专利名称：非卤化金属调节剂和耐特压润滑剂的制作方法
技术领域：
在此公开的发明在耐特压润滑领域中具有实用性。需要此类润滑的领域的实例是通用机器，特别是制冷和空调系统，加热泵和压缩器，其中所加入的润滑剂循环在压缩系统储存库和轴承表面等。
背景技术：
在工业上需求润滑和/或调节系统来润滑金属表面，特别是在制冷和空调系统。人们想要润滑系统没有可能与氢结合分别形成氢氯酸，硫酸和氢氟酸的氯，硫和氟。
在专业润滑领域里，活性元素如硫，氯，氟，铅等已被用来提供耐特压(EP)，抗磨损，抗磨擦性能。在当今环境意识增强的时代，使用这些元素，若不考虑到它们能够提高润滑性能，如果用在工业上，会增加有毒的废气流和提高生产成本。
在一些情况下，化合物裂解会释放出这种元素以便形成其它具腐蚀性的化合物，如硫酸，氢氯酸等。
现有技术美国专利Wilkins等人(4,963,280)教导了提高加热泵，制冷单元，空调和加热单元的效率的组合物。此专利权所有人通过使用极性有机化合物来做到的，所述有机化合物被定义为含有足够极性基团的有机化合物以在分子上提供既有高电子密度的区域又有低电子密度的其他区域。优选的极性化合物是液体的卤化α-烯烃和液体的卤化石蜡。
Karol等人(5,576,273)教导了一种二硫代氨基甲酸盐和有机铋化合物的协同混合物具有良好的耐特压性能和在润滑剂组合物中是有用的。
Karol等人(5,631,214)教导了用作耐特压添加剂的二硫代氨基甲酸铋的制备方法。
Sgarbi等人(6,276,147)教导了用于空调和制冷的含有二硫代氨基甲酸盐和钙盐的极性溶液。
Sgarbi等人(6,286,323)教导了用于改善空调和制冷系统的组合物，所述组合物含有极性化合物，二硫代氨基甲酸盐，β-烯烃(参见权利要求1)，并阐述了其他辅助成份。
Robert(6,110,877)教导了一种耐特压润滑剂组合物，其包含有在其他成份中的铋化合物和聚α烯烃(例如，1-癸烯均聚物)。
Rowan等人(4,889,647)提出在润滑剂中有用的钼化合物。
发明目的本发明的主要目的是制备一种活性的极化制冷油添加剂和耐特压润滑剂，它会显著地提高在压缩机中的热传递和在制冷系统中蒸发器盘管。
本发明的进一步目的是制备一种润滑剂，它在制冷机，制冷机，制冰机，加热泵和空调的压缩单元中有效地起到耐特压润滑剂的功能。
本发明的一个重要目的是提供一种活性的，极化制冷油添加剂和耐特压润滑剂，它不含作为极化剂的卤素或硫。
另一个目的是制备一种环保的耐特压润滑剂。
本发明的主要目的是制备一种耐特压润滑剂，它会有效地润滑压缩系统的金属表面。
本发明的一个重要目的是为制冷剂提供一种耐特压润滑剂，它不含作为极化剂的卤素或硫。
本发明的显著目的是制备一种组合物，当它被正确地使用时，就降低能耗，促进金属与金属接触处的光滑性和提高效率。
通过阅读下列的说明，本发明的这些和其他目的将更加明显。
本发明的极化添加剂，金属调节剂和耐特压润滑剂的成份的鉴定和/或来源是成份鉴定聚α烯烃基油CAS88037-01-4甲酯基油CAS68082-78-0脂肪酸酯基油CAS68424-31-7羧酸铋 CAS34364-26-626896-20-8粘度改良剂 乙烯和丙烯共聚物(烯烃)(ParatoneTM8232)二烷基二硫代氨基甲酸锑 VANLUBETM73(混合物)烷基二硫代磷酸锌LUBRIZOLTM5178-F(混合物)有机酰胺的有机钼复合物 MOLYVAN 855(混合物)二烷基二硫代氨基甲酸与羧酸铋的酯OD-9413(混合物)环氧化甘油三酸酯清除剂/稳定剂 Plas-Check 775TM烯烃混合物可以商品名为Ethyl Flo166，Durasyn 166，或SynfluidPA06(Chevron-Phillips公司)的聚α烯烃购得。
可操作羧酸铋的实例是新癸酸铋(CAS34364-26-75)，2-乙基己酸铋和环烷酸铋或这些铋化合物的混合物，可从OMGTMCleveland，Ohio或Norwalk，CT的R.T VanderbiltTM购买。
