CN104403727A - 低温抗燃液压油 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油化工产品及其制备方法，具体地涉及一种低温抗燃液压油及其制备方法。根据本发明的低温抗燃液压油包括：100重量份的基础油；0.3至3重量份的抗氧剂；0.1至5重量份的极压剂；0.04至0.7重量份的防锈剂氮硼酸酯；0.0006至0.02重量份的染色剂；和12ppm的抗泡剂甲基硅油。根据本发明的低温抗燃液压油同目前国内用于战斗机的航空液压油如10号航空液压油、15号航空液压油以及国外类似产品相比较，可以看出根据本发明的低温抗燃液压油粘度、闪点等物理性质更优并且符合相关标准要求，因此可以更广泛地用于航空战斗机领域。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工产品及其制备方法，具体地涉及一种低温抗燃液压油及其制备方法。
背景技术
液压油是利用液体压力能的液压系统使用的液压介质，在液压系统中起着能量传递、抗磨、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。对于液压油来说，首先应满足液压装置在工作温度下与启动温度下对液体粘度的要求。低温抗燃液压油是一种具有火焰自动熄灭功能的抗燃液压油，不仅具有优秀的抗氧化、防磨损、防锈和防泡沫性能，还可以把油品与火焰或炽热表面接触时发生火灾和爆炸的危险降到最低。
目前用于航空领域的抗燃液压油主要有三类：磷酸酯抗燃液压油(应用于民航飞机)、合成烃抗燃液压油(应用于直升机)、低温抗燃液压油(应用于战机及导弹)。通常用于直升机的合成烃抗燃液压油的国外标准为MIL-PRF-83282，国内标准为GJB5311-2004。而通常用于战机及导弹的低温抗燃液压油的国外标准为MIL-PRF-87257，而国内目前没有相应产品和标准。而通常用于民航飞机或直升机的液压油并不能直接用于战斗机，因为战斗机的工作条件更为苛刻，因此对液压油的要求也更高，用于民航飞机的磷酸酯抗燃液压油会对战斗机及导弹的金属材料造成腐蚀，用于直升机的合成烃液压油无法满足战斗机的低温起动要求。
发明内容
针对上述目前的国内状况，本发明的发明人开发了一种低温抗燃液压油，以满足国内对低温抗燃液压油的需要。
本发明的一个目的在于提供一种低温抗燃液压油，其由以下组分构成：
100重量份的基础油；
0.3至3重量份的抗氧剂；
0.1至5重量份的极压剂；
0.04至0.7重量份的防锈剂氮硼酸酯；
0.0006至0.02重量份的染色剂；和
12ppm的抗泡剂甲基硅油。
优选地，根据本发明的低温抗燃液压油由以下组分构成：
100重量份的基础油；
0.5至2.5重量份的抗氧剂；
0.25至3.6重量份的极压剂；
0.09至1.2重量份的防锈剂氮硼酸酯；
0.001至0.009重量份的染色剂；和
12ppm的抗泡剂甲基硅油。
进一步优选地，根据本发明的低温抗燃液压油由以下组分构成：
100重量份的基础油；
1.3重量份的抗氧剂；
1.54重量份的极压剂；
0.10重量份的防锈剂氮硼酸酯；
0.005重量份的染色剂；和
12ppm的抗泡剂甲基硅油。
根据本发明的低温抗燃液压油，其中所述基础油由PAO2、癸二酸酯和全氟烃基聚醚构成，三种组分的重量比为PAO2:癸二酸酯:全氟烃基聚醚＝4.3:3.4:2.3。所述抗氧剂为二异辛基二苯胺及其衍生物。所述极压剂为三苯硫代磷酸酯。所述防锈剂为氮硼酸酯。所述染色剂为苏丹红Ⅳ和油红O。
另外，根据本发明的低温抗燃液压油不含抗磨剂。
本发明的另一个目的在于提供一种制备所述低温抗燃液压油的方法，该方法包括以下步骤：
1)在反应釜中常温下将PAO2、癸二酸酯和全氟烃基聚醚按比例搅拌混合约3小时，形成复配基础油备用；
