一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油的制作方法
【專利摘要】一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油，是以新戊基多元醇酯為基礎(chǔ)油，加入少量含氮和硼的硼化物硼酸酯、二烴基五硫化物BN-2#，磷化物為P120，經(jīng)混合均勻制成。其配方為：新戊基多元醇酯為基礎(chǔ)油加入占新戊基多元醇酯重量百分比：BN-2#為0.05%-0.84%；RC2540為0.361%-0.42%；P120為0.361%-0.42%。本發(fā)明具有極好的極壓抗磨性能，承載能力高可達(dá)1704N，磨痕值最低為=0.34mm?？膳渲密囕v齒輪油，也可用于中負(fù)荷工業(yè)齒輪油。
【專利說(shuō)明】一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種潤(rùn)滑油，具體是一種以新戊基多元醇酯為基油，含有硼和氮化合 物的齒輪潤(rùn)滑油。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的潤(rùn)滑油大多數(shù)以礦物油作為基礎(chǔ)油，礦物油存在著可生物降解性差等對(duì)環(huán) 境和健康構(gòu)成威脅的問題。隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以礦物油作為基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑油必將 被環(huán)境友好型基礎(chǔ)油所替代。面對(duì)環(huán)保要求和汽車齒輪潤(rùn)滑發(fā)展的趨勢(shì)，開發(fā)研制環(huán)保型 汽車齒輪潤(rùn)滑油勢(shì)在必行，進(jìn)行環(huán)保型汽車齒輪潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能基礎(chǔ)研究就顯得十分必 要。新戊基多元醇酯類油可用于潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油，主要是在苛刻的使用條件下保護(hù)機(jī)器部 件，尤其適用于低溫及高溫潤(rùn)滑脂。以礦物油作基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑脂一般很難滿足_60°C以 下和150°C以上的使用要求，而以多元醇酯類油為基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑脂的使用溫度范圍一般在 -37~200°C。新戊基多元醇酯的潤(rùn)滑性能要優(yōu)于雙酯、礦物油，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于聚α-烯烴（PAO)， 并且長(zhǎng)、短鏈混合的酯盡管粘度小，卻有最小的摩擦系數(shù)；新戊基多元醇酯具有良好的粘溫 性及蒸發(fā)性能。. 硼元素有非活性潤(rùn)滑元素之稱。硼酸酯除具有優(yōu)良的極壓抗磨減摩特性外，往往還同 時(shí)具有抗氧化和抗腐蝕性，優(yōu)良的防銹性、防腐性，以及無(wú)毒無(wú)臭，對(duì)金屬底材無(wú)選擇性等 特性，因而是一類多功能的潤(rùn)滑油添加劑。
[0003] 新型含硼添加劑可明顯改善和提高潤(rùn)滑油的抗氧化性、防銹性、熱穩(wěn)定性能及抗 磨減摩性能等。硼添加劑的研究進(jìn)展，包括含硼清凈劑、含硼分散劑、含硼極壓抗磨劑和含 硼防銹劑，認(rèn)為多功能含硼添加劑是未來(lái)的發(fā)展方向。有機(jī)硼酸酯是一種多功能潤(rùn)滑油添 加劑，具有優(yōu)良的抗磨減摩性能。有機(jī)硼酸酯特別是引入長(zhǎng)鏈烴基基團(tuán)的硼酸酯具有極 好的油溶性，可直接溶解到基礎(chǔ)油中使用。早期合成的簡(jiǎn)單硼酸酯的烷基中一般只有碳、 氫2種元素。隨著研究的不斷深入，逐漸在硼酸酯結(jié)構(gòu)中引入了氧、氮、硫、磷、氯等元素， 使硼酸酯具有多方面的功能。