聚α烯烃是一种氢化的合成碳氢化合物原液，由EthylTM公司提供，其CAS登记号为CAS68037-01-4。
AmocoTM提供1-癸烯，氢化均聚物和具有CAS号88037-01-4。
脂肪酸基油的实例有CAS68082-78-0，同义词猪脂酸甲酯(methyl lardate)，可从Hammond，Indiana的Ferro公司购买。
C5～C10脂肪酸的季戊四醇(penterythritol)的实例是CAS68424-31-7。
钼化合物可从R.T VanderbiltTM购买，名称为Molyvan 855。
二烷基二硫代氨基甲酸与羧酸铋的酯可从R.T.VanderbiltTM购买，名称为OD-9413。
环氧化甘油三酸酯可从FerroTM公司购买，名称为Plas-Check775TM。
本发明润滑剂和金属调节剂中所用的活性成份的进一步实例能在美国专利US6,110,877中找到，羧酸铋能在美国专利US5,576,273中找到。
加入到润滑金属调节剂的制冷气体的实例是CFC，HCFC，HFC(C＝碳，F＝氟，H＝氢)。制冷气体在本领域里是惯例，明确的实例是氟丙烷和氟丁烷。另外，本发明与氟里昂系列和它的更新取代物的制冷剂是相容的，如甲烷系列，乙烷系列，和丙烷系列，氨，二氧化硫和二氧化碳气体。
发明简述在此公开的发明的主要方面涉及将有效量的铋化合物掺入到冷却系统的制冷储存油或制冷气体，此冷却系统如激冷器，冷却器，制冷装置，空调，致冷机和加热泵。一般地说，铋化合物与润滑剂一起加入制冷气体或油中。在优选实施方案中，铋化合物在润滑油或制冷油中占大约5-10％，但是，最优的有效量可由本领域的技术人员确定。极化润滑油和铋化合物加入到制冷气体中预计会推进金属-金属间的光滑性，减少能量消耗，增强制冷装置的整个效率，其中所用极化铋化合物是无毒的。含有润滑剂组合物的铋具有延长制冷装置中所用的压缩机的使用寿命。
将染料跟踪剂和/或杀菌剂加入到含有润滑剂组合物的铋中是可以预料的。
在此公开的非卤化金属调节剂和在制冷气体中有用的耐特压润滑剂添加剂主要考虑包括有效量的下列物质润滑剂极化耐特压添加剂羧酸铋，抗磨损添加剂二烷基二硫代氨基甲酸锑，粘度改良剂，和抗磨擦添加剂钼化合物，任选地，二烷基二硫代氨基甲酸与羧酸铋的酯，和/或与冷却单元中的压缩气体加在一起的酸清除剂/稳定剂。
此润滑剂可包括
聚α烯烃基油，甲基酯基油，脂肪酸酯基油。
在此公开的润滑剂组合物涉及非卤化的(非氯，氟，溴，碘或砹)金属调节剂/耐特压润滑剂添加剂体系，用于金属表面的调节和润滑作用。这种组成是独特的，因为它不含卤族化学元素，特别是不含氯和氟，已知氯和氟与氢结合分别形成非常不想要的(腐蚀性的)氢氯酸和氢氟酸。本发明的应用包括但不限于用于消费，工业，商业，军事，联邦部门制冷装置和空调系统，激冷器，加热泵和压缩机的极化制冷添加油(PROA)。这个添加剂体系用作PROA提供(1)在蒸发器和冷凝盘管中显著提高热传递，和(2)增加制冷油的光滑性，显著提耐特压缩机的操作性和效率。添加剂体系根据设备的设计以适当的量加到制冷储存油或制冷流动液中。当用作极化制冷油和润滑剂添加剂时，本发明的组合物由原来的润滑剂携带，并流过此系统。此组成的极性本质是指在负电荷添加剂分子和金属表面的正电荷分子之间发生分子共价结合。随着每个分子附着在系统中的金属表面时，它调节金属的表面，取代污垢，碳沉积(炼焦)，以及润滑油积聚，最终形成一薄层，一分子厚的添加层。这就为制冷装置/空调设备的热交换系统内的有效热传导提供优化的条件。此外，作为一种极性(分子结合的)耐特压润滑剂，它极大地提高了制冷设备的运动部件的润滑性。