2)将温度升至约70℃，然后依次加入抗氧剂、极压剂、防锈剂和染色剂，继续搅拌约2小时至各种组分混合均匀；
3)将反应体系降至室温，然后向反应釜中加入约12-15ppm的抗泡剂，继续搅拌约1小时，得到最终的产品。
有益效果
根据本发明的低温抗燃液压油同目前国内用于战斗机的航空液压油如10号航空液压油、15号航空液压油以及国外类似产品相比较，可以看出根据本发明的低温抗燃液压油粘度、闪点等物理性质更优并且符合相关标准要求，因此可以更广泛地用于航空战斗机领域。另外，根据本发明的低温抗燃液压油不含抗磨剂，但仍然具有符合标准要求的抗磨效果。
具体实施方式
下文中将详细说明本发明。
美军标MIL-PRF-87257规定的低温抗燃液压油要求的工作为-54℃～200℃，使用温度范围宽，产品性能优良，因此是国际公认的低温抗燃液压油标准。然而目前我国尚没有建立同MIL-PRF-87257标准相当的标准，也没有相应的低温抗燃液压油产品。
本发明的目的之一在于提供一种低温抗燃液压油，该液压油至少能够符合MIL-PRF-87257的要求，同时又针对我国现状进行一定的改进。
本发明提供了一种低温抗燃液压油，其包括：
100重量份的基础油；
0.3至3重量份的抗氧剂；
0.1至5重量份的极压剂；
0.04至0.7重量份的防锈剂氮硼酸酯；
0.0006至0.02重量份的染色剂；和
12ppm的抗泡剂甲基硅油。
其中所述基础油由PAO2、癸二酸酯和全氟烃基聚醚构成，三种组分的重量比为PAO2:癸二酸酯:全氟烃基聚醚＝4.3:3.4:2.3。通常一般的液压油往往仅采用两种油料作为基础油的主要成分，例如PAO4和季戊四醇酯，或者PAO4和季戊四醇酯等。国内目前还没有用PAO2作基础油的液压油，这主要是因为通常认为PAO2的粘度太小，不适用于液压油，在市售产品中往往采用PAO4、PAO6、PAO8等作为基础油。而本发明的发明人经过大量研究发现，采用特定比例的PAO2、癸二酸酯和全氟烃基聚醚作为基础油的组分可以显示出比两种组分的基础油更优的性能，特别是在采用三组分基础油的情况下，可以不添加抗磨剂，而仍然能够保持最终产品的抗磨性能不受损失。特别是在本发明中采用了PAO2和全氟烃基聚醚作为基础油的一种组分，减少了其它添加剂的使用，有效地降低了生产成本，且最终产品的物化性能优良。
所述抗氧剂没有特别限制，但优选为二异辛基二苯胺及其衍生物。所述极压剂没有特别限制，但优选为三苯硫代磷酸酯。所述防锈剂为氮硼酸酯。所述染色剂为苏丹红Ⅳ+油红O。
另外，在根据本发明的低温抗燃液压油中不含抗磨剂。通常液压油在液压系统中起着能量传递、抗磨、系统润滑等功能，一般认为抗磨剂是其必不可少的组分之一。因此现有技术中的液压油都采用添加例如磷酸三甲酚酯等的抗磨剂的方法来提高其抗磨效果，磷酸三甲酚酯抗磨性能好，但极压性差，且与极压剂的配伍性较差。随着战斗机液压系统的发展，除了抗磨性之外，对航空液压油的极压性也提出了要求，但是一种添加剂无法兼顾液压油的抗磨性与极压性，要么抗磨性好极压性差，要么极压性好抗磨性差。然而本发明的发明人发现在本发明的液压油中不必添加抗磨剂，仅依靠基础油中不同的组分及配比，也可以实现足够的抗磨效果。
美军标MIL-PRF-87257规定的抗燃液压油使用温度范围宽，产品性能优良，而国内目前没有相应产品和标准。
本发明的目的之一在于提供一种低温抗燃液压油，该低温抗燃液压油能够符合MIL-PRF-87257的要求，同时又针对我国现状进行一定的改进。
在根据本发明的低温抗燃液压油中，基础油的选择对液压油的基本性能有重要影响，目前常用的10号航空液压油、15号航空液压油采用精制矿物油作为基础油，用于直升机的液压油等往往仅采用两种油品作为基础油，一般采用PAO4、PAO6、PAO8等和如辛二酸酯或癸二酸酯等的复配，而基本不采用PAO2，这主要是因为通常认为PAO2的粘度太小，高温稳定性不佳，因此国内目前还没有用PAO2作基础油的液压油。但本发明的发明人发现，采用三种油品复配形成的基础油中即使使用PAO2也仍然能够取得良好的技术效果，同时还可以减少添加剂的种类。
