冷冻机油组合物用基础油和冷冻机油组合物及用于制冷的组合物和制冷方法
【专利摘要】本发明公开了一种冷冻机油组合物用基础油，其特征在于，所述基础油40℃运动粘度为3平方毫米/秒以下，所述基础油为式（1）所示的芳香族化合物与碳原子总数为12-15的烷基苯和/或碳原子总数为14-18的异构烷烃的混合物，其中，R1和R2各自独立为H或C1-C4的烷基，R1和R2相同或不同。本发明还提供了一种冷冻机油组合物、一种用于制冷的组合物和一种制冷的方法。本发明提供的冷冻机油组合物具有优良的与R600A制冷剂的相溶性和热化学稳定性，并具有较低的粘度、较高闪点、优良的低温流动性和良好的润滑性及较低的摩擦系数，具有较明显的节能效果。
【专利说明】冷冻机油组合物用基础油和冷冻机油组合物及用于制冷的 组合物和制冷方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于一种冷冻机油组合物用基础油和冷冻机油组合物，以及用于制冷的 组合物和制冷方法
【背景技术】
[0002] 压缩式制冷系统由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等构成，工作原理是利用 制冷剂气化挥发时，吸收周围介质的热量，使温度降低进行冷却，然后通过压缩机将制冷剂 复原为液体，再重新气化，如此循环往复。这种制冷系统大量用于冰箱、空调等家用电器，冷 库、冷藏室等工业设备和陈列柜、饮料、冰淇淋机等商用设备。压缩机是这种制冷系统的心 脏，而在压缩机内起润滑、散热、密封和防腐等作用的冷冻机油则对压缩机和制冷系统的性 能发挥及寿命有着十分重要的影响，尤其是对压缩制冷系统的节能与否关系密切，因此选 择性能优异的冷冻机油对压缩制冷系统来说是十分重要的。
[0003] 过去，压缩式制冷系统一般采用氟里昂，包括二氯二氟甲烷（R12)、一氟三氯甲烷 (R11)、二氟一氯甲烷（R22)等作制冷剂。但是，氟里昂物质中的氯原子会与臭氧发生连锁 反应，对地球表面的臭氧层造成严重的破坏，使得南北极区出现臭氧空洞。众所周知，没有 臭氧层，太阳紫外线将直射地球从而导致人类患皮肤癌的几率增加和有益微生物死亡等环 境问题。为了保护与人类生活密切相关的大气臭氧层，世界各国政府于1987年签订了蒙特 利尔议定书、1992年签发了里约热内卢宣言，共同制订了限制和禁止氟里昂物质生产和使 用的时间表。我国从2005年开始全面禁用R12制冷剂。
[0004] 为了配合限制和禁用氟里昂物质的规定，从上个世纪90年代开始，世界各国对 不含氯的新型制冷剂和与之配套的冷冻机油进行了大量研究。美国杜邦公司率先开发出了 无氯制冷剂四氟乙烷（R134A)，该制冷剂不破坏臭氧层，且主要性能与R12十分接近，因此 得到了广泛应用。但是后来发现，R134A的温室效应指数太高；另外该制冷剂对制冷系统的 要求十分苛刻，使其使用面受到了很大限制。低分子烃制冷剂如R600A由于具有不破坏臭 氧层、温室效应指数小、能效比高而且又不会产生环境问题的优点，因此备受青睐，近期得 到了广泛推广，目前已成为替代制冷剂的主流。不同的制冷剂与冷冻机油有不同的溶解性 和稳定性，因此，必须选择与R600A制冷剂有良好溶解性和稳定性的冷冻机油。
[0005] 冷冻机油一般包括基础油和各种用于改善冷冻机油其它性能的添加剂，如润滑 齐U、减摩剂、抗氧剂、抗腐蚀剂、抗泡剂。冷冻机油的主要性能如流变性、粘温性能、低温流动 性、闪点、倾点以及与制冷剂的互溶性等都是由基础油的性质决定的。因此，冷冻机油的选 择主要集中在基础油的选择上。R600A是一种轻烃，根据相似相溶原理，烃类油与R600A具 有良好的互溶性。作为R600A制冷剂的冷冻机油，日本特许公开公报平JP10-130685建议 用环烷烃矿油和深度脱蜡的石蜡基矿油、支链烷基苯、聚醚、酯类油和氟油等合成油作基础 油。但是，聚醚、酯类油和氟油等合成油的价格高，而且与R600A中的溶解性不够好；深度脱 蜡的石蜡基矿油的低温流动性差；深度脱蜡或加氢异构脱蜡的环烷基油以及支链烷基苯虽 具有优良的低温性能和良好的与R600A的溶解性，但其粘度指数和闪点较低、润滑性能较 差，不利于低粘度油品的减摩、节能。
