专利名称：四氟乙烷制冷剂用润滑油的制作方法
技术领域：
本发明是一种四氟乙烷制冷剂用润滑油，属于润滑剂，主要用于制冷剂等。
背景技术：
过去使用的制冷剂是氟氯烃类CFC化合物，对地球的臭氧层起到破坏作用，因此发展中国家将在2006年1月1日起全面禁止和使用这类制冷剂。而四氟乙烷制冷剂是目前公认的CFC最佳代用品。然而由于它的极性大于前者，使之与传统的石油基润滑油在物理上不混溶。
目前国内外制冷润滑油都是选用酯型润滑油，代替了石油基润滑油，解决了混溶性。但是这些酯型润滑油都是以脂肪族多元醇制备的，如新戊二醇，三羟甲基丙烷，季戊四醇等。美国专利6350392报道了一种酯型润滑油，采用了三羟甲基丙烷，季戊四醇等多羟基化合物与几种一元脂肪酸的混合物在催化剂存在下进行缩合水而成。这种酯型润滑油由于是脂肪链结构，耐热性和抗老化性能差，特别是易于热解和水解增加酸值。除此之外用几种多元醇和几种脂肪酸混合物在酯化反应过程中，直链羧酸及带有支链的羧酸由于空间位阻的大小不同，在反应速度上有很大的差别，化学组成重现性差。
发明内容
本发明的目的就是克服背景技术的不足，设计了一种具有耐热性好，抗老化时间长，化学组成重现性好的润滑油。
本发明的构思为了提高润滑油的耐热性和抗老化性，选用异氰尿酸酯类的碳氮杂环结构单元，其稳定的六元环以及环上无活泼氢的特点，使得热稳定性与水解稳定性特别好，解决了润滑油由于热解或水解增加酸值的难题；为了化学组成重现性好，利用单一的一元酸与多元醇反应，生成结构明确的三种酯类化合物基础油，将粘度不同的三种基础油按比例组合成润滑油。
本发明的四氟乙烷制冷剂用润滑油，其特点在于质量百分组成如下1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯 18～271，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯22～332，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯 40～60本发明的四氟乙烷制冷剂用润滑油，其另一特点在于质量百分组成如下1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯 22.51，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯27.52，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯 50.0制备高粘度三元正酯和三元异酯时，多元醇选择了1，3，5-三羟乙基异氰脲酸酯。制备低粘度二元异酯时，多元醇选择了2，2-二甲基-1，3-丙二醇。
一元脂肪酸如异戊酸，硬脂酸，三甲基己酸，正丁酸，正己酸，月桂酸，2-乙基己酸，正辛酸，正葵酸等均可使用。制备高粘度三元正酯和三元异酯时，一元酸分别选择了正己酸，2-乙基己酸；制备低粘度二元异酯时，一元酸选择了2-乙基己酸。
苯、甲苯、二甲苯或十氢萘均可作为共沸带水剂，为了使整个反应物处于较高的温度，又具有最大的带水能力，选择了十氢萘。
本发明的优点1)基础油化学结构单一，酸值≤0.03mgKOH/g，色度浅，热稳定性优良，承载能力高；2)基础油制备工艺简便、平稳和重现性好；3)润滑油的配制工艺简单，通过调节三种基础油的质量比，便可配制出各种不同规格的润滑油，有利于实现油品的通用化和系列化；4)润滑油与四氟乙烷制冷剂有良好的混溶性及制冷效果，在制冷压缩机上使用后，通过了GB/T 9098-1996标准规定的产品强化寿命试验，产品综合性能稳定，达到了使用要求。
具体实施例方式
1、参照如下质量百分组成实施1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯 22.51，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯 27.52，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯50.01.1、1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯的制备在一个配有机械搅拌，温度计，油水分离装置，回流冷凝管3L四口圆底烧瓶中，投入522g(2mol)的1，3，5-三羟乙基异氰尿酸酯，800ml十氢萘，3g对甲苯磺酸，836g(7.2mol)正己酸，加热，170℃开始回流，随着水分的不断分出，温度不断上升，最高达210℃，当出水量达到理论量时，几乎不再有水产生，停止反应，冷至室温，加入200ml水洗涤，对分出的油相进行浓缩除去十氢萘及未反应的正己酸。残存物用1500ml丙酮溶解后，投入活性炭回流脱色1h，过滤，浓缩便得到1002g外观透明，室温动力粘度为295mPas的液体产品。用红外光谱进行了结构鉴定1698cm-1，1459cm-1，763cm-1是异氰脲酸酯基特征吸收峰，1737cm-1是羰基吸收峰，1167cm-1是C-O单键吸收峰；酸值≤0.04mgKOH/g，表明产物是含有异氰脲酸酯基团的酯类化合物。
1.2、1，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯的制备在一个配有机械搅拌，温度计，油水分离装置，回流冷凝管的3L四口圆底烧瓶中，投入522g(2mol)的1，3，5-三羟乙基异氰尿酸酯与800ml十氢萘，3g对甲苯磺酸，1038g(7.2.mol)2-乙基己酸，加热，170℃开始回流，随着水分的不断分出，温度不断上升，最高可达220℃，当出水量达到理论量时，几乎不再有水产生，停止反应冷至室温，加400ml水洗涤，对分出的油相进行浓缩除去十氢萘及未反应的2-乙基己酸。残存物用1500ml丙酮溶解后，加活性炭回流脱色1h，过滤，浓缩，便得到1336g外观透明，室温动力粘度为322mPas的液体产品。用红外光谱进行了结构鉴定1698cm-1，1459cm-1，763cm-1是异氰脲酸酯基特征吸收峰，1737cm-1是羰基吸收峰，1167cm-1是C-O单键吸收峰；酸值≤0.043mgKOH/g，表明产物是含有异氰脲酸酯基团的酯类化合物。
