本发明涉及润滑油技术领域，特别涉及一种满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油及其制备方法。
背景技术：
在食品、化妆品、药品、烟草以及动物饲料的生产中，齿轮、轴承、液压装置、气压装置、压缩机、滑道和链条等机械设备中均需要用到润滑剂。虽然尽量避润滑剂污染是最基本的要求，但是很多情况下，无法彻底隔离产品和润滑剂，产品与润滑剂会发生偶然性的接触。在这种情况下，就需要使用安全性较高的润滑剂，从而在发生交叉污染的时候，能够保证产品的安全性。
齿轮箱是一种重要的机械部件。齿轮箱用润滑油对齿轮箱性能的保证起着至关重要的作用。良好的润滑状态能够有效的提高齿轮箱的工作表现，延长齿轮箱的使用寿命。齿轮箱用润滑油用于各种齿轮箱传动装置，以减少齿面磨损、擦伤、烧结等问题的出现，延长齿轮箱使用寿命，提高传递功率效率，降低功率损耗。
齿轮箱设备在食品、药品等生产的各个领域应用十分广泛。其中齿轮箱设备存在与食品、药品等产品发生偶然接触的可能，因此相关行业中所使用的齿轮箱用润滑油对安全性的要求较高，需要满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求。
但是现有技术中，满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油难以实现较高润滑性能与成本控制之间的平衡。
技术实现要素：
本发明解决的问题是提供一种满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油及其制备方法，以改善满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油的性能。
为解决上述问题，本发明提供一种满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油，包括：
20～80wt％的白油、11～63wt％的合成烃、0～15wt％的合成酯以及1～5wt％的添加剂；所述白油满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述合成烃满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述合成酯满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述添加剂满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求。
可选的，所述齿轮箱用润滑油在40℃的运动粘度在22mm2/s到1000mm2/s。
可选的，所述白油在40℃的运动粘度在10mm2/s到110mm2/s，粘度指数在90到130范围内。
可选的，所述合成烃选自聚α烯烃、丁烯均聚物和烷基萘中的一种或多种。
可选的，所述聚α烯烃选自pao100和pao150中的一种或两种。
可选的，所述添加剂选自抗磨剂、防锈剂、抗氧化剂、消泡剂、降凝剂和油性剂中的一种或多种。
可选的，所述抗磨剂选自胺中和磷酸酯、硫代磷酸三苯酯和硫代磷酸三烷基苯酯中的一种或多种。
可选的，所述防锈剂选自烷基磺酸钙和n-烷基苯并三氮唑中的一种或两种。
可选的，所述抗氧化剂选自胺类抗氧剂和酚类抗氧剂中的一种或两种。
可选的，胺类抗氧剂选自烷基二苯胺类抗氧剂和烷基苯基α萘胺类抗氧化剂中的一种或两种。
可选的，所述消泡剂为硅油消泡剂。
可选的，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯。
可选的，所述合成酯选自甘油脂肪酸酯、三羟甲基丙烷酯、己二酸酯、油酸异丙酯和新多元醇中的一种或多种。
相应的，本发明还提供一种满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油的制备方法，包括：
提供20～80wt％的白油、11～63wt％的合成烃、0～15wt％的合成酯以及1～5wt％的添加剂；所述白油满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述合成烃满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述合成酯满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述添加剂满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；将所述白油、所述合成烃、所述合成酯以及所述添加剂混合并恒温搅拌得到所述齿轮箱用润滑油。
