高粘合成酯润滑剂基础油料掺合物的制作方法

专利名称：：高粘合成酯润滑剂基础油料掺合物的制作方法高粘合成酯润滑剂基础油料#^物发明背景本发明涉及合成的多元醇酯润滑剂基础油料，更特别涉及适用于压缩机和制冷系统中的、高粘合成酯润滑剂基础油料与常规多元醇酯基础油料的交叉M物。公知的是，含氯氟烃之前用作气溶胶中的推进剂和用作冷冻液，但由于它们对地球臭氧层的不利影响而不再使用。消除含氯氟烃的使用的努力引起了替代性流体(它们是高度或完全氟化的烃)的开发。可用冷冻液通常包括次要量的润滑剂。通常，冷冻液包括大约5至15或20重量份的润滑剂，余量为碳氟化合物。在含氯氟烃体系中，润滑剂通常为与含氯氟烃充分混溶的矿物油。但是，这类润滑剂与高度或完全氟化的烃(例如l,l，l，2-四氟乙烷，常被称作HFC-134a)和其它无氯的碳氟化合物不混溶，前述无氯的碳氟化合物包括具有1至3个碳原子、优选具有l至2个碳原子的氢氟烃(HFC)，例如二氟曱烷(HFC-32)、三氟甲烷(HFC-23)、五氟乙烷(HFC-125)、1,1,2，2國四氟乙烷(HFC-134)、1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)和l，l-二氟乙烷(HFC-152a)。尽管HFCs与矿物油不混溶，但多羟基化合物的某些羧酸酯，也称作多元醇酯或POEs，与高度或完全氟化的流体完全混溶。多元醇酯润滑剂是通过某些多元醇，例如季戊四醇、新戊二醇和三曱基丙醇，与含有大约4至10个碳原子的直链或支链单羧酸的缩合而制备的。为了改进混溶性，羧酸混合物通常包括30-85摩尔％的3，5,5-三甲基己酸(iso-C-9)。但是，最近的时局限制了iso-C-9的可供性。Iso-C-9的这种短缺使得使用iso-C-9制造多元醇酯是困难和/或昂贵的。因此，希望提供基于两种或多种基础油料的交叉掺合物的、粘度为ISO68至220的、与HFCs混溶的合成酯润滑剂基础油料。该#物由高粘合成基础油料与常规多元醇酯基础油料构成，所述高粘合成基础油料通过新戊基多元醇与直链和支链单羧酸的缩合而形成，其中在羧酸混合物中几乎或完全不使用iso-C-9。该交叉掺合物尽管有限地使用iso-C-9,也仍与HFCs混溶，并在iso-C-9的供应受到限制时提供经济的基础油料。发明概要本发明的目的是在羧l应混合物中极少或不使用iso-C-9的情况下制造多种与HFCs混溶的多元醇酯润滑剂。本发明的另一目的是提供用于空调和制冷系统的润滑剂基础油料。本发明的另一目的是提供在有限使用iso-C-9羧酸的情况下制造与HFC制冷剂充分混溶的合成酯基础油料的经济的方法。本发明的另一目的是提供在有限使用iso-C-9羧酸的情况下与HCF制冷剂充分混溶的合成酯基础油料，其表现出优异的抗磨性并提高了压缩机效率。根据本发明，提供了适合与多种HFC冷冻液一起使用的合成酯润滑剂交叉掺合物。申请人已经发现，i)粘度不定的常规多元醇酯基础油料与ii)几乎或完全不用iso-C-9而形成的iso120至140高粘基础油料的交叉掺合物提供了与HFC冷冻液混溶、并表现出优异的抗磨损性的多种高粘和低粘多元醇酯基础油料。发明详述在下列解释性而非限制性的描述中列出了具体细节，以提供了对本发明的充分理解。但是，本领域技术人员明白，本发明可以以脱离这些具体细节的其它实施方案实施。省略了对公知方法、酸及其制造方法的详述，以便不会淡化对本发明的描述。交叉#物材料本发明的合成酯基础油料掺合物包含a)某些高粘合成酯基础油料与b)常规的合成酯基础油料的交叉掺合物。高粘多元醇酯所述高粘多元醇酯J^出油料是通过新戊基多元醇与直链和支链单羧酸混合物在羟基过量的情况下的缩合而形成的，其中在羧酸混合物中几乎或完全不使用iso-C-9。美国专利6,744,093中公开了制造这类高粘合成酯基础油料的方法，该专利经此引用并入本文。在一个实施方案中，高粘基础油料是构成两步法的反应产物的酯的掺合物。在初始步骤中，在相对于羧基过量的羟基存在下，并在酸催化剂存在下，使具有8至10个碳原子的新戊基多元醇与直链C4-do酸和/或支链C5-C1()酸的酸或酸混合物反应，以形成偏聚新戊基多元醇酯混合物。鞋基的过量对于促进偏酯的聚合是必要的，酸或酸混合物与多元醇的摩尔比可以根据所需反应速率、缩合程度和基础油料的最终所需粘度而变。当从反应容器中除去预期反应水以产生具有所需粘度的产品后，使所得偏聚新戊基多元醇酯与过量酸或酸混合物(其可以与初始步骤中所用的酸混合物不同或相同)反应，以产生高粘酯产物。更特别地，本发明交叉掺合物中所用的高粘多元醇酯具有iso120至140的粘度，并根据上述方法和在，093专利中所述的方法，使季戊四醇和二季戊四醇的掺合物与选自C5、iso-C5、C7、己酸、iS0-C9和C9单羧酸中一种或多种的羧酸的掺合物反应而制造。在一个实施方案中，isol20至140高粘多元醇酯是使季戊四醇和二季戊四醇的60/40务^物与选自nCs、iso-C5、nC7、己酸和<:9中一种或多种的羧酸在羟勤目对于氛基过量的情况下反应而制造的。即使不使用iso-C9作为羧酸的一种，在-38。C至80。C,粘度为isol20至isol40的高密度多元醇酯也提供了与制冷剂R134a的充足混溶性。常规多元醇酯本文所用的常规多元醇酯基础油料是指通过新戊基多元醇与所选直链和支链单羧酸的标准缩合反应制成的合成酯基础油料。本发明的常规酯基础油料是通过多元醇与羧酸的常规缩合反应制成的多元醇酯基润滑剂。常规多元醇酯基础油料具有iso20至iso350的粘度范围，并可获自许多来源，包括CastrolIndustrialNorthAmericaInc.Warrenville，IL(以Icematic为商标)、Cognis(以Evergreen为商标名)、UniqemaCorporationRL系列、POEs的CPI，sSolest商标、MobilEALArctic、JEC和NipponOil。润滑油组合物可以在交叉掺合物中加入多种添加剂，以制造完全#^的制冷润滑剂。这些添加剂包括抗氧化剂、抗磨损添加剂和金属减活化剂。抗氧化剂完全掺合的制冷润滑剂可以含有大约0.01重量％至1重量％、或大约0.05重量％至0.5重量％、或大约0.10重量％至大约0.20重量％的一种或多种抗氧化剂。抗氧化剂降低了润滑油在使用中变质的可能。这种变质可以通过油粘度增大、通过氧化产物(例如酸、淤渣和在金属表面上的漆状沉积物)表现出来。在一个实施方案中，使用0.10重量％BHT。抗磨剂完全#^的制冷润滑剂还可以含有大约0.0075重量％至3重量％、或大约0.01重量％至大约2重量％、或大约0.06重量％至大约1重量％的一种或多种抗磨剂。抗磨剂如它们的名称所示，减少了金属部件的磨损。制冷润滑剂中常用的抗磨剂包括可获自RTVanderbilt的Vanlube672，和磷酸三甲苯酯(TCP)抗磨添加剂。金属减活化剂完全#^的制冷润滑剂还可以含有大约0.001重量％至0.1重量％、或大约0.0075重量％至大约0.05重量％的一种或多种金属减活化剂，例如甲基苯并三唑(可获自CibaSpecialtyChemicals,商品名IrgametTTZ)和癸二酸緩蚀剂。在一个实施方案中，使用0.01重量％的曱基苯并三唑(TTZ)。其它添加剂其它添加剂包括酸阻断剂，例如Texaco，sCaduraE-IO。掺合条件通过将粘度为iso120至iso140的高粘多元醇酯与粘度级为iso20至iso350的常规多元醇酯掺合，实现所需的最终粘度，从而制造本发明的交叉掺合物。所述高粘和常规多元醇酯与所选添加剂(如果有的话)在蒸汽夹套的不锈钢釜中在120。C至180。C的温度范围參^大约24小时。通过根据下列交叉#^物图表#^,实现交叉#^物的所需粘度级。交叉*物iso32交叉#物iso68交叉摻合物iso120交叉#^物iso220交叉*物高粘POE15重量％iso12073重量％iso120100重量％iso12060重量％iso120常规POE85重量％iso2027重量％iso20—40重量％iso350实施例实施例仅是示例性的，而不是要限制本发明的范围。实施例I与134a混溶的高密度多元醇酯下列实施例表明，只有根据，093专利制成的某些高粘多元醇酯才与R134a混溶。使用，093制成的组合物<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>数据表明，只有粘度范围为iso120至iso140的高粘多元醇酯才与R134a混溶。因此，应该用此范围内的高粘多元醇酯制造交叉掺合物。实施例II交叉参合物<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>VG120=可获自HatcoCorporation的iso120高粘级SW20=可获自CastrolIndustrialNorthAmerica的iso20POESW68=可获自CastrolIndustrialNorthAmerica的iso68POESW220=可获自CastrolIndustrialNorthAmerica的iso220POESW350=可获自CastrolIndustrialNorthAmerica的iso350POE实施例III磨损数据根据ASTMD2670FalexPin和VeeBlocky试验测试交叉掺合物的磨损性质。FalexPin&VeeBlock试验评测了润滑剂的极压性质或磨损特性。该机器使试验销相对于两个静止的Vee块以290rpm旋转。通过棘轮机构对Vee块施加载荷，并将试样浸在交叉掺合物润滑剂中，同时在润滑剂中鼓入R-134a制冷剂。最初5分钟磨合期施加2501b载荷，在30分钟试验期间施加4001b载荷。测量磨损并表示为棘轮机构为了在试验时间内保持指定的恒定载荷而前进的齿数。交叉掺合物的结果列在表III中。表III三次运行的FalexPin和VeeBlock磨损数据平均值<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1.多元醇酯润滑剂基础油料，包含粘度为大约iso120至iso140的高粘多元醇酯基础油料与具有特定粘度的常规多元醇酯基础油料的交叉掺合物，所述高粘多元醇酯基础油料与常规多元醇酯基础油料的比率可实现所需的交叉掺合物粘度。2.权利要求1的多元醇酯基础油料，其中15重量％的高粘^5出油料与85重量％的iso20常规基础油料#^,获得粘度为iso32的交叉#^物。3.权利要求1的多元醇酯基础油料，其中73重量％的高粘基础油料与27重量％的iso20常规基础油料#^，获得粘度为iso68的交叉*物。4.权利要求1的多元醇酯基础油料，其中60重量％的高粘基础油料与40重量％的iso350常规基础油料#^,获得粘度为iso220的交叉*物。全文摘要由粘度为大约iso120至140的高粘合成酯基础油料和粘度不定的常规合成酯基础油料制造合成酯基础油料的交叉掺合物，从而形成粘度为iso68至iso220的基础油料。在最小限度使用i-C₉羧酸形成酯的情况下，由这些交叉掺合物形成的润滑剂具有与HFC冷冻液的充足混溶性。文档编号C10N40/30GK101248164SQ200680027006公开日2008年8月20日申请日期2006年7月27日优先权日2005年7月27日发明者G·普西拉斯申请人:卢布里佐尔公司