CN101173201B - 磷硼化无灰分散剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种磷硼化无灰分散剂的制备方法，包括：将无灰分散剂、含磷添加剂、硼酸、乙氧基化脂肪胺、水以及脂肪醇混合，在70-100℃下进行反应，分离收集产物。所述的含磷添加剂是磷酸、亚磷酸、磷酸酯或亚磷酸酯。本发明提供的磷硼化无灰分散剂的制备方法，提高了硼化的质量，制备过程中不产生硼渣。
Description
技术领域
本发明涉及一种润滑油添加剂，更确切地说，是有关一种磷硼化了的无灰分散剂的制备。
技术背景
自动传动液是一种多功能、多用途的液体，它主要用于轿车和轻型卡车的自动变速系统。由于在自动变速器内装有液力变扭器、齿轮机构、液压机构、湿式离合器等，而只用一种油来润滑和传递能量，所以对自动传动液的要求很高。一般自动传动液需要添加粘度指数改进剂、降凝剂、清净剂、分散剂、抗氧剂、抗磨剂、防锈剂、金属减活剂、摩擦改进剂、密封材料溶胀剂等多种添加剂。
摩擦特性是自动传动液最重要又最难达到的性能，它实际上是换档感觉、动力矩负荷和摩擦耐久性的综合平衡特性，在自动变速器中，换档也是通过离合器完成的，在换档过程中，离合器片之间的速度变化为由大变小直至相对速度为零，为了得到良好的换档感觉，人们希望在换档过程中离合器操作平稳，也就是说离合器在这个过程中最好能平稳地传递扭矩，这就要求两个离合器片之间的摩擦系数不要随速度变化，最好能保持恒定，同时，为了得到更大的传递能力，也要求离合器片的摩擦系数在不增大磨损的前提下尽可能提高。硼化或磷化的无灰分散剂可以提高自动传动液的动静摩擦系数，而含磷等多种抗磨剂以及低活性的含硫化合物都降低摩擦系数。因此，在自动传动液组合物中，应尽量减少加入含磷的抗磨添加剂，通过磷化或硼化的无灰分散剂来基本地满足抗磨损的需要。
CN1081229提供了一种硼化丁二酰亚胺分散剂的制备方法，提高了丁二酰亚胺分散剂的热稳定性，但抗磨性能提高不明显，比较适合应用于内燃机油中。
US4857214、US5198133提供了磷化或硼化无灰分散剂的方法，所制备的磷硼化无灰分散剂具有较好的抗磨性能，但易产生硼渣，硼化质量不够好。
发明内容
本发明提供一种具有优良抗磨性能的适合于自动传动液的磷硼化无灰分散剂的制备方法，其目的是克服现有的无灰分散剂抗磨性差和硼化质量不好的局限。
本发明提供的磷硼化无灰分散剂的制备方法包括：将无灰分散剂、含磷添加剂、硼酸、乙氧基化脂肪胺、水以及脂肪醇混合，在70-100℃下进行反应，分离收集产品。
具体地说，本发明提供的磷硼化无灰分散剂可以按照以下方法制备：将无灰分散剂、含磷添加剂、硼酸、乙氧基化脂肪胺、水以及脂肪醇，按一定比例混合后，通入氮气保护，在70-100℃下反应2-8小时，然后在20-80mmHg下将温度逐渐提高到110-120℃，拔去水和脂肪醇等挥发性馏分，得到透明的液体即为本发明产品。
所述的无灰分散剂是指聚异丁烯基丁二酰亚胺，可以是单聚异丁烯基丁二酰亚胺，如商品牌号为T151；双聚异丁烯基丁二酰亚胺，如商品牌号为T152、T154；多聚异丁烯基丁二酰亚胺，如商品牌号为T155、T161；或上述几种聚异丁烯基丁二酰亚胺的混合物。
所述的含磷添加剂是磷酸、亚磷酸、磷酸酯或亚磷酸酯等。适合于本发明的磷酸酯、亚磷酸酯有亚磷酸二乙酯、亚磷酸二正丁酯、亚磷酸二正辛酯、二环己基亚磷酸酯、二油基磷酸酯、二月桂基磷酸酯等。含磷添加剂的加入量为无灰分散剂重量的5％-50％，优选8％-25％。
所述的脂肪醇为沸点高于100℃的脂肪醇，如正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、正己醇等。脂肪醇能够起到促进剂的作用，有利于硼化的进行，提高硼化质量。脂肪醇中优选正丁醇。脂肪醇的加入量为无灰分散剂重量的0.2％-5％，优选0.4％-3％。
所述的乙氧基化脂肪胺，有两种通式：
通式(1)：
(1)式中，R为C8-26直链或支链的饱和或不饱和的烃基，n+m＝2-16。例如，乙氧基化椰油烷基胺(商品名为Ethomeen C-12或EthomeenC-15)，或乙氧基化牛脂胺(商品名为EthomeenT-12或EthomeenT-15)，上述化合物都可从阿克苏.诺贝尔化学公司(AkzoNobel Chemical Company)获得。