[0006] CN1470626A公开了一种冷冻机油组合物，该冷冻机油组合物利用气相色谱法的蒸 馏实验方法测得沸点在300°C以下的馏分占5-35重量％，沸点在500°C以上的馏分占5-35 重量％，且利用相同的方法，测得馏出温度在250°C以上的占20%，n-d-M环分析的％C P在35% 以上、含氮量在IOppm以下、流动点在-20°C以下、40°C运动粘度为7-150平方毫米/秒。 该油虽然有较好的抗磨性能和抑制在压缩机排气阀处生成油泥的优点，但本领域技术人员 知道，300°C以下的馏分其实是一种柴油馏分，因此该方法其实是通过加入柴油以降低冷冻 机油组合物的粘度，而加入柴油无疑导致了冷冻机油组合物闪点太低、安全性差。而且当柴 油挥发后或者含量降低后，剩余的馏分尤其是沸点在500°C以上的馏分的粘度非常高，导致 能耗较高。另外，这种冷冻机油组合物还存在与R600A的相溶性差、低温流动性差的缺点。
[0007] CN1054154A公开了一种冷冻机油组合物，以组合物的总量为基准，冷冻机油组合 物含有〇. 1-5重量％的环氧化物稳定剂、0. 1-5重量％的磷酸酯类润滑剂、0. 1-3重量％的 酚型抗氧剂以及余量的粘度为30-100平方毫米/秒的软蜡裂解的C5-C18的混合α烯烃聚 合油。软蜡裂解的C 5-C18的混合α烯烃制备的混合α烯烃聚合油能够使含有该聚合油的 冷冻机油组合物具有优良的与R600A的相溶性和热化学稳定性、较高的粘度指数、较高的 闪点，而且原料成本低。但是节能率仅为3%以下。对于能源紧缺的当今世界，显然节能率 越高的产品越具有竞争力。
[0008] CN1099454A公开了一种含烃冷冻机油组合物，该组合物含有烃类油作为基础油， 所述烃类油选自矿油、烯烃聚合物、萘化合物和烷基苯中的至少一种。所述烯烃聚合物包括 C16-C2tl的α烯烃低聚物，所述α烯烃低聚物通过以乙烯为原料采用齐格勒催化剂法、自由 基聚合法、氯化铝法、氟化硼法等公知的聚合方法齐聚得到。采用这种方法获得的α烯烃 聚合物在40°C时的粘度一般大于6平方毫米/秒，为6. 5-8. 0平方毫米/秒，难以得到更低 粘度的油品。
[0009] -般地，冷冻机油的粘度越低、流体的内摩擦力越小，摩擦损失越低，节能效果就 越好。因此，为了达到节能的目的，有人试图用环烷基矿油切割适宜的馏分生产低粘度冷冻 机油。尽管这种油品40°C运动粘度能达到5平方毫米/秒的低粘度，然而这种油品的闪 点、燃点太低，安全性差，难以达到制冷压缩机对冷冻机油最低闪点(大于130°C )的要求，再 加上这种油品的馏分宽、挥发性大，容易在压缩机中发生携油问题，另外这种油品的润滑性 稍差，不能满足常规压缩制冷系统的使用要求。
[0010] 总之，目前市场上还没有节能效果十分理想，且与R600A有良好相溶性的低粘度 冷冻机油供使用。因此，迫切需要开发一种能够进一步提高节能率且与R600A有良好相溶 性的低粘度冷冻机油组合物产品。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是为了克服现有技术的冷冻机油组合物节能效果低或者与R600A 的相溶性差的缺点，提供一种节能效果好且与R600A的相溶性好的冷冻机油组合物用基础 油和冷冻机油组合物，以及一种用于制冷的组合物和一种制冷的方法。
