同时含硼和氮的浅色低味硫化改性脂肪酸添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于润滑油添加剂有机化合物技术领域，尤其是涉及一种同时含硼和氮的 浅色低味硫化改性脂肪酸添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 润滑油是用在各种类型汽车、机械设备上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体 或半固体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油一般由基础油 和添加剂两部分组成。基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可 弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑油的重要组成部分。
[0003] 润滑油基础油主要分矿物基础油、合成基础油以及生物基础油三大类。矿物基础 油应用广泛，用量很大（约95%以上），但有些应用场合则必须使用合成基础油和生物油 基础油调配的产品，能源和环境是全球共同面临的两大问题，绿色浪潮正冲击着全球，绿色 润滑剂是21世纪润滑剂的发展趋势。传统的矿物油基润滑油生物降解性差，对环境污染严 重。植物油无毒并具有良好的可生物降解性，植物油作为基础油的润滑油可望成为环境友 好润滑剂的主流。
[0004] 润滑油添加剂概念是加入润滑剂中的一种或几种化合物，以使润滑剂得到某种新 的特性或改善润滑剂中已有的一些特性。添加剂是近代高级润滑油的精髓，正确选用合理 加入，可改善其物理化学性质，对润滑油赋予新的特殊性能，或加强其原来具有的某种性 能，满足更高的要求。根据润滑油要求的质量和性能，对添加剂精心选择，仔细平衡，进行合 理调配，是保证润滑油质量的关键。
[0005] 添加剂按功能分主要有抗氧化剂、抗磨剂、摩擦改善剂（又名油性剂）、极压添加 剂、清净剂、分散剂、泡沫抑制剂、防腐防锈剂、流点改善剂、粘度指数增进剂等类型。
[0006] 硫系添加剂是应用最早、也是效果最好的润滑油极压添加剂，具有良好的极压抗 磨效果，且品种较多，主要包括：硫化烯烃类、硫化油脂、硫代酯、黄原酸酯、二硫代氨基甲酸 盐和磺酸盐等等。但是传统的硫系添加剂中的活性硫对摩擦副材料的腐蚀性较高，据资料 介绍，全球每年约有三分之一的金属材料消耗于氧化腐蚀和机械磨损，我国这方面损失每 年高达1800亿元，因此限制了在这种材料上的使用，另外，传统的硫系添加剂既"脏"又臭， 对环境保护产生不利影响，限制了高档油品的开发。
【发明内容】
[0007] 为了解决【背景技术】中存在的问题，本发明提供了一种同时含有硼和氮的浅色低味 硫化改性脂肪酸添加剂，该添加剂在植物油中具有很好的油溶性。该添加剂颜色浅、气味 低，相比于传统的硫化脂肪酸添加剂，该添加剂具有更好的抗磨、减摩和承载性能。另外， 该添加剂的硫含量虽然较高，但分子中引入的硼和氮元素掩蔽了活性硫对摩擦副材料的腐 蚀，因此该添加剂对摩擦副材料不存在腐蚀性和选择性。
[0008] 为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：同时含硼和氮 的浅色低味硫化改性脂肪酸添加剂，其特征是：所述添加剂的化学结构式为：
实中札、私为脂肪酵
的残基。
[0009] -种同时含硼和氮的的浅色低味硫化改性脂肪酸添加剂的制备方法，其合成步骤 为：
[0010] A.向四口瓶中加入脂肪酸，氮气保护下升温至90~100°C，加入二乙醇胺，升温 至140~150°C反应数小时，降温至90~100°C后加入二乙醇胺和少量氢氧化钾固体，反 应后即得脂肪酸的胺解产物，其结构式为
..... 为脂肪酸；
[0011] B.向步骤A反应体系中加入硼酸，90~110°C下搅拌反应，每隔30min减压除 水促进反应进行，至反应体系透明，反应结束，得脂肪酸的胺解产物的硼酸酯，其结构式为