通式(2)：
(2)式中，R为C8-26直链或支链的饱和或不饱和的烃基。x+y+z＝1-16。例如，乙氧基化牛脂二胺(商品名为Ethoduomeen T-11、EthoduomeenT-13、EthoduomeenT-20或EthoduomeenT-25)，上述化合物都可从阿克苏.诺贝尔化学公司(Akzo Nobel ChemicalCompany)获得。
乙氧基化脂肪胺的加入量为无灰分散剂重量的1％-20％，优选3％-15％。
所述的硼酸，是粒径小于150微米的固体，其加入量为无灰分散剂重量的1％-10％，优选2％-7％。
至于水的加入量，则没有明显的限制，可以不加，也可以加入少量，满足反应的需要即可。
本发明的磷硼化无灰分散剂具有如下特点：
1.与现有的硼化无灰分散剂相比，本发明的磷硼化无灰分散剂在保持了原有热氧化稳定性能突出的基础上显著提高了抗磨性能，特别适合应用于自动传动液。
2.在无灰分散剂的磷硼化制备中，充分利用了脂肪醇做促进剂，提高了硼化的质量，制备过程中不产生硼渣。
3.在制备过程中引入了一种摩擦改进剂组分乙氧基化脂肪胺，进一步改善了磷硼化无灰分散剂的抗磨性能。
具体实施方式
下面通过实例对本发明作进一步说明，但下面的实例不是对本发明进行限制。
对实例中采用的测试方法的说明：
(1)润滑油添加剂起始分解温度：用差式扫描量热仪(DSC)测试。起始分解温度越高，热氧化稳定性越好。
(2)润滑油磨损性能测定法(Falex试验机法，SH/T0188-92)：润滑油的磨损性能是以总磨损量表示的，总磨损量越小，润滑油的抗磨性能越好。
实例1
在装有加热和搅拌装置的三口瓶中，加入195g单聚异丁烯基丁二酰亚胺T151，21.5g亚磷酸二正丁酯T304，7.8g硼酸，11g乙氧基化牛脂胺(Ethomeen T-12)，1g正丁醇，2.2g水，通入氮气，在95±5℃温度下搅拌3h，逐渐升温至110℃，在40mmHg压力下拔去水和正丁醇，所得透明液体为本发明的磷硼化无灰分散剂，产品过滤后未发现硼渣，其热氧化稳定性见表1。
实例2
在装有加热和搅拌装置的三口瓶中，加入195g单聚异丁烯基丁二酰亚胺T151，38.5g磷酸，11.8g硼酸，19g乙氧基化椰油烷基胺(EthomeenC-12)，4.7g正丁醇，通入氮气，在85±5℃温度下搅拌6h，逐渐升温至110℃，在30mmHg压力下拔去水和正丁醇，所得透明液体为本发明的磷硼化无灰分散剂，产品过滤后未发现硼渣，其热氧化稳定性见表1。
实例3
在装有加热和搅拌装置的三口瓶中，加入195g双聚异丁烯基丁二酰亚胺T152，32g亚磷酸二正丁酯T304，4.9g硼酸，28g乙氧基化牛脂二胺(Ethoduomeen T-13)，1.9g异丁醇，2.2g水，通入氮气，在90±5℃温度下搅拌4h，逐渐升温至110℃，在60mmHg压力下拔去水和丁醇，所得透明液体为本发明的磷硼化无灰分散剂，产品过滤后未发现硼渣，其热氧化稳定性见表1。
实例4
在装有加热和搅拌装置的三口瓶中，加入195g多聚异丁烯基丁二酰亚胺T161，32g亚磷酸，4.9g硼酸，19g乙氧基化椰油烷基胺(EthomeenC-12)，5.2g异戊醇，通入氮气，在95±5℃温度下搅拌3h，逐渐升温至110℃，在20mmHg压力下拔去水和异戊醇，所得透明液体为本发明的磷硼化无灰分散剂，产品过滤后未发现硼渣，其热氧化稳定性见表1。
实例5
在装有加热和搅拌装置的三口瓶中，加入95g单聚异丁烯基丁二酰亚胺T151和100g双聚异丁烯基丁二酰亚胺T154，32g磷酸，4.9g硼酸，19g乙氧基化椰油烷基胺(Ethomeen C-15)，5.2g正丁醇，通入氮气，在95±5℃温度下搅拌3h，逐渐升温至110℃，在40mmHg压力下拔去水和正丁醇，所得透明液体为本发明的磷硼化无灰分散剂，产品过滤后未发现硼渣，其热氧化稳定性见表1。
实例6
在装有加热和搅拌装置的三口瓶中，加入95g双丁二酰亚胺T152和100g多聚丁二酰亚胺T161，32g亚磷酸二正辛酯，4.9g硼酸，19g乙氧基化椰油烷基胺(Ethomeen C-12)，5.2g正丁醇，2.2g水，通入氮气，在95±5℃温度下搅拌3h，逐渐升温至110℃，在20mmHg压力下拔去水和醇，所得透明液体为本发明的磷硼化无灰分散剂，产品过滤后未发现硼渣，其热氧化稳定性见表1.
