四氟乙烷製冷劑用潤滑油的製作方法

2023-12-05 10:50:31 2

專利名稱：四氟乙烷製冷劑用潤滑油的製作方法
技術領域：
本發明是一種四氟乙烷製冷劑用潤滑油，屬於潤滑劑，主要用於製冷劑等。
背景技術：
過去使用的製冷劑是氟氯烴類CFC化合物，對地球的臭氧層起到破壞作用，因此發展中國家將在2006年1月1日起全面禁止和使用這類製冷劑。而四氟乙烷製冷劑是目前公認的CFC最佳代用品。然而由於它的極性大於前者，使之與傳統的石油基潤滑油在物理上不混溶。
目前國內外製冷潤滑油都是選用酯型潤滑油，代替了石油基潤滑油，解決了混溶性。但是這些酯型潤滑油都是以脂肪族多元醇製備的，如新戊二醇，三羥甲基丙烷，季戊四醇等。美國專利6350392報導了一種酯型潤滑油，採用了三羥甲基丙烷，季戊四醇等多羥基化合物與幾種一元脂肪酸的混合物在催化劑存在下進行縮合水而成。這種酯型潤滑油由於是脂肪鏈結構，耐熱性和抗老化性能差，特別是易於熱解和水解增加酸值。除此之外用幾種多元醇和幾種脂肪酸混合物在酯化反應過程中，直鏈羧酸及帶有支鏈的羧酸由於空間位阻的大小不同，在反應速度上有很大的差別，化學組成重現性差。