润滑体系可以组合方式包括聚α烯烃基油，甲基酯基油，脂肪酸酯基油(单一的或混合物)，极化耐特压添加剂羧酸铋，粘度改良剂，抗磨擦的钼添加剂，和任选地，另外的铋化合物添加剂，和/或酸清除剂/稳定剂。在实施方案中，当操作时，按重量计，润滑剂添加剂体系只占少量，大部分为原来的润滑油或制冷剂。在优选的实施方案中，羧酸铋选自新癸酸铋，2-乙基己酸铋，环烷酸铋和它们的混合物。聚α烯烃基油大约占所述添加剂体系的20～40％和优选的大约为28～38％。甲酯基油大约占添加剂体系的15～35％和优选的大约为24～33％。脂肪酸酯基油大约占所述添加剂体系的1～10％和优选的大约为2～5％。羧酸铋含量范围大约为20～40％，优选的大约为23～32％。大约1～8％的烯烃混合物用在体系中作为粘度改良剂，优选的以乙烯和丙烯的共聚体占添加剂体系的0.1～8％。可以体系的约0.1-8％加入钼化合物。任选地，另外可加入的铋化合物在体系中大约为0.1～8％。任选地，大约为1～3％的环氧化甘油三酸酯可加入体系作为酸清除剂和/或稳定剂。
特别注意到润滑剂组合物不含有氯或硫化合物，它们对空调，致冷机或加热泵的成份具有不利作用。
本发明的优选实施方案中，下列组合物按下列的大约比例加入到，例如空调，致冷机和加热泵的压缩机中的制冷剂中是可预想到的成份百分比聚α烯烃基油32.58甲基酯基油 28.00脂肪酸酯基油3.06羧酸铋 27.00粘度改良剂 4.00(ParatoneTM8232)对此优选的实施方案，可加入任选的替代成份，为特殊的工厂，应用或消费者定制产品。例如，可加入1-2％的环氧化甘油三酸酯。其他想用的成份是杀菌剂，如离子银。
本发明的一个特定的实施方案包括将跟踪染料，如荧光跟踪染料，加到准备供给冷却设备的制冷剂中的润滑剂中。
本发明所定义的术语空调，致冷机或加热泵，是想覆盖包含有制冷剂气体的类似设备。
本发明一流的实施方案包括一种润滑齿轮箱的润滑剂组合物和压缩机的润滑剂组合物。这种极好的组合物广泛考虑到包括有效量的铋化合物，钼化合物和润滑油，如成份 百分比润滑油 40-70铋化合物 20-40钼化合物 1-20此外，锌化合物可以1-2％的含量加到此组合物中。锑化合物可以1-10％的含量加入进来。此组合物也能加到制冷气体中，并且还可伴随着加入跟踪剂以检测泄露。可加入杀菌剂作为防腐剂。在此后一方面，含银的杀菌剂是优选的。编号SAE32-68的粘度改良剂对此组合物是可操作的添加剂。
调节剂-润滑剂组合物的特定优选实施方案包括成份百分比铋化合物30钼化合物6润滑油 64Rowan等人(4,889,647)例举的钼化合物在此公开的发明中是有用的，并且为显示相同引作参考。
在此提及的各成分的量是一种举例，有时可被本领域的技术人员迅速理解而改变。此成份的有效量也可由本领域的技术人员决定。
一般地，任何类型的润滑剂或润滑油是适用的。术语润滑剂和润滑油可以交替使用。
显然，在没有偏离本发明的基本精髓下可进行许多改变。因此本领域技术人员可以理解，在附加权利要求书的范围内，除了已在本文所具体描述的以外，还可实施本发明。
权利要求
1.一种用于空调、致冷机或加热泵的制冷气体中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其以组合方式包含制冷气体，有效量的润滑剂和铋化合物。
2.权利要求1中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中的润滑剂包括聚α烯烃基油。
3.权利要求1中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中的润滑剂是聚α烯烃基油，甲基酯基油和脂肪酸酯基油的混合物。
4.权利要求1中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中的铋化合物是羧酸铋。
5.权利要求4中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中的羧酸铋选自新癸酸铋，2-乙基己酸铋，环烷基酸铋和其混合物。