对比例1
将实例1中的亚磷酸二正丁酯T304换成亚磷酸，不加入正丁醇，其余同实例1。产品过滤后发现有少量硼渣，结果见表1。
对比例2
参照US4857214的方法，在装有加热和搅拌装置的三口瓶中，加入200g丁二酰亚胺T151，21g磷酸，8g硼酸，2.5g甲基苯三唑，2.2g水，40g甲基萘，在95±5℃温度下搅拌3h，逐渐升温至110℃，在40mmHg压力下拔去挥发性馏分，产品过滤后发现有少量硼渣，结果见表1。
对比例3
在实例6中不加入正丁醇，其余同实例6。产品过滤后发现有少量硼渣，结果见表1。
实例7
将本发明实例1产品，市售的硼化丁二酰亚胺T154B，市售的丁二酰亚胺T151，对比例1和对比例2产品分别测定其起始分解温度，结果见表1。
实例8
将2.0w％实例1和实例2产品，2.0w％的对比例2产品，2.0w％市售的硼化丁二酰亚胺T154B，2.0w％市售的丁二酰亚胺T151和T154，分别应用到自动传动液配方中，调配成自动传动液油品，进行Falex试验机评定，结果见表2。
表1产品理化性质
| 产品 | 起始分解温度，℃ | 滤渣，克 |
| 实例1 | 304 | 0 |
| 实例2 | 306 | 0 |
| 实例5 | 306 | 0 |
| 实例6 | 305 | 0 |
| 对比例1 | 305 | 1.7 |
| 对比例2 | 307 | 0.9 |
| 对比例3 | 305 | 0.1 |
| 商品T154B | 306 | - |
| 产品 | 起始分解温度，℃ | 滤渣，克 |
| 商品T154 | 290 | - |
表2Falex试验机评定结果
| 油样 | 无灰分散剂 | Falex失重，毫克 |
| 自动传动液 | 实例1产品 | 4.9 |
| 自动传动液 | 实例2产品 | 5.3 |
| 自动传动液 | 对比例2产品 | 8.1 |
| 自动传动液 | 商品T154B | 34.3 |
| 自动传动液 | 商品T154 | 93.2 |
| 自动传动液 | 商品T151 | 89.6 |
Claims (14)
1.一种磷硼化无灰分散剂的制备方法，包括：将无灰分散剂、含磷添加剂、硼酸、乙氧基化脂肪胺、水以及脂肪醇混合，在70-100℃下进行反应，分离收集产物，含磷添加剂的加入量为无灰分散剂重量的5％-50％，脂肪醇的加入量为无灰分散剂重量的0.2％-5％，乙氧基化脂肪胺的加入量为无灰分散剂重量的1％-20％，硼酸加入量为无灰分散剂重量的1％-10％。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无灰分散剂是聚异丁烯基丁二酰亚胺。
3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的含磷添加剂是磷酸、亚磷酸、磷酸酯或亚磷酸酯。
4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于，亚磷酸酯是亚磷酸二乙酯、亚磷酸二正丁酯、亚磷酸二正辛酯或二环己基亚磷酸酯。
5.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于，磷酸酯是二油基磷酸酯或二月桂基磷酸酯。
6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，含磷添加剂的加入量为无灰分散剂重量的8％-25％。
7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的脂肪醇为沸点高于100℃的脂肪醇。
8.按照权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述的脂肪醇为正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇或正己醇。
9.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，脂肪醇的加入量为无灰分散剂重量的0.4％-3％。
10.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的乙氧基化脂肪胺的通式为：
式中，R为C8-26烃基，n+m＝2-16，x+y+z＝1-16。
11.按照权利要求1或10所述的制备方法，其特征在于，所述的乙氧基化脂肪胺为乙氧基化椰油烷基胺、乙氧基化牛脂胺或乙氧基化牛脂二胺。
12.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，乙氧基化脂肪胺的加入量为无灰分散剂重量的3％-15％。
13.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的硼酸是粒径小于150微米的固体。
14.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硼酸加入量为无灰分散剂重量的2％-7％。
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