發明內容
本發明的目的就是克服背景技術的不足，設計了一種具有耐熱性好，抗老化時間長，化學組成重現性好的潤滑油。
本發明的構思為了提高潤滑油的耐熱性和抗老化性，選用異氰尿酸酯類的碳氮雜環結構單元，其穩定的六元環以及環上無活潑氫的特點，使得熱穩定性與水解穩定性特別好，解決了潤滑油由於熱解或水解增加酸值的難題；為了化學組成重現性好，利用單一的一元酸與多元醇反應，生成結構明確的三種酯類化合物基礎油，將粘度不同的三種基礎油按比例組合成潤滑油。
本發明的四氟乙烷製冷劑用潤滑油，其特點在於質量百分組成如下1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯 18～271，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯22～332，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯 40～60本發明的四氟乙烷製冷劑用潤滑油，其另一特點在於質量百分組成如下1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯 22.51，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯27.52，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯 50.0製備高粘度三元正酯和三元異酯時，多元醇選擇了1，3，5-三羥乙基異氰脲酸酯。製備低粘度二元異酯時，多元醇選擇了2，2-二甲基-1，3-丙二醇。
一元脂肪酸如異戊酸，硬脂酸，三甲基己酸，正丁酸，正己酸，月桂酸，2-乙基己酸，正辛酸，正葵酸等均可使用。製備高粘度三元正酯和三元異酯時，一元酸分別選擇了正己酸，2-乙基己酸；製備低粘度二元異酯時，一元酸選擇了2-乙基己酸。
苯、甲苯、二甲苯或十氫萘均可作為共沸帶水劑，為了使整個反應物處於較高的溫度，又具有最大的帶水能力，選擇了十氫萘。
本發明的優點1)基礎油化學結構單一，酸值≤0.03mgKOH/g，色度淺，熱穩定性優良，承載能力高；2)基礎油製備工藝簡便、平穩和重現性好；3)潤滑油的配製工藝簡單，通過調節三種基礎油的質量比，便可配製出各種不同規格的潤滑油，有利於實現油品的通用化和系列化；4)潤滑油與四氟乙烷製冷劑有良好的混溶性及製冷效果，在製冷壓縮機上使用後，通過了GB/T 9098-1996標準規定的產品強化壽命試驗，產品綜合性能穩定，達到了使用要求。
具體實施例方式
1、參照如下質量百分組成實施1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯 22.51，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯 27.52，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯50.01.1、1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯的製備在一個配有機械攪拌，溫度計，油水分離裝置，回流冷凝管3L四口圓底燒瓶中，投入522g(2mol)的1，3，5-三羥乙基異氰尿酸酯，800ml十氫萘，3g對甲苯磺酸，836g(7.2mol)正己酸，加熱，170℃開始回流，隨著水分的不斷分出，溫度不斷上升，最高達210℃，當出水量達到理論量時，幾乎不再有水產生，停止反應，冷至室溫，加入200ml水洗滌，對分出的油相進行濃縮除去十氫萘及未反應的正己酸。殘存物用1500ml丙酮溶解後，投入活性炭回流脫色1h，過濾，濃縮便得到1002g外觀透明，室溫動力粘度為295mPas的液體產品。用紅外光譜進行了結構鑑定1698cm-1，1459cm-1，763cm-1是異氰脲酸酯基特徵吸收峰，1737cm-1是羰基吸收峰，1167cm-1是C-O單鍵吸收峰；酸值≤0.04mgKOH/g，表明產物是含有異氰脲酸酯基團的酯類化合物。
1.2、1，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯的製備在一個配有機械攪拌，溫度計，油水分離裝置，回流冷凝管的3L四口圓底燒瓶中，投入522g(2mol)的1，3，5-三羥乙基異氰尿酸酯與800ml十氫萘，3g對甲苯磺酸，1038g(7.2.mol)2-乙基己酸，加熱，170℃開始回流，隨著水分的不斷分出，溫度不斷上升，最高可達220℃，當出水量達到理論量時，幾乎不再有水產生，停止反應冷至室溫，加400ml水洗滌，對分出的油相進行濃縮除去十氫萘及未反應的2-乙基己酸。殘存物用1500ml丙酮溶解後，加活性炭回流脫色1h，過濾，濃縮，便得到1336g外觀透明，室溫動力粘度為322mPas的液體產品。用紅外光譜進行了結構鑑定1698cm-1，1459cm-1，763cm-1是異氰脲酸酯基特徵吸收峰，1737cm-1是羰基吸收峰，1167cm-1是C-O單鍵吸收峰；酸值≤0.043mgKOH/g，表明產物是含有異氰脲酸酯基團的酯類化合物。
1.3、2，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯的製備在一個配有機械攪拌，溫度計，油水分離裝置，回流冷凝管的2L四口圓底燒瓶中投入416g(4mol)的2，2-二甲基-1，3-丙二醇，400ml十氫萘，3g對甲苯磺酸，692g(2.4mol)2--乙基己酸，加熱，170℃開始回流，隨著水分的不斷分出，溫度不斷上升，最高可達220℃，當出水量達到理論量時，幾乎不再有水產生冷至室溫，加400ml水洗滌，對分出的油相進行濃縮除去十氫萘及未反應的脂肪酸，殘存物用1500ml丙酮溶解後，投入活性炭回流脫色1h，過濾，濃縮，便得到1250g外觀透明，室溫動力粘度為12.5mPas的液體產品。用紅外光譜進行了結構鑑定1737cm-1是羰基吸收峰，1167cm-1是C-O單鍵吸收峰；酸值≤0.0035mgKOH/g，表明產物是酯類化合物。
1.4、潤滑油的配製在一個配有機械攪拌，溫度計，蒸餾裝置的2L四口圓底燒瓶中，將由1.1製備的225g1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯，1.2製備的275g1，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯，1.3製備的500g2，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯在室溫下混合，然後在120℃/300～660Pa真空條件下脫水脫氣2h，加入各種功能助劑再真空脫水脫氣1h，趁熱過濾除去不溶性雜質得到無色透明的潤滑油。
1.5、潤滑油的性能40℃的運動粘度(22±2)mm2/s；100℃的運動粘度≮4.3mm2/s，酸值≤0.05mgKOH/g；傾點-42℃；閃點220℃；承載能力431.2N；擊穿電壓46KV；水分＜100ppm；玻璃化溫度-85.81℃；初始分解溫度341.57℃；最大分解溫度396.16℃。
1.6、潤滑油的應用性能鑑於潤滑油在壓縮機上的特殊應用性能，僅理化指標合格還不夠，要取得行業的認可還必須在壓縮機上裝填進行長達1000h的強化試驗.本發明的潤滑油由專業壓縮機廠家西安東方機電(集團)有限責任公司首先在壓縮機上進行了製冷量實驗，同時以日本的太陽油作參照列，結果見表1。
表1潤滑油製冷量與噪音比較

從表1中看出，本發明的潤滑油製冷量與性能係數均高於日本太陽牌潤滑油，噪音相當。然後再在壓縮機上進行了壽命強化實驗，試驗結果如表2所示表2本發明潤滑油強化試驗前後製冷量與噪音

從表2中換油前後，壽命試驗前後的試驗結果不難看出本發明的潤滑油滿足國標要求(加速壽命試驗結束後製冷量下降不應超過原實測值的5％；噪聲值不應超過原實測值3分貝(dB))。壓縮機解剖後，觀察不到缸體及活塞有任何磨損現象。表明本發明由於在基礎油分子中引入了能提高潤滑性，耐熱抗老化性， 耐氧化性，耐水解性的碳氮雜環結構，明顯的提高了潤滑油的綜合性能。
對於試驗後的潤滑油也進行了解剖分析，從外觀上來看，原先色度近乎水的潤滑油變為亮黃色(一般的酯類潤滑油經過這樣的考驗後成為棕黑色)；從酸值上來看，酸值由0.03mgKOH/g變為0.06mgKOH/g(一般的酯類潤滑油經過這樣的考驗後酸值由原先的0.12～0.18mgKOH/g上升為2～3mgKOH/g)，本發明的潤滑油酸值僅提高了一倍，相比下來一般的潤滑油酸值提高10倍以上。
2、本發明參照如下質量百分組成實施1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯18.01，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯 27.02，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯 55.0本發明的製造工藝與實施方式1相同，其潤滑油性能與實施方式1基本相同，不同的是40℃100℃與的運動粘度都變大27mm2/s，4.6mm2/s。3、本發明參照如下質量百分組成實施1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯25.01，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯 30.02，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯 45.0本發明的製造工藝與實施方式1相同，其潤滑油性能與實施方式1基本相同，不同的是40℃100℃與的運動粘度都變大25.5mm2/s，4.4mm2/s。
權利要求
1.一種四氟乙烷製冷劑用潤滑油，其特徵在於質量百分組成如下1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯18～271，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯 22～332，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯 40～60
2.根據權利要求1所述的四氟乙烷製冷劑用潤滑油，其特徵在於質量百分組成如下1，3，5-三(己酸乙酯)異氰脲酸酯22.51，3，5-三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯 27.52，2-二甲基-1，3-丙二醇雙異辛酸酯 50.0
全文摘要
本發明是一種四氟乙烷製冷劑用潤滑油，屬於潤滑劑，是為了解決耐熱性差、抗老化時間短和化學組成重現性難的問題。採用耐熱性和抗老化性好的異氰脲酸酯類的碳氮雜環結構單元；還採取單一的一元酸與多元醇反應，生成結構明確的三種酯類化合物基礎油。三種基礎油按比例組合成潤滑油，其質量百分組成1，3，5－三(己酸乙酯)異氰脲酸酯18～27，1，3，5－三(異辛酸乙酯)異氰脲酸酯22～33，2，2－二甲基－1，3－丙二醇雙異辛酸酯40～60。本發明主要用於製冷劑。
文檔編號C10M133/00GK1583985SQ0315364
公開日2005年2月23日 申請日期2003年8月19日 優先權日2003年8月19日
發明者甘孝賢, 丘少君, 盧先明, 張志剛, 王光碧, 胡中波, 張殿紅, 邢穎 申請人:西安近代化學研究所