技术中一般会引入氮原子，以提高硼酸酯的抗水解性能和耐磨性能，但现有技术中一般会选择引入酰胺等物质，较为普遍，而本申请创造性的合成了一种亚胺添加剂，通过引入亚胺键来达到引入氮元素的目的，亚胺添加剂主要由4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺、过氧化苯甲酰、三乙胺、吡啶、盐酸羟胺反应制得，制得一种具有季铵盐和n
‑
羟基邻苯二甲酰亚胺结构的亚胺添加剂，该亚胺添加剂中含有亚胺键，能够与硼原子配位并形成配位键，同时在抗磨剂加工过程中还引入了醇，醇包括正十八醇和环己醇，正十八醇可与亚胺添加剂、硼酸相互键合并形成三酯，同时正十八醇还具有长碳链，大大增加了空间位阻，对水分子形成阻碍，从而大大提高了润滑油的抗水解性能。
27.同时，环己醇的添加还引入了环己基，有效增加了抗磨剂的空间位阻，从而进一步改善其水解稳定性能；同时亚胺添加剂中还具有季铵盐，季铵盐具有抗菌性能，能够有效避免植物油受细菌污染从而降解，使得黏度降低、润滑效果下降的问题，常规润滑油中需要另外添加抗菌添加剂，而本申请仅添加由亚胺添加剂制备得到的抗磨剂，无需再另外添加剂抗菌添加剂，降低成本，同时保证了润滑油的使用寿命。
28.本发明中还添加了三氧化钼，引入钼元素，硼酸酯相互协同作用，以进一步提高抗磨剂的抗磨减摩性能，以提高润滑油的整体性能，实用性更高。
29.本申请公开了一种生物可降解润滑油及其制备方法，工艺设计合理，操作简单，制备得到的润滑油不仅具有较优防锈性和极压抗磨性，同时易于生物降解，能够避免细菌污染，实用性更高。
具体实施方式
30.下面将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。
31.实施例1：
32.一种生物可降解润滑油的制备方法，包括以下步骤：
33.(1)取四氯化碳、4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰，混合搅拌15min，加热升温至70℃，回流反应7h，反应后冷却至室温，抽滤洗涤，得到物料a；
34.取物料a、n,n
‑
二甲基甲酰胺和三乙胺，加热升温至60℃，保温反应3h，冷却至室温后加入吡啶和盐酸羟胺，控制温度为90℃，反应16h，降温冷却，抽滤，得到亚胺添加剂；
35.(2)取亚胺添加剂、硼酸、三氧化钼和甲苯，混合搅拌10min，再加入醇，氮气条件下反应3h，反应温度为140℃，反应结束后冷却，抽滤，旋蒸除去甲苯，得到抗磨剂；所述醇包括正十八醇和环己醇，所述正十八醇和环己醇的体积比为1：1。
36.(3)取植物基合成油和癸二酸二异辛酯，混合搅拌30min，再加入抗磨剂、防腐剂、消泡剂和水，继续搅拌20min，再加入抗氧化剂和粘度调节剂，继续搅拌20min，得到成品。
37.本实施例中，所述润滑油各组分原料包括：以重量计，植物基合成油40份、抗磨剂4份、癸二酸二异辛酯70份、防腐剂3份、消泡剂2份、水150份、抗氧化剂3份、粘度调节剂2份。
38.所述植物基合成油为蓖麻油；所述防腐剂为双乙酸钠；所述消泡剂为聚硅氧烷型消泡剂；所述抗氧化剂为磷酸酯类抗氧剂。
39.实施例2：
40.一种生物可降解润滑油的制备方法，包括以下步骤：
41.(1)取四氯化碳、4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰，混合搅拌18min，加热升温至75℃，回流反应6.5h，反应后冷却至室温，抽滤洗涤，得到物料a；
42.取物料a、n,n
‑
二甲基甲酰胺和三乙胺，加热升温至63℃，保温反应2.5h，冷却至室温后加入吡啶和盐酸羟胺，控制温度为95℃，反应15h，降温冷却，抽滤，得到亚胺添加剂；
43.(2)取亚胺添加剂、硼酸、三氧化钼和甲苯，混合搅拌15min，再加入醇，氮气条件下反应3.4h，反应温度为135℃，反应结束后冷却，抽滤，旋蒸除去甲苯，得到抗磨剂；所述醇包括正十八醇和环己醇，所述正十八醇和环己醇的体积比为1：1。
