CN114836251B - 一种难燃液压液组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种难燃液压液组合物及其制备方法，该难燃液压液组合物包括极压润滑剂、抗氧化剂、金属钝化剂和脂肪酸酯类基础油，其中，所述极压润滑剂为纳米硼酸颗粒，所述纳米硼酸粒径为10‑100nm。本发明使用纳米硼酸颗粒作为脂肪酸酯型难燃液压液的极压润滑剂，使用胆碱硫辛酸离子液体作为油品的润滑剂、抗氧剂、防锈剂，因此具有较佳的极压润滑性、优异的润滑持久性、较长使用寿命、同时不含氯磷等有毒有害且难以降解的添加剂组分，对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种润滑油组合物，特别是一种难燃液压液组合物及其制备方法。
背景技术
液压液是液压传动系统中动力传递的载体，为防止液压液在使用过程中从阀门、泵和管线等位置泄露后引发事故，在特殊使用工况下(例如接近高温或明火)，液压液必须具有难燃性。脂肪酸酯用做抗燃液是抗燃液压液的最新发展，90年代后随着国外先进液压设备的引进，脂肪酸酯液压液(HFDU型难燃液压液)开始进入国内市场。较之水-乙二醇难燃液压液(HFC型难燃液压液)，脂肪酸酯具有优异的润滑性、高低温稳定性和可生物降解性。与磷酸酯难燃液压液(HFDR型难燃液压液)相比，具有低毒性，目前已逐渐取代水-乙二醇难燃液压液(HFC型难燃液压液)和磷酸酯难燃液压液(HFDR型难燃液压液)在钢厂连铸线液压系统、机械行业淬火液压系统、传输机的液压系统得到越来越广泛的应用。
随着液压系统技术和工业制造技术飞速发展，使用难燃液的液压系统载荷、温度越来越高，对难燃液压液的要求越来越高。一方面，要求难燃液具有良好的高温润滑性，部分液压油箱温度高达90-100℃；另一方面具有长久的使用寿命，同时还需有良好的生物可降解性。但是难燃液中的基础油、润滑剂、极压剂等在高温下，易分解并发生化学反应，生产小分子的酸性物质，导致油品高温下润滑失效、油品寿命大大缩短。专利CN 105001946 B“酯型难燃液压油及其生产方法”使用饱和的油酸多元醇酯作为基础油，提升其抗氧化性能。专利CN109233953A“一种抗燃降解环保型液压油”使用四臂PEG巯基与其他添加剂复配使用，使产品具有优异的润滑性，高低温稳定性和突出的生物可降解性；良好的空气释放性、橡胶适应性以及能与矿物油完全相容特点。
一种能够在高温下提供稳定持久的润滑性能、且油品具有长的使用寿命、环境友好型难燃液，是该领域内亟待解决的一项技术难题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种难燃液压液组合物及其制备方法，本发明难燃液压液组合物在高温下具有优异极压润滑性能、油品具有较长的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明提供了一种难燃液压液组合物，该难燃液压液组合物包括极压润滑剂、抗氧化剂、金属钝化剂和脂肪酸酯类基础油，其中，所述极压润滑剂为纳米硼酸颗粒，所述纳米硼酸粒径为10-100nm。
本发明所述的难燃液压液组合物，其中，以难燃液压液组合物的总质量为100％计，所述极压润滑剂的质量含量为0.1-2％，所述抗氧化剂的质量含量为0.1-2％，所述金属钝化剂的质量含量为0.01-0.1％。3、根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，还包括离子液体，所述离子液体具有如下结构：
本发明所述的难燃液压液组合物，其中，以难燃液压液组合物的总质量为100％计，所述离子液体的质量含量为0.1-5％。
本发明所述的难燃液压液组合物，其中，所述抗氧化剂为酚型抗氧剂。
本发明所述的难燃液压液组合物，其中，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚T501、混合型液体屏蔽酚T502、混合型液体屏蔽酚T502A、硫化烷基酚特体抗氧剂T504、酚酯型抗氧剂T508、高分子质量酚Irganox L135中的一种或多种。
本发明所述的难燃液压液组合物，其中，所述金属钝化剂为苯并三氮唑类及衍生物、噻二唑衍生物中的至少一种。
本发明所述的难燃液压液组合物，其中，所述金属钝化剂为液体甲苯并三氮唑衍生物Irgamet 39、N,N二烷基氨基亚甲基苯三唑T551、噻二唑衍生物T561中的一种或多种。
本发明所述的难燃液压液组合物，其中，所述脂肪酸酯类基础油为季戊四醇油酸酯PE418、三羟甲基丙烷油酸酯TMP318中的至少一种。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种难燃液压液组合物的制备方法，包括如下步骤：