根据本发明的低温抗燃液压油，其中基础油由PAO2、癸二酸酯和全氟烃基聚醚构成，三种组分的重量比为PAO2:癸二酸酯:全氟烃基聚醚＝4.3:3.4:2.3。通过以上特定比例的三种组分形成的基础油完全满足低温抗燃液压油的需要。
由于战斗机或导弹等机械部件的工作温度和工作环境都比较苛刻，对液压油的防腐蚀性能、粘度、高温稳定性等都有较高的要求。在根据本发明的低温抗燃液压油设基础油为100重量份，其它添加剂均以此为基础进行计算。
基于100重量份的基础油，可以添加0.3至3重量份的抗氧剂，所述抗氧剂没有特别限制，但优选为二异辛基二苯胺及其衍生物。基于100重量份的基础油，可以添加0.1至5重量份的极压剂，所述极压剂没有特别限制，但优选为三苯硫代磷酸酯。基于100重量份的基础油，可以添加0.04至0.7重量份的防锈剂氮硼酸酯。基于100重量份的基础油，可以添加0.0006至0.02重量份的染色剂，所述染色剂没有特别限制，但优选为苏丹红Ⅳ和油红O的复配。另外根据需要，最终的低温抗燃液压油中还可以添加抗泡剂甲基硅油，并控制其含量在约12ppm至15ppm之间即可。
实施例
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。
实施例1
在反应釜中常温下将43kg的PAO2、34kg的癸二酸酯和23kg的全氟烃基聚醚搅拌混合约3小时，形成复配基础油备用。然后将反应釜温度升至约70℃，依次加入1.3kg的抗氧剂二异辛基二苯胺、1.54kg的极压剂三苯硫代磷酸酯、0.10kg的防锈剂氮硼酸酯和0.005kg的染色剂苏丹红Ⅳ与油红O，继续搅拌约2小时至各种组分混合均匀。将反应体系降至室温，然后向反应釜中加入抗泡剂甲基硅油至抗泡剂的浓度为约12ppm，继续搅拌约1小时，得到最终的低温抗燃液压油。
实施例2
除了按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
实施例3
除了按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
实施例4
除了按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
实施例5
除了按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
对比实施例1
除了将基础油中三种成分的重量比调整为PAO2:癸二酸酯:全氟烃基聚醚＝6:3:1，按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
对比实施例2
除了将基础油中三种成分的重量比调整为PAO2:癸二酸酯:全氟烃基聚醚＝3:5:2，按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
对比实施例3
除了采用重量比为5:5的两种成分PAO2和癸二酸酯作为基础油，并按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
对比实施例4
除了采用重量比为6:4的两种成分PAO2和全氟烃基聚醚作为基础油，并按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
对比实施例5
除了添加常规量的抗磨剂磷酸三甲酚酯2.5kg，并按照表1中所示的比例添加各种组分以外，按照实施例1相同的方法制备低温抗燃液压油。
表1
测试实施例
测试实施例1：抗磨测试
