本发明涉及真空泵润滑冷却领域，具体涉及一种合成抗水型长寿命真空泵油及其制备方法。
背景技术：
：真空是指低于大气压力的气体的给定空间，即每立方厘米空间中气体分子数大约少于两千五百亿亿个的给定空间。真空是相对于大气压来说的，并非空间没有物质存在。用现代抽气方法获得的最低压力，每立方厘米的空间里仍然会有数百个分子存在。真空技术是现代科学研究和工业发展的重要基础技术。在航空航天、高能物理、半导体、冶金、电力、汽车、石油化工、太阳能、环境工程、医疗卫生、食品、铁路工程、新能源、船舶等领域得到广泛应用，据统计，全球近四分之一的科学研究与工业生产都应用到真空技术，真空技术正逐步改变着我们的生活。真空用油是真空获得设备专用的润滑油，是重要的基本材料之一，油品质量直接影响真空设备可能达到的极限压力、抽气速率、背压和返油率等。我国目前颁布有sh/t0528-1992《矿物油型真空泵油》，规定了矿物型真空泵油的技术条件，适用于各种容积真空泵(机械真空泵)的密封与润滑，也适用于罗茨真空泵(机械增加泵)齿轮传动系统的润滑。随着真空技术的革新，真空泵向小型化、高速化、精细化的方向发展，真空油的使用工况也越来越严苛。普通真空泵油无法满足越来越苛刻的耐高温、耐水解和抗乳化的要求。技术实现要素：为了解决上述问题，本申请提出了一种合成抗水型长寿命真空泵油及其制备方法，其中，一种合成抗水型长寿命真空泵油，包括如下重量份数的原料：天然气合成油25～60份、烷基萘基础油25～60份、疏水剂5～10份、油性剂1～3份、抗氧剂1～4份、极压抗磨剂0.5～3份、腐蚀抑制剂0.005～0.2份、防锈剂0.005～0.2份、游离水捕捉剂0.1～0.5份、破乳剂0.03～0.1份、消泡剂0.01～0.05份。天然气合成油，即gastoliquid，是一种以天然气为原料合成的基础油，合成工艺的工艺基础是费托合成。费托合成是1925年由德国化学家弗朗兹·费歇尔和汉斯·托罗普施所开发的以合成气(一氧化碳和氢气)为原料在催化剂和适当的反应调价下合成液态饱和烃和碳氢化合物的工艺过程，反应过程可概括如下：(2n+1)h2+nco→cnh(2n+2)+nh2o天然气合成油是先将天然气分子部分氧化成一氧化碳和氢气，再通过费托合成法合成有液态饱和长链烷烃。天然气是气态的低分子烃和非烃气体，主要成分是甲烷，同时也含有少量的乙烷、丙烷、氮和丁烷组成。与石油相比，天然气具有组成纯净，几乎不含硫、磷及其化合物，储量多，资源广等优势，费托合成的主要产物是碳氢化合物，副产物为碳氧化合物和水，反应相对彻底，易于提纯。由上述工艺合成的天然气合成油具有无硫、无磷、无芳烃，饱和程度高，黏度指数高，黏温特性好，氧化安定性、低温性能优异，挥发性低、抗乳化、抗泡性能好等优势。烷基萘基础油具有极其出色的抗氧化性能，水解安定性，极好的添加剂溶解性和分散性能。有研究标明，烷基萘基础油中富有电子的萘环可以吸收氧，从而中断氧化链的传递，阻止烃的继续氧化，防止氧化的发生。表1中列出了不同类型基础油抗氧化性能比较。由表中的数据可以看出后，烷基萘类基础油与其他基础油相比，具有极其突出的抗氧化性能。富电子的萘环结构同时较强的极性，对极性添加剂具有良好的溶解性和分散性，表2是不同类型基础油的苯胺点的比较，苯胺点高，极性弱，苯胺点低极性强。同时，从表3的数据可知，与酯类基础油不同，烷基萘的分子结构没有易水解的基团，水解安定性较好。表1、不同类型基础油抗氧化性能比较项目低粘度烷基萘高粘度烷基萘paos己二酸酯多元醇酯100℃运动黏度,mm2/s4.712.45.85.34.3旋转氧弹实验(150℃,621kpa,水,铜)/min1951801770-差式扫描热分析(180℃,3.45mpa)/min60+60+2.55.060+氧化腐蚀试验后总酸值(以氢氧化钾计)/(mg·g-1)0.0920.089-7.11.3表2、不同类型基础油苯胺点比较项目低粘度烷基萘高粘度烷基萘paos合成酯烷基苯ⅰ类基础油100℃运动黏度,mm2/s4.712.45.55.24.24.0苯胺点，℃32901192077.8100表3、不同类型基础油水解安定性能比较项目低粘度烷基萘高粘度烷基萘己二酸酯多元醇酯100℃运动黏度,mm2/s4.712.45.34.3水解后总酸值增加值(以氢氧化钾计)mg/g0.020.020.160.20烷基萘基础油的富电子的萘环结构，与天然气合成油的饱和烷烃结构形成缔结作用，两者相互协同，形成以下结构，既能发挥天然气合成油高度饱和的耐氧化特性，又能兼具烷基萘的强极性和抗水性。