專利名稱:齒輪油磷氮抗磨劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
本發(fā)明屬于齒輪油抗磨劑-酸性磷酸酯胺鹽及其制備方法和應(yīng)用。
在各種重負(fù)荷齒輪傳動(dòng)的潤滑油中，齒輪油必須具備高扭矩低速承載性能和高速?zèng)_擊抗擦傷性能。并要有優(yōu)良的防銹性、抗腐蝕性、抗乳化性和抗氧化性。這就要通過添加各種添加劑來解決。滿足高扭矩低速承載性能的抗磨劑通常為含磷化合物，如亞磷酸酯、磷酸酯或硫代磷酸脂的鹽類。但是，亞磷酸脂、磷酸脂和硫代磷酸脂的鹽類，防銹性、抗腐蝕性、抗乳化性和抗氧化性不能滿足要求。
酸性磷酸酯胺鹽用作工業(yè)齒輪油和汽車雙曲線齒輪油抗磨劑，除了具有優(yōu)越的極壓和抗磨損性外，還有優(yōu)良的防銹性、抗腐蝕性、抗乳化性和抗氧化性。但是，它做為齒輪油抗磨劑的準(zhǔn)確制備工藝、性質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)尚未公布。
本發(fā)明目的是為汽車齒輪油和工業(yè)齒輪油提供一種磷氮抗磨劑，使加有磷氮抗磨劑再復(fù)合硫化烯烴等添加劑的汽車齒輪油和工業(yè)齒輪油的質(zhì)量，可以分別達(dá)到API使用分類的GLI-5水平和U.S.Steel規(guī)格要求。
本發(fā)明酸性磷酸酯胺鹽的制備方法為用單烴基化合物(Ⅰ)和五氧化二磷(Ⅱ)在溶劑存在下反應(yīng)得到酸性磷酸酯(Ⅲ)和(Ⅳ)。再用(Ⅲ)和(Ⅳ)與胺類化合物(Ⅴ)反應(yīng)生成酸性磷酸酯胺鹽(Ⅵ)和(Ⅶ)。由于酸性磷酸酯為(Ⅲ)和(Ⅳ)的混合物，它們的胺鹽就成了(Ⅵ)和(Ⅶ)的混合物，比例大約是各占50%，反應(yīng)過程如下式所示A·成酯反應(yīng)
B·成鹽反應(yīng)
式中X＝C4-C20烷基或烷芳基
，Y＝C4-C20烷基或酰基
，R＝C4-C20，n＝1-3。
采用3摩爾C4-C20(最好是C8-C12)醇或側(cè)鏈為C4-C20(最好是C3-C15)烷基酚和1摩爾五氧化二磷在苯、甲苯或溶劑汽油存在下進(jìn)行成酯反應(yīng)，反應(yīng)溫度-20-100℃，最好是20-90℃。生成的酸性磷酸酯和1-3摩爾的C4-C20(最好是C12-C18)伯胺或酰胺在苯、甲苯或溶劑汽油存在下進(jìn)行成鹽反應(yīng)，反應(yīng)溫度-20-100℃，最好是20-90℃。反應(yīng)時(shí)間均為0.5-3小時(shí)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過蒸餾拔去溶劑后過濾得到酸性磷酸酯胺鹽產(chǎn)品。產(chǎn)品的磷與氮元素含量之比為1-5∶1。
令人特別感興趣的是本發(fā)明產(chǎn)品以0.1-2%(重)加到溶劑精制礦物油中，再添加硫化烯烴等添加劑可制得附合美國齒輪制造者協(xié)會(huì)AGMA250.04和美國鋼鐵公司U.S.S224規(guī)格要求的極壓工業(yè)齒輪油和GL-5水平的雙曲線齒輪油。它們具有良好的極壓性、抗磨損性、防銹性、抗乳化性、抗腐蝕性和抗氧化性。當(dāng)本發(fā)明產(chǎn)品以0.1-2%(重)和少量其它添加劑加到溶劑精制礦物油中時(shí)，可制得性能優(yōu)越的液壓油、液壓導(dǎo)軌油和導(dǎo)軌油。
例1向安裝有溫度計(jì)、回流冷凝器、密封攪拌器和滴液漏斗的1000毫升四口瓶加119.6gP2O5和216.1g苯，在＜30℃攪拌下滴加312.5g2-乙基己醇，然后回流反應(yīng)1小時(shí)，在室溫下過濾得到酸性磷酸酯中間產(chǎn)品。向安裝有上述附加設(shè)備的2000毫升四口瓶加431.2g十八胺和431.2g苯，在＜30℃攪拌下滴加第一步中間產(chǎn)品。然后回流反應(yīng)1小時(shí)，再進(jìn)行蒸餾拔去溶劑，趁熱過濾，得到820g異辛基酸性磷酸酯十八胺鹽。產(chǎn)品P%(重)＝5.8，N%(重)＝2.3。
例2用例1的儀器和方法，但在第二步反應(yīng)中用539g十八胺和539g苯。得到915g酸性磷酸酯十八胺鹽產(chǎn)品，P%(重)＝5.14，N%(重)＝2.59。
例3在100升搪瓷反應(yīng)釜中加3.73kgP2O5925.0kg苯，在＜30℃攪拌下加入21.15kg側(cè)鏈為C12的烷基酚和17kg苯的混合物，然后回流反應(yīng)1小時(shí)，在室溫下過濾得到49.3kg中間產(chǎn)品。在100升搪瓷反應(yīng)釜中加13.4kg苯和13.4kg十八胺，在＜30℃攪拌下加入第一步中間產(chǎn)品31.0kg，然后回流反應(yīng)1小時(shí)，進(jìn)行添餾蒸去苯，趁熱過濾得到28.8kgC12烷芳基酸性磷酸酯十八胺鹽產(chǎn)品，P%(重)＝3.2，N%(重)＝2.1。
例4用硫化烯烴極壓劑、油性劑、抗磨損性、清凈劑、抗泡劑加到溶劑精制N320礦物油中，再添加本發(fā)明產(chǎn)品得到SAE90雙曲線齒輪油，可使順利通過高扭矩低速臺(tái)架試驗(yàn)(仿L-37試驗(yàn))。
例5用硫化烯烴極壓劑和油性劑、防銹劑、抗泡劑加到溶劑精制N320礦物油中得到調(diào)合基礎(chǔ)油，再添加本發(fā)明產(chǎn)品得到S-P型極壓工業(yè)齒輪油，可以滿足U.S.S224規(guī)格要求。
U.S.
