一种无硫磷型有机摩擦改进剂及其制备方法
阅读：846发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种无硫磷型有机摩擦改进剂及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 润滑油 添加剂技术领域，具体为一种无硫磷型有机摩擦改进剂及其制备方法，所述摩擦改进剂为一种胺类化合物，是以有机胺为反应底物，以二氯甲烷作 溶剂 ，在三乙胺的作用下，由长链脂肪酰氯与所述有机胺反应成酰胺，再进一步由氢化 铝 锂还原得到的；有机摩擦改进剂结构中的氮 原子 上具有孤对 电子 ，在金属表面形成有序的分子 吸附 膜，减少金属 摩擦副 表面的摩擦和磨损；改善润滑油的抗摩擦性能，同时是一种环保型不含硫磷、且无灰的添加剂，合成路线简单，收率可观，减摩效果明显。，下面是一种无硫磷型有机摩擦改进剂及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种无硫磷型有机摩擦改进剂，其特征在于，所述摩擦改进剂为胺类化合物，所述胺类化合物包括以下结构式为Ι～VIII的任意一项：
其中，结构式中的R选自为氢原子或C8、C10、C12、C18的直链烷基的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种无硫磷型有机摩擦改进剂，其特征在于，所述摩擦改进剂的添加量为基础油重量的0.2-3％。
3.根据权利要求2所述的一种无硫磷型有机摩擦改进剂，其特征在于，所述摩擦改进剂的添加量为基础油重量的0.5-1.5％。
4.根据权利要求2或3所述的一种无硫磷型有机摩擦改进剂，其特征在于，所述基础油为低粘度PAO或合成酯或二者的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种无硫磷型有机摩擦改进剂的制备方法，其特征在于，所述摩擦改进剂是以有机胺为反应底物，以二氯甲烷作溶剂，在三乙胺的作用下，由长链脂肪酰氯与所述有机胺反应成酰胺，再进一步由氢化铝锂还原得到的胺类化合物。
6.根据权利要求5所述的一种无硫磷型有机摩擦改进剂的制备方法，其特征在于，所述有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、三(2-氨基乙基)胺的任意一种。
7.根据权利要求5所述的一种无硫磷型有机摩擦改进剂的制备方法，其特征在于，所述长链脂肪酰氯为辛酰氯。
一种无硫磷型有机摩擦改进剂及其制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 润滑油添加剂已成为润滑油的主要组成部分，并且随着对润滑油品性能需求的不断提高，推动着新组分添加剂的研究和开发。随着节能环保法规的日益严苛，发动机润滑油不仅要提升机械运转所需要的润滑防护作用，还必须兼顾燃油经济性。
[0003] 不断提升的汽车发动机技术以及日益严格的环保法规对汽车燃油经济性提出了越来越苛刻的要求。通过发动机油的低粘化来改善燃油经济性是目前发动机油研发的一个重要领域，随着机械精密性的提高和润滑油工艺的升级，低粘度润滑油已经成为了一种不可阻挡的趋势。发动机油的低粘化需要有效的减摩剂来配合，减摩剂是一种能够降低润滑油在边界润滑条件下摩擦系数的添加剂，它的作用主要是在金属表面形成一层物理或化学吸附膜，避免摩擦副表面的直接接触，有效改善润滑性能，增加油膜强度，使混合润滑和边界润滑状态下的摩擦系数下降，降低摩擦力和磨损，达到节能目的。
[0004] 因此，研究减摩剂在发动机油中的应用和其对发动机油通过节能台架的贡献对于节能发动机油的开发有着重要意义。
发明内容
[0006] 本发明是通过如下技术方案实现的。
[0007] 一种无硫磷型有机摩擦改进剂，所述摩擦改进剂为胺类化合物，所述胺类化合物包括以下结构式为Ι～VIII的任意一项：
[0008]
[0009]
[0010] 其中，结构式中的R选自为氢原子或C8、C10、C12、C18的直链烷基的任意一种；
[0011] 优选的，所述摩擦改进剂的添加量为基础油重量的0.2-3％。
[0012] 更优的，所述摩擦改进剂的添加量为基础油重量的0.5-1.5％。
[0013] 优选的，所述基础油为低粘度PAO或合成酯或二者的混合物。
[0014] 一种无硫磷型有机摩擦改进剂的制备方法，所述摩擦改进剂是以有机胺为反应底物，以二氯甲烷作溶剂，在三乙胺的作用下，由长链脂肪酰氯与所述有机胺反应成酰胺，再进一步由氢化铝锂还原得到的胺类化合物。
[0015] 一种无硫磷型有机摩擦改进剂的制备方法，所述有机胺优选为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、三(2-氨基乙基)胺的任意一种。
[0016] 一种无硫磷型有机摩擦改进剂的制备方法，所述长链脂肪酰氯优选为辛酰氯。
[0017] 本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
[0018] 本发明所述有机摩擦改进剂结构中的氮原子上具有孤对电子，能够为金属的缺电子轨道提供电子，对金属有很强的吸附作用，进而在金属表面形成有序的分子吸附膜，减少金属摩擦副表面的摩擦和磨损。有机摩擦改进剂能够使低粘度基础油的摩擦系数和磨损显著减小，有效改善润滑油的抗摩擦性能。所述有机摩擦改进剂是一种环保型不含硫磷、且无灰的添加剂，合成路线简单，收率可观，减摩效果明显。