将脂肪酸酯基础油投入到调和釜中，搅拌升温至40-50℃；依次加入金属钝化剂、抗氧化剂，搅拌20-30min；分批次加入极压润滑剂，温度保持在40-50℃搅拌；
其中，所述极压润滑剂为纳米硼酸颗粒，所述纳米硼酸粒径为10-100nm。
本发明的有益效果：
本发明使用纳米硼酸作为脂肪酸酯型难燃液压液的极压润滑剂，具有优异的耐高温、润滑性能、且能够自修复润滑膜；使用胆碱硫辛酸离子液体作为液压液的润滑剂、抗氧剂、防锈剂。
本发明难燃液压液组合物具有以下特点：
(1)本发明难燃液压液组合物在高温下仍能保持优异的润滑性能，且润滑膜持久，润滑过程不会导致油品酸值上升；
(2)本发明难燃液压液组合物中的离子液体在高温下仍然能够保持优异的润滑性能，且具有优异的抗氧化作用，同时能够有效分散高温氧化的油泥；
(3)本发明难燃液压液组合物中不含氯、磷等有毒、对环境有害且难以降解的添加剂组分，属于环境友好型产品，易于对废油品进行后处理。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
本发明提供了一种难燃液压液组合物，该难燃液压液组合物包括极压润滑剂、抗氧化剂、金属钝化剂和脂肪酸酯类基础油，其中，所述极压润滑剂为纳米硼酸颗粒，所述纳米硼酸粒径为10-100nm。
本发明使用纳米硼酸颗粒作为极压润滑剂组分，硼酸是一个有离子键、共价键和氢键的化合物。一方面，纳米硼酸颗粒能够形成表面边界膜，在晶格的膜层里可以容易地滑到另一层，因此能够有效降低摩擦系数。另一方面，硼酸的稳定温度高达170℃，在温度低于170℃时能够自行恢复层状结构，从而形成自修复的润滑膜。再者，硼酸降低摩擦系数的过程，不同于普通极压润滑剂，普通极压润滑剂需要受热分解发生化学反应，生成小分子酸性化合物，达到降低摩擦系数的目的；硼酸形成的是不发生化学反应的自润滑分子膜层，不会生成酸性化合物，不会使油品的酸值升高从而导致油品寿命大幅度缩短。进一步地，本发明通过控制纳米硼酸粒径为10-100nm，使其具有更好的极压润滑效果。
在一实施方式中，本发明难燃液压液组合物还包括离子液体，具体为胆碱硫辛酸离子液体，所述离子液体具有如下结构：
本发明使用离子液体作为脂肪酸酯型难燃液压液的的润滑剂、抗氧剂、防锈剂。本发明胆碱硫辛酸离子液体具有以下特点：(1)离子液态温度范围广，胆碱硫辛酸离子液体在200℃以上仍能保持液体状态，稳定性高，具有极低的挥发性，无气味，不可燃，从而保证油品无气味，具有低挥发度；(2)具有优异的抗氧化作用，且溶解能力强，能够有效分散、增溶油品使用过程由于老化产生的油泥、焦化物等杂质，使得油品具有长久的使用寿命；(3)具有优异的油膜强度，能够为油品提供优异的润滑性能和长效的防锈性能；详言之，由于静电力作用，本发明胆碱硫辛酸离子液体在金属磨损表面发生很强的物理吸附，使得油膜稳定、紧密，为油品提供优异的润滑性能和持久的防锈性能。
在一实施方式中，以难燃液压液组合物的总质量为100％计，所述极压润滑剂的质量含量为0.1-2％，所述抗氧化剂的质量含量为0.1-2％，所述金属钝化剂的质量含量为0.01-0.1％。在另一实施方式中，以难燃液压液组合物的总质量为100％计，离子液体的质量含量为0.1-5％。
在一实施方式中，本发明抗氧化剂为酚型抗氧剂，优选的，为2,6-二叔丁基对甲酚(T501)、混合型液体屏蔽酚(T502)、混合型液体屏蔽酚(T502A)、硫化烷基酚特体抗氧剂(T504)、酚酯型抗氧剂(T508)、高分子质量酚(Irganox L135)中的一种或多种。
在一实施方式中，本发明金属钝化剂，为苯并三氮唑类及衍生物和噻二唑衍生物，优选的，为液体甲苯并三氮唑衍生物(Irgamet 39)、N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑(T551)、噻二唑衍生物(T561)中的一种或多种。
在一实施方式中，本发明脂肪酸酯类基础油为复酯或多元醇酯类基础油，优选的，为季戊四醇油酸酯(PE418)、三羟甲基丙烷油酸酯(TMP318)中的一种或多种。
由此，本发明提供了一种难燃液压液组合物，具有优异的耐高温、润滑性能、抗氧化性能，且能够自修复润滑膜，不含有毒物质，对环境友好。
本发明还提供了一种难燃液压液组合物的制备方法，包括如下步骤：
将脂肪酸酯基础油投入到调和釜中，搅拌升温至40-50℃；依次加入金属钝化剂、抗氧化剂，搅拌20-30min；分批次加入极压润滑剂，温度保持在40-50℃搅拌；
其中，所述极压润滑剂为纳米硼酸颗粒，所述纳米硼酸粒径为10-100nm。
在一实施方式中，本发明难燃液压液组合物的制备方法，还包括如下步骤：
(1)各组分按配比分别计量待用；
