[发明专利]合成酯润滑油基础油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种合成润滑油基础油及其制备方法，具体地说，是一种合成酯润滑油基础油及其制备方法。

背景技术

合成酯类润滑油适用于航空涡轮发动机。为使得酯类润滑油适用于涡轮发动机，润滑油需具备一定的物理性质，如满足MIL-L-23699F规范的性能指标。MIL-L-23699F规范要求润滑油100℃粘度为4.9～5.4mm²/s，-40℃粘度小于13000mm²/s，倾点不高于-54℃。

通常，航空涡轮发动机润滑油使用的酯类基础油，是新戊基多元醇和一元脂肪酸的酯化产物，所述的多元醇为季戊四醇酯和双季戊四醇酯的混合物、三羟甲基丙烷酯和季戊四醇酯的混合物、或者三羟甲基丙烷和双季戊四醇酯的混合物。通常认为酯化反应中加入双季戊四醇是必须的，目的是提供基础油所需要的粘度。

USP3694382公开了一种合成酯润滑油，为三羟甲基丙烷脂肪单羧酸酯和二季戊四醇脂肪单羧酸酯的混合物，该润滑油具有较高的粘度指数。

USP4826633公开了一种单季戊四醇和三羟甲基丙烷混合脂肪酸酯制得的合成润滑油基础油，合成酯所用的酸包含C₅～C₁₀的直链酸和C₇～C₉的异构酸。为保证基础油具有可接受的粘度和倾点性质，采用异壬酸来提高基础油的粘度，以弥补取消二季戊四醇对合成酯的粘度带来的影响，但基础油的粘度指数和基础油的密度明显降低。用该基础油调制的润滑油形成热沉积的倾向更低。

USP5503761将技术级季戊四醇和C₅～C₁₀一元混合脂肪酸进行酯化反应合成酯类基础油。混合酸包括5～20mol％的反应氢≤6的C₈～C₁₀的酸；50～65mol％的反应氢≤6的C₅～C₇的酸；至少15mol％的反应氢＞6的C₆～C₁₀的酸。得到的酯混合物的总反应氢≤6/100g，99℃动力学粘度≥4.6mm²/s，-40℃粘度＜12000mm²/s，倾点-54℃或更低。该专利仍需要一定含量的3，5，5-三甲基己酸，用来提高基础油粘度，这使得基础油倾点较高，粘度指数较低，在保证酯的低温性能的前提下，无法得到较高粘度的基础油。

EP1323815A、USP68847612B₂公开了一种润滑油组分，包括一种多羟基酯，酯的羟基酸部分包括2～40mol％的芳基羧酸、60～98mol％的C_5～20的脂肪酸，酯的醇部分包括选自新戊基乙二醇、2，2-二羟甲基丁烷、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、单季戊四醇、技术级季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、乙烯基乙二醇和丙烯基乙二醇的脂肪多元醇和多烷烯基乙二醇。得到的基础油用各种类型的添加剂调配后制得的润滑油，具有较高的耐高温性能，可用于航空涡轮发动机，但芳基羧酸和异壬酸的引入使得基础油粘度指数明显降低。

US2004092411A₁制备了具有高温稳定性的基础油，由季戊四醇和C₂～C₁₀脂肪酸酯化反应而得，其中，1)C₅～C₁₀酸占总酸的95～80mol％；2)C₂～C₄酸占总酸的5～20mol％。该基础油用于航空发动机润滑油具有高的抗沉积性能和抗氧化性，但粘度指数太低，最高只有124。此外，实例提供的基础油粘度偏低，需要增加3，5，5-三甲基己酸含量才能进一步提高粘度，如此则导致基础油的粘度指数进一步下降。

粘度是润滑油最重要的物理性能指标，用于航空涡轮发动机的润滑油首先需要特定的粘度，如MIL-L-23699F规范的粘度指标为4.9～5.4mm²/s，以保证对发动机的润滑性能。此外，润滑油还需要较高的粘度指数，提高润滑油的粘温性能，保证发动机高温和低温工况下粘度的稳定性，以保证润滑性能；基础油还需要低的倾点，保证润滑油的低温流动性；就润滑油的密度而言，较高的密度显然有利于润滑油油箱的体积减小，这对于航空涡轮发动机而言是非常有益的。