其中n为10～25。本发明以天然气合成油和烷基萘基础油作为基础油组合，具有出色的抗氧化、抗水解性能，能够为潮湿工况下运行的真空泵提供更强抗水性能和更长使用寿命；出色的清洁性能、抗磨防锈性能，能够提供全方面保护泵体；出色的添加剂感受性能，提高体系稳定性能。优选地，所述疏水剂为大分子量的聚异丁烯，所述聚异丁烯为pb2400，所述pb2400的平均分子量为2450。pb2400具有优异的疏水性能，显著提高油品的抗/破乳化能力和耐水解能力。优选地，所述油性剂包括聚酯、脂肪酸酯中的一种或多种。油性剂的添加可以提高油品的添加剂感受性和平衡性，增加不同基础油、不同添加剂及基础油与添加剂之间的协同效果。优选地，所述抗氧剂包括高分子苯酚、烷基化二苯胺中的一种或多种，所述高分子苯酚的分子量为900～1100，所述烷基化二苯胺中的烷基c原子数为c4～c8。抗氧剂的添加可以提高油品的抗氧化能力，减少油泥、漆膜等有害沉积，抑制黏度增长，延长使用寿命。优选地，所述极压抗磨剂为低挥发磷酸酯型剂，所述低挥发磷酸酯型剂包括丁基三苯基硫代磷酸酯、壬基化三苯基硫代磷酸酯、亚磷酸三(二叔丁基苯基)酯、三苯基亚磷酸酯中的一种或多种。极压抗磨剂的添加可以降低设备磨损，提高低油膜覆盖下油品的抗极压和抗磨能力，减少设备摩擦损伤。优选地，所述腐蚀抑制剂为苯并三氮唑及其衍生物。腐蚀抑制剂的添加可以保护设备内的有色金属，包括铜、铝及其合金，减少化学或电化学金属腐蚀。优选地，所述防锈剂为有机胺或含氮杂环化合物。防锈剂的添加可以在金属表面形成致密保护膜，防止设备锈蚀。优选地，所述游离水捕捉剂为hlb值小于10的非离子型表面活性剂，所述非离子型表面活性剂为分子量大于500的聚氧乙烯醚类表面活性剂。优选地，所述破乳剂为油溶性非离子型表面活性剂，所述油溶性非离子型表面活性剂为分子量1500-10000的环氧乙烷、环氧丙烷的聚合物。优选地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述有机硅类消泡剂为高分子硅氧烷类消泡剂。本申请还公开了上述合成抗水型长寿命真空泵油的制备方法，包括：s1：将45～55wt％的天然气合成油、45～55wt％的烷基萘基础油加入到调和釜中进行搅拌，搅拌温度为48～52℃，搅拌速率为90～110r/min；s2：依次加入疏水剂、油性剂、抗氧剂、极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、游离水捕捉剂及剩下的天然气合成油和烷基萘基础油，继续搅拌1～2h；s3：再依次加入破乳剂、消泡剂，停止加热，继续搅拌并冷却至室温，即得到所述合成抗水型长寿命真空泵油。本申请能够带来如下有益效果：本发明所述合成抗水型长寿命真空泵油具有以下有效效益：选用天然气合成油和烷基萘基础油为基础油组合，以此制备的合成抗水型长寿命真空泵油，组分合理，添加剂感受性好，性能稳定；极强的耐水能力，抗乳化耐水解，适用于潮湿环境下工作的真空泵；具有出色的高温抗氧化能力，有效抑制油泥、漆膜、胶质等有害沉积物产生，保持设备清洁性；出色的防锈、抗磨、防腐蚀性能，能够全方面保护泵体，延长真空泵的使用寿命。具体实施方式实施例1：本实施例中的合成抗水型长寿命真空泵油的制备方法：先加入配方总量45～55wt％的天然气合成油和烷基萘基础油加入到调和釜中，开启搅拌，搅拌温度为50±2℃，搅拌速度为100±10r/min。