6.权利要求1中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中加入一种下列物质的组合物(a)双二硫代氨基甲酸盐和(b)羧酸、二硫代氨基甲酸及二硫代磷酸的铋盐。
7.权利要求1中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中加入一种钼化合物作为抗磨擦添加剂。
8.权利要求1中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中加入跟踪染料以辅助检测泄露。
9.一种提高制冷单元润滑性的方法，包括权利要求1中的组合物加到所述制冷单元。
10.一种用于制冷气体中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其含有有效量的下列物质润滑油，极化耐特压添加剂羧酸铋，粘度改良剂，抗磨擦添加剂钼化合物，和/或与冷却单元中的压缩气体在一起的酸清除剂/稳定剂。
11.一种用于制冷气体中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其包括成份 百分比润滑油 64.00羧酸铋 27.00粘度改良剂 4.00钼化合物 5.00
12.权利要求1的用于压缩机制冷气体中的非卤化金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中按重量计含有下列成份润滑油40～70％羧酸铋含量大约为20～40％，大约1～8％的烯烃混合物以乙烯和丙烯的共聚物用在体系中作为粘度改良剂，钼化合物可以大约0.1～8％引入，任选地，大约1～3％的环氧化甘油三酸酯可用于体系中作为酸清除剂和/或稳定剂，任选地，其他铋化合物可以大约0.1～8％引入。
13.权利要求1的用于压缩机气体中的非卤化金属调节剂和耐特压润滑剂添加剂，其中按重量计含有下列成份聚α烯烃基油大约为28～38％，甲基酯基油大约为24～33％，脂肪酸酯基油大约为2～5％，羧酸铋含量大约为23～32％，大约3～5％的烯烃混合物以乙烯和丙烯的共聚物用在体系中作为粘度改良剂，钼化合物可以大约0.1～8％引入，任选地，大约1～3％的环氧化甘油三酸酯可用于体系中作为酸清除剂和/或稳定剂。
14.一种非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂，其包括有效量的下列物质铋化合物。钼化合物，和润滑油。
15.权利要求14中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂，包括成份 百分比铋化合物 20-40钼化合物 1-20润滑油 40-70
16.权利要求15中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂，包括成份 百分比铋化合物 30钼化合物 6润滑油 64
17.权利要求14中的非卤化的金属调节剂和耐特压润滑剂，进一步包括一种制冷气体。
18.在具有制冷气体循环其中的仪器的操作方法中，其中将润滑剂加入到制冷气体中以提供耐特压，抗磨损和抗磨擦性能，此种改进包括将有效量的铋化合物加入到润滑剂中以取代作为极化剂的卤素或硫化合物的步骤，因此基本上降低腐蚀和环境问题，同时提高仪器的效率，寿命和可靠性。
19.在权利要求18所述的方法中，其中所述改进进一步包括将有效量的钼化合物加入到润滑剂的步骤。
全文摘要
本发明公开了在通用机器和空调，致冷机和加热泵中的制冷剂中用作耐特压润滑剂的组合物。组合物设计成润滑机械的运动机件。本发明最广泛的方面是包括一种含有润滑油和铋化合物的金属调节剂，进一步的实施方案包括润滑油，铋化合物和钼化合物。此润滑化合物可加到制冷气体中。
文档编号C10N40/30GK1513051SQ02811232
公开日2004年7月14日 申请日期2002年5月31日 优先权日2001年6月4日
发明者查尔斯·L·斯特沃特, 查尔斯 L 斯特沃特 申请人:奥姆尼泰克公司