[发明专利]桐油基水性极压润滑添加剂及其制备方法

说明书

桐油基水性极压润滑添加剂及其制备方法，按比例，由以下步骤制得：将桐油与二乙醇胺在碱性催化剂作用下发生酰胺化反应，萃取提纯后制得桐油基脂肪酰胺；在酸性催化剂作用下，桐油基脂肪酰胺与硼酸在惰性有机溶剂中作用，发生酯化反应，制得桐油基硼酸酯；桐油基硼酸酯在酸性催化剂作用下，与聚乙二醇单甲醚在惰性有机溶剂中进行酯化反应，产物减压蒸出惰性有机溶剂，制得桐油基水性极压润滑添加剂。本发明的桐油基水性极压润滑添加剂兼有水解稳定性、润滑、环保和极压抗磨多重效果，具有反应条件温和、工艺简单的特点。

技术领域

本发明属于润滑添加剂技术领域，具体涉及一种水解稳定的桐油基水性极压润滑添加剂及其制备方法。

背景技术

传统的石油基润滑剂虽然可以有效地控制摩擦磨损提高机械运行效率，降低摩擦副的磨损率，但其存在成本高、导热系数低、可燃性高、燃点低等缺点限制了其应用，而且直接排放或泄漏会造成严重的生态和环境破坏，与可持续发展的理念相悖。随着工业的发展、社会的进步和人们环保意识的提高，相比于石油基润滑剂，水基润滑剂因其具有成本低、冷却能力强、耐火、导热性好、环境友好等优势而受到越来越多的关注并呈现逐渐取代石油基润滑剂的趋势。虽然水基润滑剂符合可持续发展的要求，但是其存在粘度低、表面张力高、承载力低、易腐蚀等缺点，所以需要选取性能优异的添加剂来满足使用要求。植物油在自然界中具有可生物降解性和润滑有效性，将其作为基础油并将亲水基团和极压元素硼、氮引入到分子结构中，制备具有水溶性、水解稳定性、润滑性和极压性等植物油基水性极压润滑添加剂符合当今环保和使用要求。

利用来源丰富、可再生的桐油的特殊结构特点，将亲水基团和硼、氮等极压元素引入到分子结构中，制备桐油基极压水性润滑添加剂，并用于绿色润滑油。由于缺电子的硼元素导致含硼类添加剂在水中极易水解，分解产生硼酸等小分子酸，造成添加剂极压润滑性能下降和腐蚀有色金属的问题，本发明将硼和氮元素以配位环状结构方式引入到桐油分子结构中，制得水解稳定的桐油基水性极压润滑添加剂。

发明内容

解决的技术问题：为了解决传统润滑添加剂原料不环保、耐磨性差、水解稳定性差等问题，本发明提供了一种具有优异水解稳定性的桐油基水性极压润滑添加剂及其制备方法，兼具环保、抗磨、水解稳定的多重效果。

技术方案：一种桐油基水性极压润滑添加剂的制备方法，按比例，由以下步骤制得:第一步，90～120℃，在占桐油与二乙醇胺总质量0.05～1％的碱性催化剂作用下，1mol桐油与3mol二乙醇胺进行酰胺化反应2～5h；将产物加入饱和氯化钠水溶液和四氯化碳中，静置分层，去除未反应完全的二乙醇胺和副产物丙三醇，减压旋转蒸发后即得桐油基脂肪酰胺；第二步，90～110℃，在占桐油基脂肪酰胺与硼酸总质量0.05～1％的酸性催化剂作用下，1mol桐油基脂肪酰胺与1mol硼酸在惰性有机溶剂中进行酯化反应3～6h；减压旋转蒸发后即得桐油基硼酸酯；第三步，90～110℃，在占桐油基硼酸酯与聚乙二醇单甲醚总质量0.05～1％的酸性催化剂作用下，1mol桐油基硼酸酯与1mol聚乙二醇单甲醚在惰性有机溶剂中进行酯化反应3～6h；减压旋转蒸发后即得桐油基硼氮配位环状结构润滑添加剂；环状结构增加了硼原子周围的空间位阻，从而阻碍了水分子的进攻，且硼、氮产生配位作用可使原本缺电子的硼，不易被亲核试剂(如水分子)攻击水解，提高了硼酸酯的水解稳定性。其结构式与常规硼酸酯对比如下：(式1常规硼酸酯，其中R为烃基或脂肪链)，(式2硼氮配位环状结构，其中R₁,R₂为脂肪链)；第四步，室温条件下，将第三步所得桐油基硼氮配位环状结构润滑添加剂溶于水中，制得桐油基水性极压润滑添加剂。

优选的，第一步中所用的碱性催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾或甲醇钠。

优选的，第二步中所用的酸性催化剂是浓硫酸、苯磺酸或对甲苯磺酸。

优选的，第三步中所用的聚乙二醇单甲醚分子量为750、1000或1200。

优选的，第二步和第三步中所用的惰性有机溶剂为甲苯、二甲苯或环己烷。