[发明专利]一种冷冻机油组合物

说明书

技术领域

本发明属于冷冻机油领域，提供一种热稳定性能优良的冷冻机油组合物，主要用于以R600a、R290等烃类碳氢制冷剂的压缩机的润滑。

背景技术

压缩式制冷系统的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压缩、冷凝器散热液化，再重新气化，如此循环往复。压缩机是这种制冷系统的关键，冷冻机油在压缩机内起润滑、散热、密封和防腐等作用，对制冷系统效率的发挥及压缩机的寿命有着显著影响，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。

如今，对于日趋恶劣的环境，制冷行业对于冷媒的选择越来越倾向于环保型烃类制冷剂（也称碳氢制冷剂），之前广泛使用的氯氟烃制冷剂如二氯二氟甲烷（R12）和氯二氟甲烷（R22）由于对大气臭氧层具有破坏作用，现已逐步被淘汰，而HFC类（氢氟烃）制冷剂虽然对臭氧层没有危害，但仍然具有显著的全球温室可能性，所以，目前只是作为过渡制冷剂使用。相比之下，对臭氧层无危害、无温室效应的烃类制冷剂将成为今后制冷行业冷媒的首选。

对于使用烃类制冷剂的制冷系统来说，目前已有的技术解决方法是使用环烷基油、聚α烯烃或烷基苯等作为冷冻机油组合物的主要成分。在这些冷冻机油组合物中，环烷基油的优点是低温性能好，与烃类制冷剂相容性出色，但是它的粘温性能差，低粘度油闪点偏低，而且环烷基油资源非常少，使其持续广泛运用受到限制；聚α烯烃是合成油，综合性能优于环烷基矿物油，但聚α烯烃与极性添加剂的互溶性一般，在制冷系统可能会发生添加剂析出而造成循环系统堵塞或影响制冷剂传热效率；烷基苯作为合成油用于烃类制冷系统比较合适，在CN101228255A专利中公开的冷冻机油组合物是使用至少80wt%分子量为120~288的烷基苯且在40℃的温度下粘度约为3.0~7.0mm²/s的烷基苯油作为基础油，并含有8wt%的添加剂组合物。该冷冻机油组合物低温性能出色，与烃制冷剂、添加剂相容性好，但是烷基苯高温稳定性和抗氧化性不如聚α烯烃，在持续高温高压工况下容易分解产生焦炭物或酸性物质，这对于制冷系统是不利的。即便通过添加适量抗氧化辅助增强油品抗氧化性能，但这只能维持一定时间，当抗氧化剂失效后，该冷冻机油会迅速氧化变质，无法长期使用。

在冷冻机油组合物中，油品的高温稳定性和抗氧化性主要取决于基础油的选择。制冷压缩机在长期高温高压运转情况下，油品变质加速，如在压缩机的排气阀处因氧化产生积碳影响压缩机气密性，油裂变产生酸性物质导致阀片或活塞腐蚀等等，这些不利影响有损于制冷系统的完整性和效率。而目前现有的公开专利和文献上还没有较好的方案来解决这些问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温稳定性和抗氧化性能出色的冷冻机油组合物，所述组合物适用于碳氢工质制冷剂的冷冻压缩系统润滑，例如由R600a和/或R290组成的制冷剂工质，所述组合物在高低温（-40~120℃）操作温度下能长期运用于制冷系统中。该冷冻机油组合物具有出色的低温性能和制冷剂相容性，并且提供足够的润滑，保持压缩机高效率且长期稳定的工作。

本发明提供的冷冻机油组合物，适用于碳氢工质制冷系统的润滑。所述冷冻机油组合物由含量为80~99.5wt%的烷基萘基础油和0.5~20wt%的改善油品性能的添加剂组成。其中，烷基萘基础油由通式（1）表示。所述冷冻机油组合物的40℃下运动粘度为2~100mm²/s。

  …（1）

其中，R可以为氢原子或烷基。

本发明的烷基萘基础油分子量优选在200~500范围内。烷基萘的生产目前众所周知的的方法是萘或取代萘与烯烃、卤化物或醇的Friedel-Craft烷基化，优选萘与烯烃Friedel-Craft烷基化获得的烷基萘。当萘与长链烯烃烷基化时，可能产生单烷基萘、二烷基萘、三烷基萘和（或）其它多烷基萘，考虑到烷基萘的稳定性和抗氧化性能，能长期用于制冷系统中，优选选择含有1~4个取代烷基的烷基萘，其中每个烷基基团含有的碳原子总量为1~20，最优选选择含有1~2个烷基的烷基萘，即单烷基萘、二烷基萘或其混合物，其中每个取代烷基基团含有的碳原子总量最优选为5~15。

对于通式（1）中的烷基萘，R取代烷基的可以是直链或者是支链，这些烷基实例有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基，其中，这些烷基还包括它的同分异构体。