[发明专利]加环氧植物油的氯化石蜡复合抗磨剂制备工艺

说明书

本发明涉及一种复合采用氯化石蜡和环氧植物油脂及磺酸盐防锈剂的高性能防锈极压抗磨添加剂的制备工艺。

氯化石蜡是一种曾风行一时的廉价而又有效的极压抗磨添加剂，曾经广泛应用于金属加工润滑油和汽车齿轮油等油品中。但是，氯化石蜡中一般含有42％以上的氯，遇水或摩擦产生高温时极易释放出带腐蚀性的游离氯，游离氯对金属，尤其是对铁的锈蚀十分严重。这种锈蚀过程连用最典型的最有效的磺酸钡防锈剂也难以抑制，因为磺酸盐类防锈剂只能防止潮温环境中二氧化碳和水份等引起的金属锈蚀，而不能抑制游离氯的锈蚀。所以，自六十年代美国研制成功了硫磷型极压抗磨添加剂并在世界范围内推广应用以来，氯化石蜡作为极压抗磨添加剂因其易生游离氯锈蚀的致命弱点而逐渐被淘汰。

本发明的目的就是提供一种加入环氧植物油吸收游离氯以克服氯化石蜡抗磨添加剂严重锈蚀金属这一弱点的方法，从而形成制备高性能、防锈蚀、低成本的环氧植物油氯化石蜡复合抗磨剂的工艺。

本发明的基本原理是：环氧大豆油、棉籽油、菜油等环氧植物油脂在常温或较高温度下容易吸收、固定氯化石蜡在边界润滑中因摩擦而释放出来的游离氯，并使之转化成聚醚保护膜层和氯代羟基脂肪，后者在摩擦条件下又转化为氯化铁膜层，这些膜层和氯化石蜡直接形成的氯化铁保护膜层共存在铁质摩擦面上，发挥减磨作用并避免了锈蚀，如添加少量的磺酸防锈剂则可同时防止潮湿环境的普通锈蚀，增强防锈蚀作用。

在氯化石蜡中加入了环氧植物油吸收专固定游离氯并生成具有减磨作用的氯代羟基脂肪、聚醚保护膜层的化学反应式如下：

          摩擦分解

   R-Cln——R-Cln-1+H⁺Cl^-(氯化蜡)或水解        (游离氯)

对吸收游氯前后的环氧植物油进行红外光谱测定的结果见图1和图2。由图1和图2对比可知，吸收了游离氯后如图2所示，在830至840cmm处的环氧特征峰消失，在3500cm处的羟基峰明显增大，表明环氧断键而出现了羟基团。同时在700cm处出现了氯特征峰表明氯已变成氯代物和高分子物、即氯代羟基脂肪和聚醚对加入环氯植物油前后的氯化石蜡摩擦面作xps能谱对比分析的结果如图3、图4。图3所示在添加环氧植物油前呈现出铁的多种氧化价态，其中的feooH型体表明产生了铁锈因子；然而加入环氧植物油如图4所示已找不到feooH型体，表明游离氯已被环氧植物油吸收、固定，不再存在铁锈因子，消除了由游离氯产生铁锈的隐患。但是，因为环氧植物油的作用只是吸收与固定游离氯，并不能防止普通锈蚀，所以，再在氯化石蜡中添加少量的防止普通锈蚀的磺酸盐防锈剂能进一步延长防锈周期，增强防锈效果。

对吸收了游离氯的环氯植物油的摩擦表面进行俄歇(Auger)能谱测定的结果如图5，可见摩擦表面存在明显的氯元素，表明在边界摩擦条件下又转化为氯化铁保护膜。

本发明的实施方案是按重量百分比将25％至82.5％的氯化石蜡、16.5％至75％的环氧植物油脂和1％至3％的磺酸盐防锈剂在0℃至50℃温度下搅拌混合制成；环氧植物油脂可采用环氧大豆油、棉籽油或菜油等油脂及其衍生物，其环氧值为3％至6％；磺酸盐防锈剂可采用石油碳酸钡、壬基萘磺酸钡、烷基苯磺酸钡等；氯化石蜡的含氯量一般在42％至65之间。用上述方法制取的具有防锈功能的复合抗磨添加剂可以加至各种润滑油品中，可以调配或极压齿轮油或者冷挤压加工润滑油等。

试验结果表明，在载荷条件下纯环氧植物油的摩擦系数明显高于氯化石蜡，但其吸收了游离氯后的摩擦系数显著下降到氧化石蜡的摩擦系数水准，表1显示了分别添加了50％的氯化石蜡，纯环氧大豆油、吸收了游离氯后的环氧大豆油的煤油溶液在若干不同的试验载荷下的摩擦系数值。

(表1见文后)

表1表明了环氧植物油吸收了游离氯后形成新的抗磨剂和氯化石蜡共同发挥减摩作用。

表2展示了将含氯45％的氯化石蜡、环氧棉籽油(环氧值为5％)和壬基苯磺酸钡进行不同组合下的防锈试验结果；

(表2见文后)

本发明制备的以氯化石蜡为主，加入一定比例环氧植物油及磺酸盐的复合防锈极压抗磨添加剂克服了传统的氯化石蜡极压抗磨添加剂因释放游离氯而产生的金属严重锈蚀同题，性能优良，使用方便，防锈蚀，低成本，可广泛应用为金属加工润滑油及齿轮的抗磨添加剂。

本发明制备的复合抗磨添加剂实施例如下。