項(xiàng)目 A B C S224規(guī)格調(diào)合基礎(chǔ)油，%(重) 100.0 99.0 98.9例2產(chǎn)品，%(重) 0 1.0 0例1產(chǎn)品，%(重) 0 0 1.1銅片腐蝕，ASTMD130，100℃×3h 1B 1B 1B 1B四球極壓試驗(yàn)，GB3142-82燒結(jié)負(fù)荷，kg 500 315 315 ≥250綜合磨損指數(shù) 64.9 50.8 49.8 ≥45四球機(jī)長期磨損試驗(yàn)，ASTMD2266，mm 0.51 0.28 0.35 ≤0.35梯姆肯(TlmKen)極壓試驗(yàn)，ASTMD2782通過負(fù)荷，lb 45 65 65 ≥60FZG齒輪機(jī)試驗(yàn)，DIN51354，通過負(fù)荷，級(jí) - - 12 ≥11液相銹蝕試驗(yàn)，ASTMD6654 - 無銹 無銹 無銹抗氧化試驗(yàn)，ASTMD2893，121℃×312h，100℃運(yùn)動(dòng)粘度增長% - - 4.6 ≤6.0
抗乳化試驗(yàn)，ASTMD2711總分離水，ml - 87.5 84.0 ≥80乳化層，ml - 0.1 0 ≤2.0例6用增粘劑加入礦物油得到基礎(chǔ)油，再加入抗氧劑、防銹劑、抗腐蝕劑、抗磨劑、抗泡劑等添加劑，然后加本發(fā)明產(chǎn)品得到液壓導(dǎo)軌油，具有優(yōu)良的限滑性能。
項(xiàng)目 20-1 20-2 40-1基礎(chǔ)油，%(重) 100 97.28 97.28添加劑，%(重) 0 1.72 1.72例3產(chǎn)品，%(重) 0 1.0 1.0四球極壓試驗(yàn)，GB3142-82最大無卡咬負(fù)荷，kg - 82 90粘滑特性，靜動(dòng)摩擦系數(shù)差值 0.12 0.062 0.05權(quán)利要求
1.一種齒輪油磷氮抗磨劑，其特征在于具有適當(dāng)?shù)臒N基和理想的磷氮官能團(tuán)結(jié)構(gòu)。即由烴基酸性磷酸酯和有機(jī)胺類化合物生成酸性磷酸酯胺鹽。
2.酸性磷酸酯胺鹽由羥基化合物和五氧化二磷在溶劑存在下進(jìn)行成酯反應(yīng)。再和胺類化合物在溶劑存在下進(jìn)行成鹽反應(yīng)而制得。產(chǎn)品元素含量比例為P∶N＝1～5∶1(重);
3.據(jù)權(quán)項(xiàng)2所述方法，其特征在于單羥基化合物是C4～C20伯醇、仲醇、和烷基為C4～C20的烷基酚;
4.據(jù)2所述方法，其特征還在于胺類化合物是C4～C20脂肪族伯胺、仲胺、叔胺和酰胺，油酰胺;
5.據(jù)2所述方法，反應(yīng)配比為單羥基化合物P2O5∶胺類化合物＝3∶1∶1-3(摩爾);
6.據(jù)2所述方法，成酯反應(yīng)和成鹽反應(yīng)溫度為-20-100℃，時(shí)間分別為0.5-3小時(shí);
7.據(jù)2所述方法，溶劑為苯，甲苯，二甲苯和汽油，用量為羥基化合物，P2O5和胺類化合物重量的0.5-2倍;
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述，本發(fā)明產(chǎn)品在極壓工業(yè)齒輪油、車輛齒輪油液壓油、液壓導(dǎo)軌油和導(dǎo)軌油中的用量為0.1-5.0%(重)。
專利摘要
齒輪油磷氮抗磨劑-酸性磷酸酯胺鹽-由C
文檔編號(hào)C10M137/08GK85102089SQ85102089
公開日1986年10月1日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者匡奕九 申請人:中國石油化工總公司蘭州煉油廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan