[其他]齿轮油磷氮抗磨剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于齿轮油抗磨剂-酸性磷酸酯胺盐及其制备方法和应用。

在各种重负荷齿轮传动的润滑油中，齿轮油必须具备高扭矩低速承载性能和高速冲击抗擦伤性能。并要有优良的防锈性、抗腐蚀性、抗乳化性和抗氧化性。这就要通过添加各种添加剂来解决。满足高扭矩低速承载性能的抗磨剂通常为含磷化合物，如亚磷酸酯、磷酸酯或硫代磷酸脂的盐类。但是，亚磷酸脂、磷酸脂和硫代磷酸脂的盐类，防锈性、抗腐蚀性、抗乳化性和抗氧化性不能满足要求。

酸性磷酸酯胺盐用作工业齿轮油和汽车双曲线齿轮油抗磨剂，除了具有优越的极压和抗磨损性外，还有优良的防锈性、抗腐蚀性、抗乳化性和抗氧化性。但是，它做为齿轮油抗磨剂的准确制备工艺、性质及其应用技术尚未公布。

本发明目的是为汽车齿轮油和工业齿轮油提供一种磷氮抗磨剂，使加有磷氮抗磨剂再复合硫化烯烃等添加剂的汽车齿轮油和工业齿轮油的质量，可以分别达到API使用分类的GLI-5水平和U.S.Steel规格要求。

本发明酸性磷酸酯胺盐的制备方法为：

用单烃基化合物（Ⅰ）和五氧化二磷（Ⅱ）在溶剂存在下反应得到酸性磷酸酯（Ⅲ）和（Ⅳ）。再用（Ⅲ）和（Ⅳ）与胺类化合物（Ⅴ）反应生成酸性磷酸酯胺盐（Ⅵ）和（Ⅶ）。由于酸性磷酸酯为（Ⅲ）和（Ⅳ）的混合物，它们的胺盐就成了（Ⅵ）和（Ⅶ）的混合物，比例大约是各占50%，反应过程如下式所示：

A·成酯反应

B·成盐反应

式中X＝C₄-C₂₀烷基或烷芳基，Y＝C₄-C₂₀烷基或酰基

，R＝C₄-C₂₀，n＝1-3。

采用3摩尔C₄-C₂₀（最好是C₈-C₁₂）醇或侧链为C₄-C₂₀（最好是C₃-C₁₅）烷基酚和1摩尔五氧化二磷在苯、甲苯或溶剂汽油存在下进行成酯反应，反应温度-20-100℃，最好是20-90℃。生成的酸性磷酸酯和1-3摩尔的C₄-C₂₀（最好是C₁₂-C₁₈）伯胺或酰胺在苯、甲苯或溶剂汽油存在下进行成盐反应，反应温度-20-100℃，最好是20-90℃。反应时间均为0.5-3小时。反应产物经过蒸馏拔去溶剂后过滤得到酸性磷酸酯胺盐产品。产品的磷与氮元素含量之比为1-5∶1。

令人特别感兴趣的是本发明产品以0.1-2%（重）加到溶剂精制矿物油中，再添加硫化烯烃等添加剂可制得附合美国齿轮制造者协会AGMA250.04和美国钢铁公司U.S.S224规格要求的极压工业齿轮油和GL-5水平的双曲线齿轮油。它们具有良好的极压性、抗磨损性、防锈性、抗乳化性、抗腐蚀性和抗氧化性。当本发明产品以0.1-2%（重）和少量其它添加剂加到溶剂精制矿物油中时，可制得性能优越的液压油、液压导轨油和导轨油。

例1

向安装有温度计、回流冷凝器、密封搅拌器和滴液漏斗的1000毫升四口瓶加119.6gP₂O₅和216.1g苯，在＜30℃搅拌下滴加312.5g2-乙基己醇，然后回流反应1小时，在室温下过滤得到酸性磷酸酯中间产品。向安装有上述附加设备的2000毫升四口瓶加431.2g十八胺和431.2g苯，在＜30℃搅拌下滴加第一步中间产品。然后回流反应1小时，再进行蒸馏拔去溶剂，趁热过滤，得到820g异辛基酸性磷酸酯十八胺盐。产品P%（重）＝5.8，N%（重）＝2.3。

例2

用例1的仪器和方法，但在第二步反应中用539g十八胺和539g苯。得到915g酸性磷酸酯十八胺盐产品，P%（重）＝5.14，N%（重）＝2.59。

例3