可选的，将所述白油、所述合成烃、所述合成酯以及所述添加剂混合并恒温搅拌得到所述齿轮箱用润滑油的步骤中，所述恒温搅拌的工艺温度在70℃到80℃范围内，搅拌时间为30分钟。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案通过采用白油和合成烃、合成酯作为基础油，并通过调整配比，使所获得的齿轮箱用润滑油，在满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的前提下，可以很好的控制齿轮箱用润滑油的粘度、粘度指数以及低温流动性，并能够实现较高性能与成本的兼顾。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术中满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油存在性能欠佳的问题。
由于食品生产、药品生产等领域所用的齿轮箱用润滑油无法彻底与产品隔离，产品与齿轮箱用润滑油会发生偶然性的接触，因此相关行业中所使用的齿轮箱用润滑油需要满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求。
而对于齿轮箱用润滑油本身而言，齿轮箱用润滑油的使用温度主要受到齿轮箱设计的影响。具体的，齿轮箱用润滑油需要满足的润滑性能要求为：使用温度、粘度、老化性能、抗磨性能(即对齿面的保护性能)、低温性能、抗泡性能、防锈性能、橡胶兼容性、油漆兼容性等等。
一般来说，工业生产中，齿轮箱的运转温度通常在20℃到150℃，而具体齿轮箱用润滑油的使用温度主要受到齿轮箱的设计影响。此外，齿轮箱的工作环境也对其内部的运转温度有着很大的影响。齿轮箱在运行过程中需要确保齿轮箱内部温度不超过其最高温度。如果齿轮箱在运转过程中出现温度的非正常波动，那么很可能使齿轮箱出现运转问题，例如严重的磨损。
粘度是齿轮箱用润滑油的一个基本技术指标。在选择润滑油的时候，通常会根据润滑点的温度和粘度等参数进行选择，以达到较好的润滑保护。如果粘度太低，则无法形成足够厚度油膜，不利于润滑油的润滑保护作用；如果粘度太低，则会造成润滑油的流动性不够，不利于散热或循环。
粘度指数是润滑油另外一个重要的技术指标。粘度指数表示流体粘度随温度变化的程度。粘度指数越高，表示流体粘度受温度的影响越小，粘度对温度越不敏感。对于同种润滑油而言，粘度指数越高，其适用的温度范围越广，其润滑性能越好。
倾点也是润滑油的一个重要技术指标。所谓倾点是流体在规定的条件下冷却时能够流动的最低温度。倾点对于润滑油的润滑效果具有一定的影响，同一润滑油的性能会随着温度的变化而变化。倾点偏高，润滑油的低温流动性较差。倾点可以用作为低温条件下运输、存储、收发时措施的考虑依据，也可以用于评估润滑油的低温使用性能。某些齿轮箱会在一些严苛的低温环境下使用，在低温下，齿轮箱用润滑油往往会出现粘度增大、流动性降低的现象；甚至可能会失去流动性。齿轮箱用润滑油流动性的降低会影响齿轮箱的运转。因此对于齿轮箱用润滑油的低温性能需要有所要求。而倾点则是一个通用的低温性能评价指标。
润滑油的老化也会影响润滑油的润滑性能；润滑油老化往往是由于润滑油的氧化而引起的。在氧化过程中，润滑油的粘度会发生变化，最终导致润滑油失效。所以在齿轮箱用润滑油中常常加入抗氧化剂以延缓润滑油的老化。
此外，齿轮箱在运转过程中，齿面需要承受较大的载荷和摩擦。如果润滑不当，则齿面很容易发生严重的磨损、点蚀，这些都会影响齿轮箱的使用寿命。因此齿轮箱用润滑油还需要能够为齿轮提供保护，减少磨损等现象的发生。
另外，齿轮箱在运行过程中，不可避免的会将空气混入润滑油中，因此齿轮箱用润滑油需要具有一定的抗泡性能。如果齿轮箱用润滑油的抗泡性能不佳，则不利于空气的释放，齿轮箱用润滑油中容易积聚大量泡沫，可能会造成严重的润滑不良，影响齿轮箱的正常使用。
所以，需要提供一种满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油，既具有较高运动粘度、较高粘度指数、较低倾点的特点，又能够实现成本控制。
本发明提供一种齿轮箱用润滑油，包括：
20～80wt％的白油、11～63wt％的合成烃、0～15wt％的合成酯以及1～5wt％的添加剂；所述白油满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述合成烃满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述合成酯满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述添加剂满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求。
需要说明的是，“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求是指满足《机械安全偶然与产品接触的润滑剂卫生要求》(即中华人民共和国国家标准gb23820-2009/iso21469:2006)的卫生要求。
此外，满足美国食品与药品监督管理局联邦法规第21篇第1章第178部第3570节(fdacfr21，part178.3570)中关于“偶然与食品接触的润滑剂”所规定的卫生要求也就是“偶然与食品接触的润滑剂”的卫生要求。