[0004] 有機(jī)硼酸酯在邊界潤(rùn)滑的應(yīng)用中具有巨大的潛力。硼酸酯類化合物原料來(lái)源豐 富，對(duì)設(shè)備要求較低，合成方法簡(jiǎn)單易行，成本較低。且硼酸酯具有許多卓越特性正日益引 起人們的關(guān)注，硼酸酯的應(yīng)用有著極為廣闊的前景。其中含酰胺和咪唑啉的硼酸酯綜合性 能較為突出。合成硼酸酯的原料豐富，操作簡(jiǎn)單，容易應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 采用含有氮和硫的硼化物，與二烴基五硫化物RC2540和含有磷的化合物磷之星 采用均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法進(jìn)行對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，找出承載能力性能 的添加劑的組合，并試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，篩選出的三種添加劑的較好的復(fù)配試驗(yàn)。
[0006] 本發(fā)明的目的，是提供一種齒輪潤(rùn)滑油。該潤(rùn)滑油極壓抗磨性能好，承載高，能滿 足配置中等負(fù)荷車輛齒輪潤(rùn)滑油和需要低毒無(wú)毒的傳動(dòng)裝置的齒輪潤(rùn)滑油。
[0007] 采用的技術(shù)方案是： 一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油，其特征在于：是以新戊基多元醇酯為基礎(chǔ)油，力口 入重量百分比BN2# 0-0. 89%、RC25940 0-0. 42%和P120 0-0. 42%，經(jīng)加熱混合制備成，其 中： BN2#為硼酸酯；該化合物由上海交通大學(xué)合成，二烴基五硫化物RC2540為市售商品， 磷之星P120為沈陽(yáng)華倫公司產(chǎn)品。本發(fā)明使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法優(yōu)化計(jì)算，并進(jìn)行了復(fù) 證。
[0008] 本發(fā)明具有極好的極壓抗磨性能，承載能力高，可配置較重負(fù)荷車輛齒輪油，也可 用于重負(fù)荷和中負(fù)荷工業(yè)齒輪油。
[0009] 本發(fā)明具有極壓抗磨性能好，承載能力高的機(jī)理： 硼酸酯具有良好的減摩抗磨性能，而當(dāng)分子中引入C1、S、P等元素后，某些結(jié)構(gòu)的硼 酸酯還具有抗極壓性能。對(duì)硼酸酯減摩抗磨機(jī)理的研究證明，在邊界潤(rùn)滑條件下，有機(jī)硼 酸酯分子經(jīng)過吸附、裂解、聚合、縮合、沉積以及摩擦滲硼等復(fù)雜的過程，在摩擦表面產(chǎn)生 吸附膜、摩擦聚合物膜、表面沉積膜與滲透膜，從而起到減摩抗磨作用。這些表面膜生成的 摩擦條件不盡相同，因而各種表面膜有時(shí)單獨(dú)存在，有時(shí)同時(shí)存在而起抗磨減摩作用。特 別是含氮的硼酸酯，不但有良好的抗磨性能，還有較高的水解穩(wěn)定酸酯，不但有良好的抗 磨性能，還有較高的水解穩(wěn)定性、防銹性、抗氧化性。
[0010] 硼酸鹽潤(rùn)滑油添加劑具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，適用于齒輪油、拖拉機(jī)液壓油、潤(rùn) 滑脂、金屬切削油、金屬成型潤(rùn)滑劑和發(fā)動(dòng)機(jī)油.然而，由于摩擦學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性（如接觸 面積、接觸壓力、摩擦熱導(dǎo)致的溫度升高等隨時(shí)發(fā)生變化），同時(shí)由于含硼化合物本身的結(jié) 構(gòu)復(fù)雜多樣，對(duì)硼酸鹽潤(rùn)滑油添加劑的極壓抗磨作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)依然存在爭(zhēng)議.目前，就 含硼化合物潤(rùn)滑油添加劑的作用機(jī)制而言，主要存在沉積成膜和滲硼兩種觀點(diǎn)。
[0011] 新戊基多元醇酯（Neopentyl Polyol Ester NPE-3)是分子結(jié)構(gòu)中酯基鄰位為季 碳原子的一類合成酯，比雙酯具有更優(yōu)異的熱和水解穩(wěn)定性，主要包括新戊二醇酯、三羥甲 基丙烷酯和季戊四醇酯。其理化性能見表1。
