[发明专利]一种有机硼复合节能抗磨剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗磨剂领域，尤其是一种有机硼复合节能抗磨剂及其制备方法。

背景技术

抗磨剂能使被保护的机械大幅度减少摩擦阻力，节约动力能源，成倍延长机械寿命。随着硫-磷齿轮油和液压油的发展，含硼添加剂开始应用于该类油品中，硼酸盐是一种新型环境友好型的极压抗磨剂。研究表明：它的极压性能、抗磨损性能、热氧化安定性能、高温抗腐蚀性能和密闭性能均优于某些其他类型的极压剂，如一般硫磷剂的耐热温度为130℃左右，而硼酸盐的耐热温度为150℃。另外，硼酸盐无毒且易降解。

硼酸盐极压抗磨剂于1974年由雪佛龙公司开始用于齿轮油，在不混入水的条件下使用，能显著地延长换油期、齿轮箱检修期且有良好的抗磨损性和抗擦伤性，并能降低摩擦系数；在同样粘度时，它比硫-磷型齿轮油节约燃料1％～3％，特别是极压性和热稳定性好，不产生腐蚀。但是，由于硼酸盐溶于水，而它又需要一定的结晶水才有最佳的极压性能，所以不能用于见水部位的润滑。有水存在时，少量水可以改变硼酸盐的结晶水含量，从而降低性能；过量水又会使硼酸盐很快消耗殆尽。通过改变有机硼化合物的分子结构，就可能在保持极压性能的条件下，改善其水解安定性。例如：US3303130、US3082169和CN1191258C报导了环状或四配体有机硼化合物，其水解安定性有一定的改善，需要一种使反应更加合理、易于操作、便于工业化生产的效果良好的节能抗磨剂。

发明内容

本发明是克服现有技术的不足，提供一种有机硼复合节能抗磨剂及其制备方法，所制的有机硼复合节能抗磨剂克服了硼酸盐怕水的缺点并能通过吸附在摩擦表面上形成具有弹性并且粘附力很强的硼化复合膜而起到减磨抗磨作用，而且所采用的制备方法简单易操作，便于工业化生产。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

该有机硼复合节能抗磨剂的组分和重量百分比为：

有机硼：        40～80％；

石油磺酸钡：    5～15％；

硼化异丁烯：    10～30％；

硫化异丁烯经：    5～15％。

而且，所述的石油磺酸钡可用二壬基萘磺酸钡替代。

而且，所述的有机硼由二烷基二硫化磷酸氧化硼和二烷基二硫化磷酸二聚物组成，它们的结构式分别为：

其中R₁为异丙基或正丁基或异丁基或仲戊基或仲乙基或仲辛基或异辛基；R₂为仲戊基或仲乙基或仲辛基或异辛基；R₁与R₂当量比为1∶1～1.2。

该有机硼复合节能抗磨剂的制备方法包括以下步骤：

(1)硫磷化反应：将五硫化二磷与一种或两种单羟基醇，按1∶4～4.8摩尔比混合，在90±2℃条件下，恒温反应3～5h，生成二烷基二硫化磷酸，其分子式为(R₁O)(R₂O)PSSH，反应过程中产生的H₂S气体用NaOH溶液吸收，生成的Na₂S和NaHS收集备用；

(2)硼化反应：将硼酸或硼酐加入水及反应促进剂，反应促进剂及水按体积比为1∶0.1～0.5混合后，升温至55～65℃，再按0.5～1∶1∶1的当量比加入上述Na₂S和NaHS混合物搅拌15～25min，温度降至低于40～50℃，再加入硼酸或硼酐摩尔量0.5倍的硫酸或盐酸进行反应，15～25min后再按硼酸或硼酐的当量比1.5～2.0∶1加入上述二烷基二硫化磷酸，在75～100℃反应4～6h生成二烷基二硫化磷酸二聚物和二烷基二硫化磷酸氧化硼，在50～70℃条件下分去水相，按1∶1～1.5的体积比搅拌下加入石油醚稀释后再次分水，再水洗二次，再经蒸馏将溶剂、未反应醇、反应促进剂和残余水蒸出；

(3)混合调制：将上述反应物二烷基二硫化磷酸二聚物和二烷基二硫化磷酸氧化硼混合物40～80％与石油磺酸钡或二壬基萘磺酸钡5～15％、硼化异丁烯10～30％、硫化异丁烯5～15％于50～70℃条件下搅拌30～60min即制得有机硼复合节能抗磨剂。

而且，所述的单羟基醇以C₄～C₈伯醇或仲醇为最佳，可以是一种或二种醇，且其醇之间的摩尔比为1∶1.0～2.0。

而且，所述的反应促进剂为C₁～C₅的低级醇，如乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇。

而且，所述的硫磷化反应和硼化反应在通入N₂保护条件下反应。