[发明专利]一种冷冻机油组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种冷冻机油组合物及其制备方法。

背景技术

压缩式制冷系统由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等构成，工作原理是利用制冷剂气化挥发时，吸收周围介质的热量，使温度降低进行冷却，然后通过压缩机将制冷剂复原为液体，再重新气化，如此循环往复。这种制冷系统大量用于冰箱、空调等家用电器，冷库、冷藏室等工业设备和陈列柜、饮料、冰淇淋机等商用设备。压缩机是这种制冷系统的心脏，而在压缩机内起润滑、散热、密封和防腐等作用的冷冻机油则对压缩机和制冷系统的性能发挥及寿命有着十分重要的影响，尤其是对压缩制冷系统的节能与否关系密切，因此选择性能优异的冷冻机油对压缩制冷系统来说是十分重要的。

过去，压缩式制冷系统一般采用氟里昂，包括二氯二氟甲烷(R12)、一氟三氯甲烷(R11)、二氟一氯甲烷(R22)等作制冷剂。但是，氟里昂物质中的氯原子会与臭氧发生连锁反应，对地球表面的臭氧层造成严重的破坏，使得南北极区出现臭氧空洞。众所周知，没有臭氧层，太阳紫外线将直射地球从而导致人类患皮肤癌的几率增加和有益微生物死亡等环境问题。为了保护与人类生活密切相关的大气臭氧层，世界各国政府于1987年签订了蒙特利尔议定书、1992年签发了里约热内卢宣言，共同制订了限制和禁止氟里昂物质生产和使用的时间表。我国从2005年开始全面禁用R12制冷剂。

为了配合限制和禁用氟里昂物质的规定，从上个世纪90年代开始，世界各国对不含氯的新型制冷剂和与之配套的冷冻机油进行了大量研究。美国杜邦公司率先开发出了无氯制冷剂四氟乙烷(R134A)，该制冷剂不破坏臭氧层，且主要性能与R12十分接近，因此得到了广泛应用。但是后来发现，R134A的温室效应指数太高；另外该制冷剂对制冷系统的要求十分苛刻，使其使用面受到了很大限制。低分子烃制冷剂如R600A由于具有不破坏臭氧层、温室效应指数小、能效比高而且又不会产生环境问题的优点，因此备受青睐，近期得到了广泛推广，目前已成为替代制冷剂的主流。不同的制冷剂与冷冻机油有不同的溶解性和稳定性，因此，必须选择与R600A制冷剂有良好溶解性和稳定性的冷冻机油。

冷冻机油一般包括基础油和各种用于改善冷冻机油其它性能的添加剂，如润滑剂、减摩剂、抗氧剂、抗腐蚀剂、抗泡剂。冷冻机油的主要性能如流变性、粘温性能、低温流动性、闪点、倾点以及与制冷剂的互溶性等都是由基础油的性质决定的。因此，冷冻机油的选择主要集中在基础油的选择上。R600A是一种轻烃，根据相似相溶原理，烃类油与R600A具有良好的互溶性。作为R600A制冷剂的冷冻机油，日本特许公开公报平JP 10-130685建议用环烷烃矿油和深度脱蜡的石蜡基矿油、支链烷基苯、聚醚、酯类油和氟油等合成油作基础油。但是，聚醚、酯类油和氟油等合成油的价格高，而且与R600A中的溶解性不够好；深度脱蜡的石蜡基矿油的低温流动性差；深度脱蜡或加氢异构脱蜡的环烷基油以及支链烷基苯虽具有优良的低温性能和良好的与R600A的溶解性，但其粘度指数和闪点较低、润滑性能较差，不利于低粘度油品的减摩、节能。

CN 1470626A公开了一种冷冻机油组合物，该冷冻机油组合物利用气相色谱法的蒸馏实验方法测得沸点在300℃以下的馏分占5-35重量％，沸点在500℃以上的馏分占5-35重量％，且利用相同的方法，测得馏出温度在250℃以上的占20％，n-d-M环分析的％C_p在35％以上、含氮量在10ppm以下、流动点在-20℃以下、40℃粘度为7-150平方毫米/秒。该油虽然有较好的抗磨性能和抑制在压缩机排气阀处生成油泥的优点，但本领域技术人员知道，300℃以下的馏分其实是一种柴油馏分，因此该方法其实是通过加入柴油以降低冷冻机油组合物的粘度，而加入柴油无疑导致了冷冻机油组合物闪点太低、安全性差。而且当柴油挥发后或者含量降低后，剩余的馏分尤其是沸点在500℃以上的馏分的粘度非常高，导致能耗较高。另外，这种冷冻机油组合物还存在与R600A的相溶性差、低温流动性差的缺点。