(2)将脂肪酸酯基础油投入到调和釜中，搅拌升温至40-50℃；
(3)依次投入金属钝化剂、抗氧化剂、离子液体，搅拌20-30min；
(4)后分批次投入纳米硼酸颗粒，温度保持在40-50℃搅拌1h以上；
(5)抽样分析，包装入库。
以下通过具体实施例对本发明技术方案进一步进行详细说明。如未特殊说明，以下用量％为质量％。
实施例1
各组分以及添加量见下表：
将上述组分按照上述制备方法进行混合。
实施例2
各组分以及添加量见下表：
将上述组分按照上述制备方法进行混合。
实施例3
各组分以及添加量见下表：
将上述组分按照上述制备方法进行混合。
对比例1
对比例1与实施例3相似，只是不添加胆碱硫辛酸离子液体，各组分以及添加量见下表：
将上述组分按照上述制备方法进行混合。
对比例2
对比例2与实施例3相似，只是不添加纳米硼酸颗粒，各组分以及添加量见下表：
将上述组分按照上述制备方法进行混合。
对比例3
对比例3为市售普通脂肪酸酯型难燃液压液。
测试方法说明，重要的油品性能测试方法均为现行标准方法：油品的使用寿命，采用旋转氧弹(150℃)法(标准方法ASTM D2272)，对于脂肪酸酯型难燃液压液来说，氧化寿命相差50min已是非常大的差距，因为此类油品有大量双键，其氧化安定性较之矿物油较差；油品的极压润滑性采用四球试验机测试磨斑直径(标准方法SH/T 0189)，使用FZG试验机测试油品的挤压性能(GB/T 19936.1)，并通过V104C泵台架测试油品的长期运转的极压润滑性能(SH/T 0307)。
性能测试结果如下：
由以上旋转氧弹测试结果所示，本发明实施例1-3脂肪酸酯型难燃液压液具有较长的使用寿命，对比例1和2由于添加了纳米硼酸颗粒或胆碱硫辛酸离子液体，也具有较长的使用寿命。本发明实施例1-3脂肪酸酯型难燃液压液具有较低的磨斑直径，因此与对比例1-3相比具有更佳的极压润滑性。本发明实施例1-3脂肪酸酯型难燃液压液叶片泵试验总失重较低，因此具有优异的润滑持久性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种难燃液压液组合物，其特征在于，该难燃液压液组合物包括极压润滑剂、抗氧化剂、金属钝化剂、离子液体和脂肪酸酯类基础油，其中，所述极压润滑剂为纳米硼酸颗粒，所述纳米硼酸粒径为10-100nm，所述离子液体具有如下结构：
2.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，以难燃液压液组合物的总质量为100％计，所述极压润滑剂的质量含量为0.1-2％，所述抗氧化剂的质量含量为0.1-2％，所述金属钝化剂的质量含量为0.01-0.1％。
3.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，以难燃液压液组合物的总质量为100％计，所述离子液体的质量含量为0.1-5％。
4.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述抗氧化剂为酚型抗氧剂。
5.根据权利要求4所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚T501、混合型液体屏蔽酚T502、混合型液体屏蔽酚T502A、硫化烷基酚特体抗氧剂T504、酚酯型抗氧剂T508、高分子质量酚Irganox L135中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述金属钝化剂为苯并三氮唑类及衍生物、噻二唑衍生物中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述金属钝化剂为液体甲苯并三氮唑衍生物Irgamet 39、N,N二烷基氨基亚甲基苯三唑T551、噻二唑衍生物T561中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的难燃液压液组合物，其特征在于，所述脂肪酸酯类基础油为季戊四醇油酸酯PE418、三羟甲基丙烷油酸酯TMP318中的至少一种。
9.一种难燃液压液组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将脂肪酸酯基础油投入到调和釜中，搅拌升温至40-50℃；依次加入金属钝化剂、抗氧化剂、离子液体，搅拌20-30min；分批次加入极压润滑剂，温度保持在40-50℃搅拌；
其中，所述极压润滑剂为纳米硼酸颗粒，所述纳米硼酸粒径为10-100nm，所述离子液体具有如下结构：
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