另外，美国全国卫生基金会(nationalsanitationfoundation，nsf)是目前世界范围内在食品工业安全领域获得公认的权威组织。它延续了美国农业部(u.s.departmentofagriculture，usda)关于润滑剂的安全认证工作，并对非食品化合物包括润滑油的类型进行了扩充，将其分为h1、h2、h3及其各自添加剂：h1——偶然与食品接触的润滑剂(lubricantswithincidentalcontact)，合成物允许用于与食品接触可能的设备部件的润滑；h2——不与食品接触的润滑剂(lubricantswithnocontact)，用于食品加工厂的设备润滑，润滑剂或被润滑的机器部件不会有接触食品的可能；h3——可溶解的润滑剂(solubleoils)，机器部件在再次使用之前必须清洗和清除乳状液；以及分别符合h1、h2或h3卫生要求的润滑剂的组成成分hx-1、hx-2和hx-3。所以由此可见满足美国全国卫生基金会h1或hx-1的卫生要求也就是满足“偶然与食品接触的润滑剂”的卫生要求。
本发明选用白油和合成烃、合成酯作为基础油。合成烃具有较高的粘度指数和较低的倾点，非常适合宽温度范围下的使用；白油成本低廉。因此通过调整基础油的组成和配比，使所获得的齿轮箱用润滑油，具有较高的粘度和粘度指数、较低的倾点，并同时能够实现性能和成本的兼顾。
此外，本发明所选用的白油、合成烃以及添加剂均满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求，即满足《机械安全偶然与产品接触的润滑剂卫生要求》(即中华人民共和国国家标准gb23820-2009/iso21469:2006)的卫生要求；或者满足美国食品与药品监督管理局联邦法规第21篇第1章第178部第3570节(fdacfr21，part178.3570)中关于“偶然与食品接触的润滑剂”所规定的卫生要求；或者满足美国全国卫生基金会h1或hx-1的卫生要求。所以本发明的齿轮箱用润滑油既能够满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求，又能兼顾性能和成本的平衡。
由于润滑油运动粘度越高，润滑油越厚，也就是说，运动粘度高的润滑油能够形成较厚的油膜，能够对机械摩擦起到有效的保护作用。所以为了防止机械结构接触面的磨损，所述齿轮箱用润滑油必须具有一定运动粘度，以便在齿轮箱运转起来后，在机械结构表面形成油墨，从而实现润滑的作用；但是所述齿轮箱用润滑油运动粘度过大，会引起齿轮箱设备低温启动困难、启动过程中机械结构磨损加剧、功率损失大、清洗作用差和冷却作用差等问题。所以本发明所提供齿轮箱用润滑油在40℃的运动粘度在22mm2/s到1000mm2/s。
本发明所选用的白油在40℃的运动粘度在10mm2/s到110mm2/s，粘度指数在90到130范围内。选择合适运动粘度和合适粘度指数的白油，能够有效改善所获得齿轮箱用润滑油的运动粘度和粘度指数；而且白油价格较低，能够有效的实现成本的控制。
本发明选用的合成烃选自聚α烯烃、丁烯均聚物和烷基萘中的一种或多种。本发明的一些实施例中，所述聚α烯烃选自pao100和pao150中的一种或两种。合成烃具有较高的粘度和粘度指数，因此合成烃的加入能够有效的实现对白油性能的改善，有利于提高所形成齿轮箱用润滑油的性能。
其中，所述合成烃为聚α烯烃，所述链条用润滑油包括63wt％以下的聚α烯烃；所述合成烃为丁烯均聚物，所述链条用润滑油包括31.5wt％以下的丁烯均聚物；所述合成烃为烷基萘，所述链条用润滑油包括15wt％以下的烷基萘。
本发明所选用的合成酯选自甘油脂肪酸酯、三羟甲基丙烷酯、己二酸酯、油酸异丙酯和新多元醇中的一种或多种。
所述添加剂用于提高所获得齿轮箱用润滑油的抗磨、防锈、抗氧化、消泡以及抗凝等性能。具体的，所述添加剂选自抗磨剂、防锈剂、抗氧化剂、消泡剂、降凝剂和油性剂中的一种或多种。
在金属表面承载符合的条件下，抗磨剂用于防止金属表面的磨损、擦伤甚至烧结。抗磨剂一般具有高活性的基团，在局部高温高压条件下，能够在金属表面形成保护膜。具体的，本发明中，所述抗磨剂选自胺中和磷酸酯、硫代磷酸三苯酯和硫代磷酸三烷基苯酯中的一种或多种。
防锈剂能够在金属表面形成牢固的吸附膜，用于实现金属与水或空气中氧之间的隔离，破坏电化学反应条件，从而防止锈蚀的产生。具体的，本发明中，所述防锈剂选自烷基磺酸钙和n-烷基苯并三氮唑中的一种或两种。
所述抗氧化剂用于延缓基础油在贮存和使用过程中的氧化，从而延长所述齿轮箱用润滑油的使用寿命。本发明中，所述抗氧化剂选自胺类抗氧剂和酚类抗氧剂中的一种或两种。这两种抗氧化剂都属于自由基捕获剂，通过捕获氧化物自由基形成过氧化物，从而防止所述齿轮箱用润滑油中烃类化合物的氧化。具体的，胺类抗氧剂选自烷基二苯胺类抗氧剂和烷基苯基α萘胺类抗氧化剂中的一种或两种。
消泡剂用于抑制所述齿轮箱用润滑油使用过程中产生的泡沫，从而提高所述齿轮箱用润滑油所形成油层的完整性，提高所述齿轮箱用润滑油的保护性能。本发明中，所述消泡剂为硅油消泡剂。
