制备可再生润滑油的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制备可再生润滑油的设备和方法。
【背景技术】
[0002] 环境友好润滑油是一类生态型润滑油（Eco-Lubricant)。环境友好润滑油 巧nviro皿entally化iendly Lubricant)亦称环境无害润滑油、环境兼容润滑油、环境协 调润滑油等，是指润滑油即能满足机械设备的使用要求，又能在较短的时间内被活性微生 物（细菌）分解为0)2和&0。因此，润滑油及其耗损产物对生态环境不产生危害，或在一 定程度上为环境所容许。环境友好润滑油有时也泛称为绿色润滑油（Green Lubricant)。
[0003] 研究、开发和使用环境友好润滑油是人类社会可持续发展的必然选择，随着国际 社会对环境保护的日益重视，对环境友好润滑油的需求将会不断上升。许多国家尤其是工 业发达国家先后提出使用不污染和不危害环境的绿色润滑油。
[0004] 植物油是最早使用的润滑剂之一，优异的润滑性使天然植物油至今仍是金属加工 油剂的重要组分之一。研究表明，天然油（包括植物油）具有最好的生物降解性，并且其资 源可再生。可作为"绿色"润滑油基础油的植物油主要有橄揽油、菜巧油、花生油、大豆油、 踪搁油、當麻油、葵花巧油等。
[0005] 植物油作为环境友好润滑油具有如下所述的优点。
[0006] 植物油是太阳能产物，是可再生性资源，是一种清洁而丰富的原料。尤其是，植物 油的无毒及生物降解性好，且润滑性好。天然植物油具有优异的润滑性能，植物油分子含极 性基团，可在金属表面形成吸附膜，植物油中的脂肪酸可与金属表面反应形成金属皂的单 层膜，两者均可起减摩抗磨作用。在四球机上对几种植物油的抗磨减摩性能评定的结果表 明，植物油具有较高的油膜强度&、较小的磨斑直径WSD和较低的摩擦系数。
[0007] 然而，由于植物油自身的一些结构特点，其也具有如下所述的一些缺点。
[0008] (a)植物油含有不饱和键（C=C双键)，造成热稳定性和氧化稳定性较差。
[0009] (b)植物油分子中有帰丙基，非常容易受到攻击，随后发生氧化降解生成极性含氧 化合物，该些氧化物易聚合最终导致不溶沉积物的形成及油的酸性增加。
[0010] (C)大部分植物油的粘度低于润滑油所需要的粘度，限制了其应用范围。
[0011] (d)植物油分子在低温下容易絮凝、沉积和固化，导致低温性能差。
[0012] 目前国内外改善植物油基润滑油性能的研究主要有H种；(a)对植物油进行化学 改性，方法主要有：醋化/转醋化、环氧化、聚合、加氨等；化）添加添加剂，如抗氧剂、降凝剂 等，W起到辅助作用；（C)通过改进植物种植技术制取高油酸的植物油。
[0013] 在如上所述的H种方式中，化学改性是目前已知的主要方法，例如采用植物油醋 化改质、环氧异构醋化改性和催化热聚合反应。其中，植物油醋化改质可W提高粘温性能及 降低倾点，但未消除植物油分子中的双键，其氧化稳定性仍不好且粘度较低。环氧异构醋化 改性可提高植物油的粘度及粘温性能和氧化稳定性，但低温流动性仍有待改进。催化热聚 合反应可W提高氧化稳定性，但产物的酸性增加，同时所得产物分子中支链过多，使得生物 降解性降低。
[0014] 另外，在高分子化学领域已经引入了等离子体聚合的方法，W下将对其机理加W 描述。
[0015] 随着温度的升高物质由固态变成液态，然后变成气态。该就是人们常见的物质的 H种状态。所谓"等离子体"被定义成物质存在的第四种状态。具体地说，在温度升高的时 候，物质受热能的激发而电离，电离度与温度T(K)的3/2次方成正比。如果温度足够高，就 可W使物质全部电离。电离后形成的电子之总电荷量在数值上相等，而在宏观上保持电中 性。该就是等离子体的基本含意。换言之，等离子体是正负电荷数量和密度基本相等的部 分电离的气体，是由电子、离子、原子、分子、光子或自由基等粒子组成的集合体。