保持该温度和搅拌速度，依次加入疏水剂、油性剂、抗氧剂、极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、防锈剂、游离水捕捉剂及剩下的天然气合成油和烷基萘基础油，继续保持50±2℃的搅拌温度，100±10r/min的搅拌速度，搅拌调和1～2小时。然后依次加入破乳剂、消泡剂。关闭加热，搅拌冷却至室温。整个调和过程的搅拌时间不低于3小时，即得本发明的合成抗水型长寿命真空泵油。调和完成后，用过滤精度不大于5μm不小于15μm的过滤系统过滤2-3次，方可灌装成品。具体的实施条件如下：实施例1样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl43060shell烷基萘基础油synesstic1225exxonmobil疏水剂聚异丁烯10daelim油性剂1聚酯1.2croda油性剂2脂肪酸酯1.8croda抗氧剂烷基化二苯胺4basf极压抗磨剂亚磷酸三(二叔丁基苯基)酯0.5basf腐蚀抑制剂苯并三氮唑及其衍生物0.2vanderbilt防锈剂有机胺0.005basf游离水捕捉剂非离子型表面活性剂0.1dow破乳剂环氧乙烷环氧丙烷共聚物0.1lubrizol消泡剂高分子有机硅氧烷0.05lubrizol实施例2样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl42025shell烷基萘基础油synesstic1260exxonmobil疏水剂聚异丁烯5daelim油性剂聚酯1croda抗氧剂高分子苯酚1basf极压抗磨剂1丁基三苯基硫代磷酸酯1basf极压抗磨剂2三苯基亚磷酸酯2basf腐蚀抑制剂苯并三氮唑及其衍生物0.005vanderbilt防锈剂有机胺0.2basf游离水捕捉剂非离子型表面活性剂0.5dow破乳剂环氧乙烷环氧丙烷共聚物0.03lubrizol消泡剂高分子有机硅氧烷0.01lubrizol实施例3样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl43044.585shell烷基萘基础油na-lubekr-01545king疏水剂聚异丁烯5daelim油性剂聚酯1italmatch抗氧剂1辛基丁基二苯胺0.5basf抗氧剂2二叔丁基苯酚0.5basf极压抗磨剂丁基三苯基硫代磷酸酯3basf腐蚀抑制剂烷基化苯三唑0.005vanderbilt防锈剂十二烯基丁二酸0.2vanderbilt游离水捕捉剂烷基酚聚氧乙烯醚0.1dow破乳剂环氧乙烷环氧丙烷共聚物0.1lubrizol消泡剂高分子有机硅氧烷0.01lubrizol实施例4样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl42026.25shell烷基萘基础油na-lubekr-02360king疏水剂聚异丁烯7.5daelim油性剂脂肪酸酯2croda抗氧剂1二异辛基二苯胺1basf抗氧剂2液态高分子苯酚1basf极压抗磨剂三苯基亚磷酸酯1.5basf腐蚀抑制剂烷基化苯三唑0.1vanderbilt防锈剂磷酸胺混合液0.1vanderbilt游离水捕捉剂烷基酚聚氧乙烯醚0.5dow破乳剂环氧乙烷环氧丙烷共聚物0.03lubrizol消泡剂高分子有机硅氧烷0.02lubrizol实施例5样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl43056.945shell烷基萘基础油na-lubekr-02325king疏水剂聚异丁烯10daelim油性剂脂肪酸酯3croda抗氧剂1辛基丁基二苯胺2basf抗氧剂2液态高分子苯酚2basf极压抗磨剂丁基三苯基硫代磷酸酯0.5basf腐蚀抑制剂烷基化苯三唑0.2vanderbilt防锈剂异构壬基苯氧基乙酸0.005vanderbilt游离水捕捉剂烷基酚聚氧乙烯醚0.25dow破乳剂环氧乙烷环氧丙烷共聚物0.05lubrizol消泡剂高分子有机硅氧烷0.05lubrizol对比例1对比例2实施例6：表征本实施例中的表征手段如下表所示：序号性能指标方法依据1运动黏度，40℃gb/