降凝剂用于降低所述齿轮箱用润滑油的凝固点和粘度，改善所述齿轮箱用润滑油的低温流动性，提高所述齿轮箱用润滑油的使用性能。具体的，本发明中，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯。
为了使所述齿轮箱用润滑油满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求。所以所述抗磨剂、所述防锈剂、所述抗氧化剂、所述消泡剂和所述降凝剂均满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求。
相应的，本发明还提供一种满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的齿轮箱用润滑油的制备方法，包括：
提供20～80wt％的白油、11～63wt％的合成烃、0～15wt％的合成酯以及1～5wt％的添加剂；所述白油满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述合成烃满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述合成酯满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求；所述添加剂满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求。
具体的，提供白油、合成烃以及添加剂的步骤包括：将20～80wt％的白油、11～63wt％的合成烃、0～15wt％的合成酯以及1～5wt％的添加剂投入反应釜内；将所述白油、所述合成烃、所述合成酯以及所述添加剂混合并恒温搅拌得到所述齿轮箱用润滑油的步骤中，所述恒温搅拌的工艺温度在70℃到80℃范围内，搅拌时间为30分钟。
此外，提供所述白油、所述合成烃、所述合成酯以及所述添加剂的步骤中，所述添加剂选自抗磨剂、防锈剂、抗氧化剂、消泡剂、降凝剂和油性剂中的一种或多种。
所述抗磨剂选自胺中和磷酸酯、硫代磷酸三苯酯和硫代磷酸三烷基苯酯中的一种或多种；所述防锈剂选自烷基磺酸钙和n-烷基苯并三氮唑中的一种或两种；所述抗氧化剂选自胺类抗氧剂和酚类抗氧剂中的一种或两种，其中，胺类抗氧剂选自烷基二苯胺类抗氧剂和烷基苯基α萘胺类抗氧化剂中的一种或两种；所述消泡剂为硅油消泡剂；所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯。
其中白油、合成烃、合成酯以及抗磨剂、防锈剂、抗氧化剂、消泡剂、降凝剂和油性剂的具体技术方案均与上述齿轮箱用润滑油技术方案中的相同，本发明在此不再赘述。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合具体实施例对本发明做详细的说明。其中，在下列实施例的描述中，阐述了很多具体细节以便充分理解本发明技术方案，但是本发明还可以采用其它不同在此描述的方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例限制。
实施例1
将78wt％的白油(具体为vg68)、10wt％的pao100、5wt％的丁烯均聚物、5wt％的己二酸酯以及2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，白油、pao100、丁烯均聚物、己二酸酯以及添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
实施例2
将72wt％的白油(具体为vg68)、11wt％的丁烯均聚物、15wt％的三羟甲基丙烷酯以及2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，白油、丁烯均聚物、三羟甲基丙烷酯以及添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
实施例3
将80wt％的白油(具体为vg68)、13wt％的丁烯均聚物、5wt％的三羟甲基丙烷酯以及2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，白油、丁烯均聚物、三羟甲基丙烷酯以及添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
实施例4
将65wt％的白油(具体为vg46)、33wt％的pao150以及2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，白油、pao150以及添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
实施例5
将20wt％的白油(具体为vg68)、63wt％的pao100、15wt％的甘油脂肪酸酯以及2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，白油、pao100、甘油脂肪酸酯以及添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