I为脂肪酸； - .，
[0012] C.将步骤B的反应体系放入冰水混合浴中，缓慢滴加一氯化硫，控制反应温度 低于40°C，再用还原铁粉还原粗产物，过滤分液，即得终产物同时含硼和氮的浅色低味硫 化改性脂肪酸，其结构式 其中私为脂肪酸
的残基。
[0013] 步骤A中脂肪酸与两次加入的二乙醇胺总量的物质的量之比为1:1~1. 1。
[0014] 步骤B中脂肪酸的胺解产物与硼酸的物质的量之比为：1:0. 5~0. 6。
[0015] 步骤C中脂肪酸的胺解产物的硼酸酯与一氯化硫的物质的量之比为1:1~1. 1。
[0016] 将该种含硼和氮的浅色低味硫化改性脂肪酸加入到植物油中，作为润滑油的添 加剂的应用。含硼和氮的浅色低味硫化改性脂肪酸加入到植物油中的添加量为质量分数 1%~5%〇
[0017] 由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
[0018] 1、该添加剂颜色浅、气味低，可以很好地溶于生物降解性好的植物油中，是一种绿 色环保的添加剂。
[0019] 2、与传统的硫化脂肪酸添加剂比较，该添加剂具有更好的抗磨、减摩和承载性能， 证明在分子中加入硼元素和氮元素后，提高了添加剂的摩擦学性能。
[0020] 3、相比于传统的硫化脂肪酸，该添加剂抑制了活性硫对铜片的腐蚀，对摩擦副材 料不存在选择性和腐蚀性，可以在更多工况条件下使用。
【附图说明】
[0021 ] 图1为产物III和产物I试油的磨斑直径随添加量的变化关系图。
[0022] 图2为产物III和产物I试油的摩擦系数随添加量的变化关系图。
[0023] 图3为产物II在氮气气氛下的热重分析（TGA)图。
[0024] 图中：1、产物III变化曲线图；2、产物I变化曲线图。
【具体实施方式】
[0025] 通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范 围内的一切技术改进。
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0027] 实施例一
[0028] a向四口瓶中加入0· 30mol蓖麻油酸，氮气保护下升温至90~100 °C，加入 0· 15mol二乙醇胺，升温至140~150°C反应数小时，降温至90~100°C后加入0· 15mol二 乙醇胺和少量氢氧化钾固体，反应数小时后即得蓖麻油酸的胺解产物；
[0029] b向步骤a反应体系中加入0. 15mol硼酸，90~110°C下搅拌反应，每隔30min减 压除水促进反应进行，直至反应体系透明，反应结束，得蓖麻油酸胺解产物的硼酸酯；
[0030] C将步骤b的反应体系放入冰水混合浴中，缓慢滴加0. 30mol -氯化硫，控制反应 温度低于40°C，向混合物中缓慢滴加50mL多硫化钠溶液，搅拌反应充分后，分去水层，再加 入少量还原铁粉，过滤后得浅琥珀色油状液体，即为终产物同时含硼和氮的硫化蓖麻油酸， 记为产物I。
[0031] 实施例二
[0032] a向四口瓶中加入0. 30mol油酸，氮气保护下升温至90~100°C，加入0. 165mol 二乙醇胺，升温至140~150°C反应数小时，降温至90~100°C后加入0. 165mol二乙醇胺 和少量氢氧化钾固体，反应数小时后即得油酸的胺解产物；
[0033] b向步骤a反应体系中加入0. 18mol硼酸，90~IKTC下搅拌反应，每隔30min减 压除水促进反应进行，直至反应体系透明，反应结束，得油酸胺解产物的硼酸酯；
[0034] c将步骤b的反应体系放入冰水混合浴中，缓慢滴加0. 33mol -氯化硫，控制反应 温度低于40°C，向混合物中缓慢滴加50mL多硫化钠溶液，搅拌反应充分后，分去水层，再加 入少量还原铁粉，过滤后得浅琥珀色油状液体，即为终产物同时含硼和氮的硫化油酸，记为 产物II。
[0035] 对比例：
[0036] 硫化蓖麻油酸，其合成步骤为：
[003