[0012] 本发明的发明人意外地发现，将权利要求1中式（1)所示的芳香族化合物与碳原 子总数为12-15的烷基苯和/或碳原子总数为14-18的异构烷烃混合得到的混合物在40°C 时的粘度为3平方毫米/秒以下，形成的冷冻机油组合物的闪点高、低温流动性好、与R600A 的相溶性好，既能满足节能的要求，又能满足冷冻机油对安全性、低温流动性和与R600A的 相溶性好的要求。基于上述发现，实现了本发明。
[0013] 本发明提供了一种冷冻机油组合物用基础油，其中，所述基础油40°C运动粘度为 3平方毫米/秒以下，所述基础油为式（1)所示的芳香族化合物与碳原子总数为12-15的烷 基苯和/或碳原子总数为14-18的异构烷烃的混合物，
[0014]
【权利要求】
1. 一种冷冻机油组合物用基础油，其特征在于，所述基础油4(TC运动粘度为3平方毫 米/砂W下，所述基础油为式（1)所示的芳香族化合物与碳原子总数为12-15的焼基苯和/ 或碳原子总数为14-18的异构焼姪的混合物，
其中，Ri和R2相同或不同，各自独立为H或C1-C4的焼基2。
2. 根据权利要求1所述的组合物，其中，所述基础油的4(TC运动粘度为2-3平方毫米 /砂。
3. 根据权利要求1或2所述的组合物，其中，在所述基础油中，所述式（1)所示的芳香 族化合物的含量为50-90重量％，所述碳原子总数为12-15的焼基苯和/或碳原子总数为 14-18的异构焼姪的含量为10-50重量％。
4. 根据权利要求3所述的组合物，其中，所述碳原子总数为12-15的焼基苯与碳原子总 数为14-18的异构焼姪的重量比为1 ;2-2 ;1。
5. 根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物，其中，所述式（1)所示的芳香族化合物 选自予基苯、一予基甲苯、予基二甲苯、予基己苯、予基异丙苯、予基下苯、甲基予基苯、甲基 予基甲苯、己基予基甲苯中的一种或多种； 所述碳原子总数为12-15的焼基苯选自己基苯、庚基苯、辛基苯、壬基苯和它们的异构 体中的一种或几种； 所述碳原子总数为14-18的异构焼姪选自a -庚帰二聚体、a -辛帰二聚体、a -壬帰 二聚体、a -己帰H聚体和它们的加氨产物中的一种或几种，碳原子总数为14-18的异构焼 姪的倾点在-5(TCW下。
6. -种冷冻机油组合物，该组合物含有基础油和添加剂，其特征在于，所述基础油为权 利要求1-5中任意一项所述的冷冻机油组合物用基础油。
7. 根据权利要求6所述的组合物，其中，W组合物的总量为基准，所述基础油的含量为 94-97重量％，所述添加剂的含量为3-6重量％。
8. 根据权利要求6或7所述的组合物，其中，所述添加剂选自润滑剂、减摩剂、抗氧剂、 抗腐蚀剂、抗泡剂中的一种或几种。
9. 一种用于制冷的组合物，该组合物包括冷冻机油组合物和制冷剂，其特征在于，所述 冷冻机油组合物为权利要求6-8中任意一项所述的冷冻机油组合物。
10. 根据权利要求9所述的组合物，其中，该组合物中，所述冷冻机油组合物的含量为 70-90重量％，制冷剂的含量10-30重量％。
11. 根据权利要求9或10所述的组合物，其中，所述制冷剂为R600A。
12. -种制冷的方法，该方法包括将冷冻机油组合物和制冷剂混合或不经混合后送入 制冷装置的压缩机中进行压缩，其特征在于，所述冷冻机油组合物为权利要求6-8中任意 一项所述的冷冻机油组合物；W所述冷冻机油组合物和制冷剂的总量为基准，所述冷冻机 油组合物的加入量为70-90重量％，制冷剂的加入量为10-30重量％。
【文档编号】C10N20/02GK104419495SQ201310389143
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】汪孟言 申请人:北京福润联石化科技开发有限公司