44.(3)取植物基合成油和癸二酸二异辛酯，混合搅拌32min，再加入抗磨剂、防腐剂、消泡剂和水，继续搅拌23min，再加入抗氧化剂和粘度调节剂，继续搅拌28min，得到成品。
45.本实施例中，所述润滑油各组分原料包括：以重量计，植物基合成油45份、抗磨剂6份、癸二酸二异辛酯75份、防腐剂4份、消泡剂3份、水180份、抗氧化剂5份、粘度调节剂3份。
46.所述植物基合成油为蓖麻油；所述防腐剂为双乙酸钠；所述消泡剂为聚硅氧烷型消泡剂；所述抗氧化剂为磷酸酯类抗氧剂。
47.实施例3：
48.一种生物可降解润滑油的制备方法，包括以下步骤：
49.(1)取四氯化碳、4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰，混合搅拌20min，加热升温至80℃，回流反应6h，反应后冷却至室温，抽滤洗涤，得到物料a；
50.取物料a、n,n
‑
二甲基甲酰胺和三乙胺，加热升温至65℃，保温反应2h，冷却至室温后加入吡啶和盐酸羟胺，控制温度为100℃，反应14h，降温冷却，抽滤，得到亚胺添加剂；
51.(2)取亚胺添加剂、硼酸、三氧化钼和甲苯，混合搅拌20min，再加入醇，氮气条件下反应4h，反应温度为130℃，反应结束后冷却，抽滤，旋蒸除去甲苯，得到抗磨剂；所述醇包括正十八醇和环己醇，所述正十八醇和环己醇的体积比为1：1。
52.(3)取植物基合成油和癸二酸二异辛酯，混合搅拌40min，再加入抗磨剂、防腐剂、消泡剂和水，继续搅拌25min，再加入抗氧化剂和粘度调节剂，继续搅拌25min，得到成品。
53.本实施例中，所述润滑油各组分原料包括：以重量计，植物基合成油50份、抗磨剂8份、癸二酸二异辛酯80份、防腐剂5份、消泡剂5份、水200份、抗氧化剂6份、粘度调节剂5份。
54.所述植物基合成油为蓖麻油；所述防腐剂为双乙酸钠；所述消泡剂为聚硅氧烷型消泡剂；所述抗氧化剂为磷酸酯类抗氧剂。
55.对比例1：
56.一种生物可降解润滑油的制备方法，包括以下步骤：
57.(1)取四氯化碳、4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰，混合搅拌18min，加热升温至75℃，回流反应6.5h，反应后冷却至室温，抽滤洗涤，得到物料a；
58.取物料a、n,n
‑
二甲基甲酰胺和三乙胺，加热升温至63℃，保温反应2.5h，冷却至室温后加入吡啶和盐酸羟胺，控制温度为95℃，反应15h，降温冷却，抽滤，得到亚胺添加剂；
59.(2)取亚胺添加剂、硼酸、三氧化钼和甲苯，混合搅拌15min，再加入醇，氮气条件下反应3.4h，反应温度为135℃，反应结束后冷却，抽滤，旋蒸除去甲苯，得到抗磨剂；所述醇为环己醇。
60.(3)取植物基合成油和癸二酸二异辛酯，混合搅拌32min，再加入抗磨剂、防腐剂、消泡剂和水，继续搅拌23min，再加入抗氧化剂和粘度调节剂，继续搅拌28min，得到成品。
61.本实施例中，所述润滑油各组分原料包括：以重量计，植物基合成油45份、抗磨剂6份、癸二酸二异辛酯75份、防腐剂4份、消泡剂3份、水180份、抗氧化剂5份、粘度调节剂3份。
62.所述植物基合成油为蓖麻油；所述防腐剂为双乙酸钠；所述消泡剂为聚硅氧烷型消泡剂；所述抗氧化剂为磷酸酯类抗氧剂。
63.对比例1在实施例2的基础上进行改进，对比例1中并未添加正十八醇，其余组分和工艺参数与实施例2一致。
64.对比例2：
65.一种生物可降解润滑油的制备方法，包括以下步骤：
66.(1)取四氯化碳、4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺和过氧化苯甲酰，混合搅拌18min，加热升温至75℃，回流反应6.5h，反应后冷却至室温，抽滤洗涤，得到物料a；
67.取物料a、n,n
‑
二甲基甲酰胺和三乙胺，加热升温至63℃，保温反应2.5h，冷却至室温后加入吡啶和盐酸羟胺，控制温度为95℃，反应15h，降温冷却，抽滤，得到亚胺添加剂；
68.(2)取亚胺添加剂、硼酸、三氧化钼和甲苯，混合搅拌15min，再加入醇，氮气条件下
反应3.4h，反应温度为135℃，反应结束后冷却，抽滤，旋蒸除去甲苯，得到抗磨剂；所述醇为正十八醇。