1.3、2，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯的制备在一个配有机械搅拌，温度计，油水分离装置，回流冷凝管的2L四口圆底烧瓶中投入416g(4mol)的2，2-二甲基-1，3-丙二醇，400ml十氢萘，3g对甲苯磺酸，692g(2.4mol)2--乙基己酸，加热，170℃开始回流，随着水分的不断分出，温度不断上升，最高可达220℃，当出水量达到理论量时，几乎不再有水产生冷至室温，加400ml水洗涤，对分出的油相进行浓缩除去十氢萘及未反应的脂肪酸，残存物用1500ml丙酮溶解后，投入活性炭回流脱色1h，过滤，浓缩，便得到1250g外观透明，室温动力粘度为12.5mPas的液体产品。用红外光谱进行了结构鉴定1737cm-1是羰基吸收峰，1167cm-1是C-O单键吸收峰；酸值≤0.0035mgKOH/g，表明产物是酯类化合物。
1.4、润滑油的配制在一个配有机械搅拌，温度计，蒸馏装置的2L四口圆底烧瓶中，将由1.1制备的225g1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯，1.2制备的275g1，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯，1.3制备的500g2，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯在室温下混合，然后在120℃/300～660Pa真空条件下脱水脱气2h，加入各种功能助剂再真空脱水脱气1h，趁热过滤除去不溶性杂质得到无色透明的润滑油。
1.5、润滑油的性能40℃的运动粘度(22±2)mm2/s；100℃的运动粘度≮4.3mm2/s，酸值≤0.05mgKOH/g；倾点-42℃；闪点220℃；承载能力431.2N；击穿电压46KV；水分＜100ppm；玻璃化温度-85.81℃；初始分解温度341.57℃；最大分解温度396.16℃。
1.6、润滑油的应用性能鉴于润滑油在压缩机上的特殊应用性能，仅理化指标合格还不够，要取得行业的认可还必须在压缩机上装填进行长达1000h的强化试验.本发明的润滑油由专业压缩机厂家西安东方机电(集团)有限责任公司首先在压缩机上进行了制冷量实验，同时以日本的太阳油作参照列，结果见表1。
表1润滑油制冷量与噪音比较
从表1中看出，本发明的润滑油制冷量与性能系数均高于日本太阳牌润滑油，噪音相当。然后再在压缩机上进行了寿命强化实验，试验结果如表2所示表2本发明润滑油强化试验前后制冷量与噪音
从表2中换油前后，寿命试验前后的试验结果不难看出本发明的润滑油满足国标要求(加速寿命试验结束后制冷量下降不应超过原实测值的5％；噪声值不应超过原实测值3分贝(dB))。压缩机解剖后，观察不到缸体及活塞有任何磨损现象。表明本发明由于在基础油分子中引入了能提高润滑性，耐热抗老化性， 耐氧化性，耐水解性的碳氮杂环结构，明显的提高了润滑油的综合性能。
对于试验后的润滑油也进行了解剖分析，从外观上来看，原先色度近乎水的润滑油变为亮黄色(一般的酯类润滑油经过这样的考验后成为棕黑色)；从酸值上来看，酸值由0.03mgKOH/g变为0.06mgKOH/g(一般的酯类润滑油经过这样的考验后酸值由原先的0.12～0.18mgKOH/g上升为2～3mgKOH/g)，本发明的润滑油酸值仅提高了一倍，相比下来一般的润滑油酸值提高10倍以上。
2、本发明参照如下质量百分组成实施1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯18.01，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯 27.02，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯 55.0本发明的制造工艺与实施方式1相同，其润滑油性能与实施方式1基本相同，不同的是40℃100℃与的运动粘度都变大27mm2/s，4.6mm2/s。3、本发明参照如下质量百分组成实施1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯25.01，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯 30.02，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯 45.0本发明的制造工艺与实施方式1相同，其润滑油性能与实施方式1基本相同，不同的是40℃100℃与的运动粘度都变大25.5mm2/s，4.4mm2/s。
权利要求
1.一种四氟乙烷制冷剂用润滑油，其特征在于质量百分组成如下1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯18～271，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯 22～332，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯 40～60
2.根据权利要求1所述的四氟乙烷制冷剂用润滑油，其特征在于质量百分组成如下1，3，5-三(己酸乙酯)异氰脲酸酯22.51，3，5-三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯 27.52，2-二甲基-1，3-丙二醇双异辛酸酯 50.0
全文摘要
本发明是一种四氟乙烷制冷剂用润滑油，属于润滑剂，是为了解决耐热性差、抗老化时间短和化学组成重现性难的问题。采用耐热性和抗老化性好的异氰脲酸酯类的碳氮杂环结构单元；还采取单一的一元酸与多元醇反应，生成结构明确的三种酯类化合物基础油。三种基础油按比例组合成润滑油，其质量百分组成1，3，5－三(己酸乙酯)异氰脲酸酯18～27，1，3，5－三(异辛酸乙酯)异氰脲酸酯22～33，2，2－二甲基－1，3－丙二醇双异辛酸酯40～60。本发明主要用于制冷剂。
文档编号C10M133/00GK1583985SQ0315364
公开日2005年2月23日 申请日期2003年8月19日 优先权日2003年8月19日
发明者甘孝贤, 丘少君, 卢先明, 张志刚, 王光碧, 胡中波, 张殿红, 邢颖 申请人:西安近代化学研究所