t265-882闪点，℃gb/t3536-20083蒸发损失，120℃，3h参考noack蒸发损失sh/t0059-19964蒸发损失，200℃，3h参考noack蒸发损失sh/t0059-19965抗乳化，82℃，40-37-3mlgb/t7305-20036总酸值(以氢氧化钾计)/(mg·g-1)gb/t7304-20147水解安定性astmd26198空气释放性能，50℃，minsh/t0308-20049泡沫倾向性/泡沫稳定性gb/t12579-200210旋转氧弹，(150℃，621kpa，水，铜)minsh/t0193-200811差式扫描热分析(180℃，3.45mpa),minpdsc12氧化腐蚀试验后总酸值(以氢氧化钾计)/(mg·g-1)gb/t7304-2014电位滴定13铜片腐蚀，100℃，3hgb/t5096-201714液相锈蚀,24hgb/t11143-2008实验方法概述：1.运动黏度：gb/t265-88石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法，在某一恒定的温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间，粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为该温度下测定液体的运动黏度。2.闪点：gb/t-3536-2008石油产品闪点和燃点测定克利夫兰开口杯法，将试样装入试验杯至规定的刻度线，先迅速升高试样的温度，当接近闪点时再缓慢地以恒定的速率升温。在规定的温度间隔，用一个小的试验火焰扫过试验杯，使试验火焰引起试样页面上部蒸汽闪火的最低温度即为闪点。3.蒸发损失：参考noack蒸发损失sh/t0059-1996：试样与蒸发损失测定仪中，在250℃和恒定的压力下加热1h，蒸发出的油蒸汽由空气携带出去。根据加热前后试样质量之差测定试样的蒸发损失。为了更贴近真空泵的工作情况，本发明评定蒸发损失依据上述实验方法对实验温度和实验时间做出调整，分别调整为120℃、3h和200℃，3h。4.抗乳化：gb/t7305-2003石油和合成液水分离性能测定法，在量筒中装入40ml试样和40ml蒸馏水，并在54℃或82℃下搅拌5min，记录乳化液分离所需的时间，精制30min或60min后，如果乳化液没有完全分离，或乳化层没有减少为3ml或更少，则记录此时油层(或合成液)、水层和乳化层的体积。本发明讨论的是真空泵油，并以isovg100黏度级别为例，故而试验温度选择82℃。5.总酸值：gb/t7304-2014石油产品酸值的测定点位滴定法，将试样溶解在滴定试剂中，以氢氧化钾异丙醇标准溶液为滴定剂进行点位滴定，所用的电极对为玻璃指示电极与参与电极或者复合电极。手动绘制或自动绘制电位mv对应滴定体积的电位滴定曲线，并将明显的突跃点作为终点，如果没有明显突跃点则以相应的新配水性酸或碱缓冲溶液的电位值作为滴定终点。6.水解安定性：beverage-bottle法，又称饮料瓶实验法，将75g油样和25g水的混合物盛放在耐压的饮料瓶中，向其中投入打磨光亮的铜片作为水解催化剂，加盖密封后置于特定的水解安定性试验箱内，在93℃下饮料瓶头尾相接旋转48h。实验结束后，将体系冷却至室温，过滤分离油-水混合物，测定油相酸值、黏度，水层总酸度以及铜片的质量变化。本发明实验结果评定以油相酸值为依据。7.空气释放性能：sh/t0308-2004润滑油空气释放值测定法，将试样加热到25、50或75℃，通过对试样吹入过量的压缩空气，使试样剧烈搅动，空气在试样中形成小气泡，即雾沫空气。停气后记录试样中雾沫空气体积减到0.2％的时间。本发明试验温度选择50℃。8.泡沫倾向性/泡沫稳定性：gb/t12579-2002润滑油泡沫特性测定法，试样在24℃时，用恒定流速的空气吹气5min，然后静止10min，在每个周期结束时，分别测定试样中泡沫的体积，取第二份试样，在93.5℃下进行试验，当泡沫消失后，再在24℃下进行重复试验。