69.(3)取植物基合成油和癸二酸二异辛酯，混合搅拌32min，再加入抗磨剂、防腐剂、消泡剂和水，继续搅拌23min，再加入抗氧化剂和粘度调节剂，继续搅拌28min，得到成品。
70.本实施例中，所述润滑油各组分原料包括：以重量计，植物基合成油45份、抗磨剂6份、癸二酸二异辛酯75份、防腐剂4份、消泡剂3份、水180份、抗氧化剂5份、粘度调节剂3份。
71.所述植物基合成油为蓖麻油；所述防腐剂为双乙酸钠；所述消泡剂为聚硅氧烷型消泡剂；所述抗氧化剂为磷酸酯类抗氧剂。
72.对比例2在实施例2的基础上进行改进，对比例2中并未添加环己醇，其余组分和工艺参数与实施例2一致。
73.对比例3：
74.一种生物可降解润滑油的制备方法，包括以下步骤：
75.(1)取硼酸、三氧化钼和甲苯，混合搅拌15min，再加入醇，氮气条件下反应3.4h，反应温度为135℃，反应结束后冷却，抽滤，旋蒸除去甲苯，得到抗磨剂；所述醇包括正十八醇和环己醇，所述正十八醇和环己醇的体积比为1：1。
76.(2)取植物基合成油和癸二酸二异辛酯，混合搅拌32min，再加入抗磨剂、防腐剂、消泡剂和水，继续搅拌23min，再加入抗氧化剂和粘度调节剂，继续搅拌28min，得到成品。
77.本实施例中，所述润滑油各组分原料包括：以重量计，植物基合成油45份、抗磨剂6份、癸二酸二异辛酯75份、防腐剂4份、消泡剂3份、水180份、抗氧化剂5份、粘度调节剂3份。
78.所述植物基合成油为蓖麻油；所述防腐剂为双乙酸钠；所述消泡剂为聚硅氧烷型消泡剂；所述抗氧化剂为磷酸酯类抗氧剂。
79.对比例3在实施例2的基础上进行改进，对比例3中并未添加亚胺添加剂，其余组分和工艺参数与实施例2一致。
80.检测试验：
81.1、取实施例1
‑
3制备的抗磨剂，分别检测其水解稳定性，具体测试方法为：取150g蓖麻油，加入8g抗磨剂，搅拌溶解后，将混合油样放到装有去离子水的容器中，保鲜膜密封，再置于50℃烘箱中，环境相对湿度为95％，以油样浑浊为水解点，并记录水解时间。
82.2、取10ul大肠杆菌菌液，活菌数为16700个/ul，菌液稀释至1000ul，取100ul涂板，将10mm的圆片浸泡至实施例1
‑
3制备的润滑油中，膜片贴板后室温下培养36h，测量抑菌圈的直径。
83.项目实施例1实施例2实施例3水解时间/h>150h>150h>150h抑菌圈直径/mm14.415.514.8
84.3、生物降解性试验：取实施例1
‑
3、对比例1
‑
3制备的润滑油样品，分别依据gb/t21856
‑
2008进行检测，并记录14天后的生物降解率。
85.4、选取实施例1
‑
3、对比例1
‑
3制备的润滑油样品，分别依据sh/t 0189
‑
1992测定其抗磨损性能，测试条件为25℃，转速为1450r/min，长磨时间为30min，载荷为392n。
86.项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3生物降解率％92.4％93.5％92.6％94.2％94.3％94.7％
磨斑直径/mm0.350.320.340.450.480.73
87.结论：本申请创造性的合成了一种亚胺添加剂，通过引入亚胺键来达到引入氮元素的目的，亚胺添加剂主要由4
‑
甲基苯酐、n
‑
溴代琥珀酰亚胺、过氧化苯甲酰、三乙胺、吡啶、盐酸羟胺反应制得，制得一种具有季铵盐和n
‑
羟基邻苯二甲酰亚胺结构的亚胺添加剂，该亚胺添加剂中含有亚胺键，能够与硼原子配位并形成配位键，同时在抗磨剂加工过程中还引入了醇，醇包括正十八醇和环己醇，正十八醇可与亚胺添加剂、硼酸相互键合并形成三酯，同时正十八醇还具有长碳链，大大增加了空间位阻，对水分子形成阻碍，从而大大提高了润滑油的抗水解性能。
88.本申请公开了一种生物可降解润滑油及其制备方法，工艺设计合理，操作简单，制备得到的润滑油不仅具有较优防锈性和极压抗磨性，同时易于生物降解，能够避免细菌污染，实用性更高。
89.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。