[0016] 等离子体中的化学反应过程如下：
[0017] 电场+电子一高能电子
[0018]
【主权项】
1. 一种用于制备可再生润滑油的设备，包括等离子体反应器（1)，该等离子体反应器 包括：密闭的壳体（10)、设置在所述壳体的顶部的上部集油室（11)、设置在所述壳体的底 部的下部集油室（12)、分别与所述下部集油室和所述上部集油室相通的气体入口（13)和 气体出口（14)、分别与所述上部集油室和所述下部集油室相通的进油口（15)和出油口 (16)、设置在所述壳体内的两块相互平行且其间带有间隙（170)的电极（17)、连接于所述 电极的接线端子（18a、18b)、以及等离子体电源。
2. 如权利要求1所述的用于制备可再生润滑油的设备，其特征在于，所述还包括储油 罐（2)、循环泵（3)和恒温装置（4)，所述储油罐连接至所述等离子体反应器，所述循环泵连 接至所述储油罐，而所述恒温装置连接至所述循环泵。
3. 如权利要求1所述的用于制备可再生润滑油的设备，其特征在于，在所述上部集油 室（11)内设置有液体导流装置（110)，其与所述电极（17)之间的间隙（170)相通。
4. 如权利要求1所述的用于制备可再生润滑油的设备，其特征在于，在所述下部集油 室（12 )内设置有气体导流装置（120 )，其与所述电极（17 )之间的间隙（170 )相通。
5. 如权利要求1所述的用于制备可再生润滑油的设备，其特征在于，所述电极（17)是 石墨电极，并由两块作为绝缘介质的石英玻璃板隔开。
6. -种用于制备可再生润滑油的方法，包括如下步骤： 将反应气体通入等离子体反应器（1); 将植物油也送入所述等离子体反应器（1)中； 打开等离子体电源，使所述反应器中充满辉光的等离子体，从而使植物油和所述反应 气体发生等离子体聚合反应；以及 当所述等离子体聚合反应到达预定的时间时，取出经等离子体聚合处理过的产品。
7. 如权利要求8所述的用于制备可再生润滑油的方法，其特征在于，还包括：测定所获 得之产品的以下各参数中的至少一个：运动粘度、粘度指数、碘值、倾点和闪点。
8. 如权利要求6所述的用于制备可再生润滑油的方法，其特征在于，等离子体反应的 功率的范围是120W，反应温度是90°C，反应时间的范围是9小时，循环流量的范围是160mL/ min〇
9. 如权利要求6所述的用于制备可再生润滑油的方法，其特征在于，所述植物油包括 橄榄油、菜籽油、花生油、大豆油、棕榈油、蓖麻油、葵花籽油、废餐饮油中的至少一种。
10. 如权利要求6所述的用于制备可再生润滑油的方法，其特征在于，所述反应气体包 括氮气、氩气、空气、氦气中的至少一种。
【专利摘要】本发明提供了一种用于制备可再生润滑油的设备和方法。所述设备包括等离子体反应器，该等离子体反应器包括：密闭的壳体、设置在壳体的顶部的上部集油室、设置在壳体的底部的下部集油室、分别与下部集油室和上部集油室相通的气体入口和气体出口、分别与上部集油室和下部集油室相通的进油口和出油口、设置在壳体内的两块相互平行且其间带有间隙的电极、连接于电极的接线端子、以及等离子体电源。本发明采用等离子体聚合工艺，由可再生原料（植物油）制备出环境友好的润滑油基础油。等离子体聚合是一种低能耗、清洁及环保的工艺过程。由此获得的润滑油基础油具有环境友好的优点，而且在承载能力、抗磨性能和减摩性能等各方面都有着显著的优势。
【IPC分类】C11C3-00, C10M177-00
【公开号】CN104726203
【申请号】CN201310711777
【发明人】徐心茹, 赵晓云, 陶德华, 杨敬一, 周文夫
【申请人】华东理工大学, 上海大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月20日