硼酸磷酸脂肪酯及其制备方法和用该酯制备微量润滑油的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于润滑技术领域,具体涉及一种硼酸磷酸脂肪酯及其制备方法和用该酯 制备微量润滑油。
【背景技术】
[0002] 传统的金属切削加工采用矿物油或植物油或切削液进行大量冲淋式润滑和冷却, 润滑剂的使用量大,不仅浪费资源,造成加工场所和环境的巨大污染,同时还会严重影响操 作工人的身体健康。在提倡节能减排、环境保护、绿色生产的今天,急需一种新的金属切削 加工工艺。
[0003] 微量润滑技术是近几年发展起来的金属绿色加工新技术,就是在金属切削加工过 程中使用微量润滑系统将极压抗磨性、润滑性好的微量润滑油喷洒于加工刀具和加工表面 进行润滑、冷却,解决传统加工时切削油、液使用量大、浪费泄漏量大等问题。不过由于使用 了大量的压缩空气进行冷却,企业用电量上升,同时为满足生产需要,还要进行空压机的采 购。
[0004] 本公司成功研发了如CN103722447A的油水气三相节能微量润滑系统,有效解决 了微量润滑加工中的冷却问题,同时可以使冷却用的空气放大10倍以上,减少空气压缩机 用电量70-90%。但是由于使用了水汽化带走大量的热量的冷却方式,加工黑色金属时会出 现生锈现象,使用如CN104031732A的油水气三相微量润滑系统专用微量润滑剂及其制备 方法生产的专用微量润滑剂进行润滑冷却,出现2个问题:1. B剂加入水箱比较麻烦,实际 生产过程中往往被工人弃用;2. B剂在使用过程中可能有部分固体没有溶解而被加入水箱 中,导致节能喷嘴的堵塞等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种硼酸磷酸脂肪酯。
[0006] 本发明提供的硼酸磷酸脂肪酯,由以下重量百分比的组分制备而成:
[0007] 脂肪醇 80-90%
[0008] 磷酸 5-10%
[0009] 硼酸 5-10%。
[0010] 上述脂肪醇可选自脂肪醇选自碳原子数为6至24的饱和或不饱和脂肪醇中的一 种或几种混合物;最优选自正己醇、异辛醇、正癸醇、月桂醇、异十三醇、油醇、硬脂醇、花生 醇中的一种或几种混合物。
[0011] 上述硼酸磷酸脂肪酯的制备方法为:按重量百分比称取脂肪醇、磷酸、硼酸、分别 加入反应釜中,用惰性气体转换出反应釜中的空气,加热至160-180 °C,反应8-12小时,减 压除去部分反应生成的水分,当反应釜内温度降到l〇〇°C以下时(即、反应生成的水分在减 压和降温过程中大部分自然蒸发),即为一种硼酸磷酸脂肪酯。
[0012] 本发明还提供了一种微量润滑油,由以下重量百分比的组分制备而成:
[0013] 硼酸磷酸脂肪酯 10-20? 合成酯 70~80% 聚酯 5~101 酰基肌氛酸或其钠盩5~1Θ% 〇
[0014] 上述合成酯包括多元醇酯、单酯、双酯中的一种或几种。
[0015] 上述多元醇酯是由多元醇与一元脂肪酸进行酯化反应人工合成所得的合成酯,优 选自三异辛酸甘油酯、三羟甲基丙烷三异辛酸酯、季戊四醇四异辛酸酯,三月桂酸甘油酯、 三羟甲基丙烷三月桂酸酯、季戊四醇四月桂酸酯、三油酸甘油酯、三羟甲基丙烷三油酸酯、 季戊四醇四油酸酯、三棕榈酸甘油酯、三羟甲基丙烷三棕榈酸酯、季戊四醇四棕榈酸酯等。
[0016] 上述单酯是指一元醇和一元脂肪酸制备的酯,优选自由天然油脂衍生的直链脂肪 酸和一元低碳醇酯化反应得到的酯,最优选自油酸甲酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、硬脂酸 甲酯、硬脂酸乙酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、油酸乙酯、油酸丁酯等。
[0017] 上述的双酯为二元醇和一元酸或二元酸和一元醇酯化反应生成的产物,优选自己 二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、已二酸二癸酯、壬二酸二异癸酯、癸二酸二异癸 酯、丁二酸二异辛酯、丁二酸二异癸酯、乙二醇月桂酸酯、丙二醇油酸酯等。此类双酯具有良 好的润滑性,运动粘度低,低温性能好,生物降解性能优良。