实施例6
将78wt％的白油(具体为vg68)、20wt％的丁烯均聚物以及2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，白油、丁烯均聚物以及添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
实施例7
将51.5wt％的白油(具体为vg68)、31.5wt％的丁烯均聚物、15wt％的烷基萘以及2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，白油、丁烯均聚物、烷基萘以及添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
对比例1
将88wt％的pao40、10wt％的甘油脂肪酸酯以及2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，pao40、甘油脂肪酸酯以及添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
对比例2
将98wt％的白油(具体为550n)和2wt％的添加剂混合，70℃到80℃恒温搅拌30分钟，得到齿轮箱用润滑油。其中，白油和添加剂均满足美国全国卫生基金会h-1的卫生要求。
上述实施例以及对比例中，所述添加剂选自抗磨剂、防锈剂、抗氧化剂、消泡剂和降凝剂中的一种或多种。其中，所述抗磨剂选自胺中和磷酸酯、硫代磷酸三苯酯和硫代磷酸三烷基苯酯中的一种或多种；所述防锈剂选自烷基磺酸钙和n-烷基苯并三氮唑中的一种或两种；所述抗氧化剂选自烷基二苯胺类抗氧剂和酚类抗氧剂中的一种或两种；所述消泡剂为硅油消泡剂；所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯。
上述实施例和对比例中各组分均为市售。
各实施例相关性能指标参考表1；各对比例相关性能指标参考表2。
表1
表2
其中，各性能指标的监测方法如下：
倾点：astm-d97
运动粘度：astm-d445
粘度指数：astmd-2270
fzg试验：diniso14635-1-a/8.3/90
液相锈蚀：diniso7120
抗老化试验：astmd2893
flenderfoaming测试：flenderstandard
其中，astm-d97、astm-d445、astmd-2270以及astmd2893为常用润滑油检测国标；diniso14635-1-a/8.3/90和diniso7120为德国标准化学会标准。
就粘度而言，实施例1～实施例7中所述润滑油组合物在40℃下的运动粘度在100mm2/s到1000mm2/s范围内，普遍高于对比例2中所述润滑油组合物40℃下的运动粘度100。特别是实施例5～实施例7所述润滑油组合物在40℃下的运动粘度大于或等于220mm2/s，普遍高于对比例1所述润滑油组合物在40℃下的运动粘度在220mm2/s。
从粘度指数而言，实施例1～实施例7中所述润滑油组合物的粘度指数分布于124～158之间，与对比例1中所述润滑油组合物的粘度指数相当，普遍高于对比例2中所述润滑油组合物的粘度指数。
而对于低温性能而言，实施例1～实施例6中所述润滑油组合物的倾点分布在-30℃以下，均与对比例1所述润滑油组合物的倾点相当，低于对比例2所述润滑油组合物的倾点；实施例7所述润滑油组合物的倾点为-20℃，也低于对比例2的倾点-15℃。
从成本方面分析，实施例1～实施例7所述润滑油组合物采用白油和合成烃作为基础油，由于白油的成本较低，因此这种做法能够有效的降低所述齿轮箱用润滑油的制造成本；对比例2所述润滑油组合物中采用了高达88wt％的聚α烯烃作为基础油，由于聚α烯烃的成本较白油高，因此对比例2所述润滑油组合物的成本显然高于实施例1～实施例7所述润滑油组合物；对比例1所述润滑油组合物虽然仅采用白油作为基础油，成本较低，但是从上述性能参数分析，对比例1所述润滑油组合物存在性能欠佳的问题。
所以从上述测试指标可知，本发明所提供的齿轮箱用润滑油，在满足“偶然与食品接触的润滑剂”卫生要求的前提下，可以很好的控制齿轮箱用润滑油的粘度、粘度指数以及低温流动性，并能够实现性能与成本的兼顾。
此外，需要了解的是，尽管本发明实施例中精确的提供了各组分的重量百分比，在实际生产中，各种成分的称量可能会存在某种程度的误差，这种误差应当是尽量小控制在一定范围内的。就本发明的润滑油产品而言，相对各组分重量百分比的正负5％的误差被认为是不会显著影响本发明的润滑油性能。例如，本发明实施例1中78wt％的白油应当被理解为一个78wt％×(1±5wt％)的范围，即重量百分比为74.1wt％到81.9wt％的一个区间内的白油。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。