根据MIL-PRF-87257B的测试方法进行四球实验，测试实施例1至5和对比实施例1至5中得到的低温抗燃液压油以及15号航空液压油的抗磨性。在MIL-PRF-87257B标准中四球实验在40kg压力下要求磨痕直径不大于0.65mm。测试结果列于下表2中。
测试实施例2：高温稳定性测试
根据MIL-PRF-87257B的测试方法测试实施例1至5和对比实施例1至5中得到的低温抗燃液压油以及15号航空液压油的高温稳定性。MIL-PRF-87257B标准中规定液压油的40℃粘度变化率不得大于5％。测试结果列于下表2中。
测试实施例3：腐蚀和氧化安定性测试
根据GJB 563-1988的测试方法测试实施例1至5和对比实施例1至5中得到的低温抗燃液压油以及15号航空液压油的腐蚀和氧化安定性，测试结果列于下表2中。
测试实施例4：运动粘度测试
根据GB/T 265-1988的测试方法测试实施例1至5和对比实施例1至5中得到的低温抗燃液压油以及15号航空液压油的运动粘度。GJB/T 265-1988标准中规定液压油的-54℃下的运动粘度不得大于2500 mm2/s，测试结果列于下表2中。
测试实施例5：抗燃性能测试
根据MIL-PRF-87257B的测试方法测试实施例1至5和对比实施例1至5中得到的低温抗燃液压油以及15号航空液压油的抗燃性能。MIL-PRF-87257B标准中规定液压油的火焰传播速度不得大于0.5 cm/s(厘米/秒)，测试结果列于下表2中。
表2
表2(续)
从上述表2中列出的测试数据可以看出，本发明的具有三组分的基础油的低温抗燃液压油相当于两组分基础油的液压油具有良好的高温稳定性。而且在不添加任何抗磨剂的情况下具有与现有的15号航空液压油相差不大的抗磨性能，同时运动粘度，防金属腐蚀性优异。另外，本发明的液压油的低温运动粘度与15号航空液压油相当，同时抗燃性能优于15号航空液压油。因此本发明的液压油可以替代现有的15号航空液压油。
Claims (6)
1.一种低温抗燃液压油，其由以下组分构成：
100重量份的基础油；
0.3至3重量份的抗氧剂；
0.1至5重量份的极压剂；
0.04至0.7重量份的防锈剂氮硼酸酯；
0.0006至0.02重量份的染色剂；和
12ppm的抗泡剂甲基硅油。
2.根据权利要求1所述的低温抗燃液压油，其由以下组分构成：
100重量份的基础油；
0.5至2.5重量份的抗氧剂；
0.25至3.6重量份的极压剂；
0.09至1.2重量份的防锈剂氮硼酸酯；
0.001至0.009重量份的染色剂；和
12ppm的抗泡剂甲基硅油。
3.根据权利要求1所述的低温抗燃液压油，其由以下组分构成：
100重量份的基础油；
1.3重量份的抗氧剂；
1.54重量份的极压剂；
0.10重量份的防锈剂氮硼酸酯；
0.005重量份的染色剂；和
12ppm的抗泡剂甲基硅油。
4.根据权利要求1所述的低温抗燃液压油，其特征在于，所述基础油由PAO2、癸二酸酯和全氟烃基聚醚构成，三种组分的重量比为PAO2:癸二酸酯:全氟烃基聚醚＝4.3:3.4:2.3；所述抗氧剂为二异辛基二苯胺及其衍生物；所述极压剂为三苯硫代磷酸酯；所述防锈剂为氮硼酸酯；所述染色剂为苏丹红Ⅳ和油红O。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的低温抗燃液压油，其特征在于，所述低温抗燃液压油不含抗磨剂。
6.一种制备根据权利要求1至4中任意一项所述的低温抗燃液压油的方法，该方法包括以下步骤：
1)在反应釜中常温下将PAO2、癸二酸酯和全氟烃基聚醚按比例搅拌混合约3小时，形成复配基础油备用；
2)将温度升至约70℃，然后依次加入抗氧剂、极压剂、防锈剂和染色剂，继续搅拌约2小时至各种组分混合均匀；
3)将反应体系降至室温，然后向反应釜中加入约12-15ppm的抗泡剂，继续搅拌约1小时，得到最终的产品。
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