[0018] 上述酰基肌氨酸或其钠盐是脂肪酸和肌氨酸进行酰化反应的产物,优选自月桂酰 肌氨酸、月桂酰肌氨酸钠、肉豆蔻酰肌氨酸、肉豆蔻酰肌氨酸钠、椰油酰肌氨酸、椰油酰肌氨 酸钠等中的一种或几种。
[0019] 上述聚酯是由二元酸与二元醇在催化剂作用下反应酯化反应,然后再用羧酸或醇 进行封端制备而成的。
[0020] 上述聚酯的具体制备方法为:将二元醇和二元酸按摩尔比为1 :1加入聚合釜内, 加入强酸性阳离子交换树脂作为催化剂进行聚合反应,反应温度在180~220°C,反应时 间为8~12小时,然后加入一定比例(二元醇:一元羧酸或一元醇的摩尔比可以为1 :101^10'实际加入的一元羧酸或一元醇的量按聚合产物的结合和生产的需要进行)的一 元羧酸或一元醇进行封端,减压除去水份,去除强酸性阳离子交换树脂后制得。
[0021] 上述聚酯优选自 Priolube 3986, Perfad 8400, SYN-ESTER GY-10, SYN-ESTER GY-59, SYN-ESTER GY-500, Hostagliss 1510, Palub 8646 中的中的一种或几种的混合物。
[0022] 由本发明方法制备的聚酯由于分子量较大,在本发明中可在金属表面形成致密的 物理保护膜,具有良好的润滑性和极压抗磨性,可全部或部分取代含氯、硫、磷的极压抗磨 剂使用。
[0023] 本发明还提供了一种微量润滑油的制备方法:按重量百分比称取上述的硼酸磷酸 脂肪酯,合成酯、聚酯、酰基肌氨酸或其钠盐分别加入搅拌器中在40~60°C的温度下搅拌 约1小时,取样观察完全透明时即可。
[0024] 本发_的有益效果:
[0025] 本发明的一种硼酸磷酸脂肪酯,具有很好极压抗磨性和润滑性,防锈性能优异;合 成酯是良好的润滑性和生物可降解性良好的基础油;聚酯由于分子量较大,在本发明中可 在金属表面形成致密的物理保护膜,具有良好的润滑性和极压抗磨性,可全部或部分取代 含氯、硫、磷的极压抗磨剂使用;酰基肌氨酸或其钠盐是润滑性能良好,防锈性能佳;本发 明的一种微量润滑油配合微量润滑装置使用,使用量可以减少至原来的5 %以下,达到良好 的润滑、冷却和防锈效果,节能减排、环境保护效益显著。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明:
[0027] 实施例1 :
[0028] 称取85kg油醇、8kg磷酸、7kg硼酸、分别加入反应釜中,用氮气转换出反应釜中的 空气,加热至170°C,反应10小时,减压除去部分反应生成的水分,即为一种硼酸磷酸脂肪 酯。
[0029] 称取上述制备的15kg硼酸磷酸脂肪酯,71kg三羟甲基丙烷三油酸酯、7kg聚酯 (Priolube 3986)、7kg月桂酰基肌氨酸钠分别加入搅拌器中在50°C的温度下搅拌约1小 时,取样观察完全透明时即为一种微量润滑油。
[0030] 上述方法制备的微量润滑油,经试验理化指标如下:
[0031]
[0032] 上述微量润滑油应用于齿轮滚齿加工,滚齿机型号:YK3132 ;加工齿轮规格:直径 120, 2. 5模数;滚刀:TiN涂层,直径80,长度75。原来用46#机械油进行循环润滑冷却,现 在改为KS-2107B微量润滑装置(3喷嘴,所用喷嘴为本公司生产节能喷嘴)和上述微量润 滑油,结果如下表:
[0033]
[0034] 实施例2 :
[0035] 称取80kg硬脂醇、IOkg磷酸、IOkg硼酸、分别加入反应釜中,用氮气转换出反应釜 中的空气,加热至180°C,反应8小时,减压除去部分反应生成的水分,即为一种硼酸磷酸脂 肪酯。
[0036] 称取上述制备的20kg硼酸磷酸脂肪酯,70kg三油酸甘油酯、5kg聚酯、5kg椰油酰 基肌氨酸钠分别加入搅拌器中在60°C的温度下搅拌约1小时,取样观察完全透明时即为一 种微量润滑油。
[0037] 上述聚酯的制备方法:称取90. 12kg(1000 mol)的1,4 丁二醇和 174. 19kg(1000mol)癸二酸加入聚合釜内,加入1.6kg强酸性阳离子交换树脂用氮气置换 出釜内空气,在温度在180°C,反应时间为12小时,然后加入一定比例的4kg正戊醇进行封 端,减压除去水份,去除强酸性阳离子交换树脂后,制得。
[0038] 实施例3 :
[003