9.旋转氧弹：sh/t0193-2008润滑油氧化安定性的测定旋转氧弹法，将试样、水和铜催化剂线圈放入一个带盖的玻璃盛样器内，置于装有压力表的氧弹中。氧弹充入620kpa压力的氧气，放入规定的恒温油浴中(汽轮机油150℃，矿物绝缘油140℃)，使其以100r/min的速度与水平面成30°角轴向旋转。试验达到规定的压力降所需的时间(min)即为试样的氧化安定性。本发明试验温度选择150℃。10.差式扫描热分析：在一定高温、高压、氧化条件下，加热容器中的薄膜油样，仪器记录油品的热变化情况。记录油品发生明显放热反应的时间，即氧化诱导时间(oit)。11.氧化腐蚀试验后总酸值：测定油品氧化腐蚀后的总酸值，测定方法为gb/t7304-2014石油产品酸值的测定点位滴定法，将试样溶解在滴定试剂中，以氢氧化钾异丙醇标准溶液为滴定剂进行点位滴定，所用的电极对为玻璃指示电极与参与电极或者复合电极。手动绘制或自动绘制电位mv对应滴定体积的电位滴定曲线，并将明显的突跃点作为终点，如果没有明显突跃点则以相应的新配水性酸或碱缓冲溶液的电位值作为滴定终点。12.铜片腐蚀：gb/t5096-2017石油产品铜片腐蚀试验法，将一块已磨光好的铜片浸没在一定体积的试样中，根据试样的产品类别加热到规定的温度，并保持一定的时间，加热周期结束时，取出铜片，经洗涤后，将其与铜片腐蚀标准色板进行比较，评价铜片变色情况，确定腐蚀级别。本发现采用的实验条件是温度100℃，实验时间3h。13.液相锈蚀：gb/t11143-2008加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法，将300ml试样和30ml蒸馏水或合成海水混合，把圆柱形的试验钢棒全部浸在其中，在60℃进行搅拌，建议试验周期为24h，可以根据合同双方的要求，确定适当的试验周期，试验周期结束后观察试验钢棒锈蚀的痕迹和锈蚀的程度。本发明采用的试验周期是24h。表4实施例以及对比例产品性能测试结果从表4中的实验结果来看，本申请的合成抗水型长寿命真空泵油在120℃的蒸发损失均不超过0.1，在200℃的蒸发损失不超过1.6；说明本申请中有更少的油品损耗和更稳定的真空度。从本申请中的抗乳化性能指标和水解安定性测试水解后的酸值变化的数据可知本申请中的真空泵油具有较好的抗乳化和耐水解特性。从旋转氧弹测试时间和pdsc差式扫描热分析氧化诱导期时间以及氧化腐蚀试验后的总酸值的数据可知，本申请中的真空泵油具有更长的氧化寿命和更好的沉积物控制能力。实施例3分别与对比例1以及对比例2相比较可知，本申请中天然气合成油与烷基萘基础油相结合，产生协同作用；与仅有单一成分相比，即仅有天然气合成油或仅有烷基萘基础油，本申请的真空泵油的性能较优。另外，本实施例对产品的使用性能进行测试，如下表5，测试方法为：在两台旋转式真空泵分别对本发明实施例3的合成抗水型长寿命真空泵油和上述对比例1、对比例2的合成抗水型长寿命真空泵油进行用油试验。运行时间为6000小时，取样检测黏度、酸值、不溶物、抗乳化性能指标变化。表5实施例3以及对比例产品使用性能测试结果通过上表5中的数据可知，本发明与对比例现场用油数据，可得出在旋转式真空泵实际运行6000h后，本发明实施例的合成抗水型长寿命真空泵油的各项指标明显优于对比例的指标，且有较大的性能余量。因此，本发明所述的一种合成抗水型长寿命真空泵油可以为真空泵提供超过6000小时的使用寿命。综上所述，本发明提供的一种合成抗水型长寿命真空泵油具有以下优点：a)组分合理，添加剂感受性好，性能稳定；b)出色的高温抗氧化能力，有效抑制油泥、漆膜、积碳、胶质等有害沉积物的产生；c)抗磨防锈防腐蚀能力强，保护工件免受损伤，延长设备使用寿命；d)蒸发损失小，真空度稳定，用油损耗低；e)使用寿命超过6000小时，换油周期长；f)极强的耐水能力，油水分离时间大大缩短，抗乳化耐水解，适用于潮湿环境下工作的真空泵。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。当前第1页12