[0012] 含有氮的硼化物為硼酸酯BN2#，該化合物由上海交通大學(xué)合成。其中含有總分子 量的3. 66%氮和2. 82%硼，其余為碳?xì)湮铩?br> [0013] 二烴基五硫化物，代號(hào)為RC2540。產(chǎn)品為淺棕色透明液體，可非常好的取代元素 硫?qū)A(chǔ)油硫化得到的硫化油。另外其活性硫含量隨著溫度上升而增加(可達(dá)38%)，結(jié)果是 溫度略有上升，就有顯著的極壓作用，極壓性能進(jìn)一步提高。理化性能見表2。磷之星P120 是由低碳醇與三氯氧磷反應(yīng)生成的烷基磷酸鹽，再與有機(jī)胺與磷酸酯反應(yīng)生成。因有機(jī)胺 的烷基基團(tuán)小極壓性能高，已生成物理吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜，從而提高其承載能力。理化性 能見表3。
[0014] BN-2#、RC2540和P120的配比，使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法優(yōu)化計(jì)算，并進(jìn)行了復(fù)正。
[0015] 潤(rùn)滑油添加劑配方選X1=BNIs，X2=RC2540, X3=P120 (X1, X2和X3質(zhì)量百分比） 共3因素7水平考察,新戊基多元醇酯作為基礎(chǔ)油。考察目標(biāo)為因變量Y1=Pb, Y2= 2?5:, 乙=#:，Υι為最大無(wú)卡咬負(fù)荷，它表明承載能力，A表示為在載荷392Ν磨損時(shí)間為60min 時(shí)試球的磨斑，Y3表示為在載荷441N磨損時(shí)間為30min時(shí)試球的磨斑。試驗(yàn)結(jié)果Y1 Pb = 最小值為1049N，最大值可達(dá)1740 N，Y2 jif.Y 0. 35-45mm、Y3 =最小值為0. 33mm;最 大值 0. 45mm。

【具體實(shí)施方式】 [0016] 實(shí)施例一 一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油，其特征在于是以新戊基多元醇酯NPE-3為基礎(chǔ) 油，加入 BN-2# 0. 84%、RC25400. 42% 和 P120 0-42%，經(jīng)加熱混合制成。
[0017] 實(shí)施例二 一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油，是以新戊基多元醇酯為基油，加入BN-2# 0· 05%、RC2540 0· 361% 和 P120 0· 361%，加熱混合制備成。
[0018] 實(shí)施例三 一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油，是以新戊基多元醇酯為基油，加入BN-2# 0. 6%、 RC2540 0. 31%和P120 0. 38%，經(jīng)加熱混合制備成。
[0019] 實(shí)施例四 一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油，是以新戊基多元醇酯為基油，加入BN-2# 0. 89% 和RC2540 0. 42%，經(jīng)加熱混合制備成。
[0020] 實(shí)施例五 一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油，是以新戊基多元醇酯為基油，加入BN-2# 0. 89% 和P120 0. 42%，經(jīng)加熱混合制備成。
[0021] 表1新戊基多元醇酯的理化性能

【權(quán)利要求】
1. 一種含有硼和氮化合物的齒輪潤(rùn)滑油，其特征在于是以新戊基多元醇酯為基礎(chǔ)油， 加入以重量百分比計(jì) BN-2# 0.05-0. 84%、RC2540 0.361-0. 42% 和 P120 0.361-0. 42%，經(jīng)加 熱混合制備成；其中含有總分子量的3. 66%氮和2. 82%硼，其余為碳?xì)湮铩?br> 【文檔編號(hào)】C10N40/04GK104388164SQ201410603750
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】陳卓君, 李柏姝, 張旭, 司行 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)理工大學(xué)