[0019] 通过两步法合成一种无硫磷型含氮有机摩擦改进剂，并通过四球摩擦磨损试验机评价了这类化合物在低粘度基础油中的减摩抗磨性能。这类无硫磷型含氮化合物合成路线简便，无需繁琐的后处理过程，作为添加剂在基础油中溶解性良好，可以显著降低基础油的摩擦系数、磨斑直径以及磨损率，提高润滑油的承载能力，是一种新型无灰的环保有机减摩剂。附图说明
[0020] 图1为本发明实施例1生成N,N’,N”-三正辛基-二乙烯三胺的合成路线。
[0021] 图2为本发明实施例1制备的摩擦改进剂室温下在TE77摩擦实验机往复摩擦系数对比图。
[0022] 图3为本发明实施例1制备的摩擦改进剂100℃在TE77摩擦实验机往复摩擦系数对比图。
[0023] 图4为本发明实施例1制备的摩擦改进剂室温下在TE77摩擦实验机往复摩擦磨损表面显微形貌对比图。
[0024] 图5为本发明实施例1制备的摩擦改进剂100℃在TE77摩擦实验机往复摩擦磨损表面显微形貌对比图。
[0025] 图6为本发明实施例2生成N,N’,N”-三正辛基-三(2-氨乙基)胺的合成路线。
[0026] 图7为本发明实施例2制备的摩擦改进剂室温下在TE77摩擦实验机往复摩擦系数对比图。
[0027] 图8为本发明实施例2制备的摩擦改进剂100℃在TE77摩擦实验机往复摩擦系数对比图。
[0028] 图9为本发明实施例2制备的摩擦改进剂室温下在TE77摩擦实验机往复摩擦磨损表面显微形貌对比图。
[0029] 图10为本发明实施例2制备的摩擦改进剂100℃在TE77摩擦实验机往复摩擦磨损表面显微形貌对比图。
[0030] 图11为本发明实施例3生成N,N’,N”,N”’-三乙烯四胺的合成路线。
[0031] 图12为本发明实施例3制备的摩擦改进剂室温下在TE77摩擦实验机往复摩擦系数对比图。
[0032] 图13为本发明实施例3制备的摩擦改进剂100℃在TE77摩擦实验机往复摩擦系数对比图。
[0033] 图14为本发明实施例3制备的摩擦改进剂室温下在TE77摩擦实验机往复摩擦磨损表面显微形貌对比图。
[0034] 图15为本发明实施例3制备的摩擦改进剂100℃在TE77摩擦实验机往复摩擦磨损表面显微形貌对比图。
具体实施方式
[0035] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
[0036] 实施例1
[0037] N,N’,N”-三正辛基-二乙烯三胺的合成及减摩性能。反应方程式如图1所示。
[0038] 具体反应过程如下：
[0039] 将6.0g二乙烯三胺、19.5g三乙胺溶于200mL二氯甲烷中，冰浴下滴加辛酰氯28.3g，滴加完毕撤掉冰浴，室温反应12h。向反应瓶中加入200ml水，分离出有机相，有机相用100ml水洗涤三次并用无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂得到粗品，粗品用二氯甲烷和石油醚重结晶，得到25.8g二乙烯三胺的辛酰胺衍生物，取4.0g溶于150ml无水四氢呋喃中，冰浴下分批加入氢化铝锂2.0g，在氮气保护下升温至回流，继续反应48h，待反应液将至室温，向其中加入6ml水，搅拌待气泡释放完全加入150ml二氯甲烷和适量无水硫酸钠，搅拌至澄清，过滤，滤液蒸除溶剂，得到目标产物N,N’,N”-三正辛基-二乙烯三胺3.3g，1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ2.64(t,4H),2.59(t,4H),2.55(t,4H),2.40(t,2H),1.47(m,4H),1.42(t,2H),1.27(m,30H),0.88(t,9H)ppm；MS(EI):m/z calcd[M+H+]C28H62N3+:440.5；Found:440.5.[0040] 将制备的N,N’,N”-三正辛基-二乙烯三胺以0.5％添加量加入PAO4中，加热至60℃，搅拌30min。测试空白样品和所述实施例1检测样品的四球磨斑直径和摩擦系数，测试条件为：载荷196N，主轴转速1200r/min，油温75℃，30min，检测结果见表1。
[0041] 表1四球机试验磨斑直径、平均摩擦系数。
[0042] 磨斑直径(mm) 平均摩擦系数空白样 0.545 0.072
实施例1 0.429 0.051
实施例1 0.429 0.051
[0043] 此外，在TE77摩擦实验机上分别评价室温(见图2)及100℃(图3)下往复摩擦系数，载荷160N，往复振动频率2Hz，冲程10mm，并用三维轮廓仪观察磨损表面形貌(图4和图5)。
[0044] 实施例2
[0045] N,N’,N”-三正辛基-三(2-氨基乙基)胺的合成及减摩性能。反应方程式如图6。
[0046] 具体反应过程如下：
[0047] 将5.0g三(2-氨基乙基)胺、13.8g三乙胺溶于200mL二氯甲烷中，冰浴下滴加辛酰氯16.8g，滴加完毕撤掉冰浴，室温反应12h。向反应瓶中加入200ml水，分离出有机相，有机相用100ml水洗涤三次并用无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂得到粗品，粗品用二氯甲烷和石油醚重结晶，得到17.1g三(2-氨基乙基)胺的辛酰胺衍生物，取4.0g溶于150ml无水四氢呋喃中，冰浴下分批加入氢化铝锂1.2g，在氮气保护下升温至回流，继续反应48h，待反应液将至室温，向其中加入6ml水，搅拌待气泡释放完全加入150ml二氯甲烷和适量无水硫酸钠，搅拌至澄清，过滤，滤液蒸除溶剂，得到目标产物N,N’,N”-三正辛基-三(2-氨基乙基)胺3.2g，1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ2.64(t,4H),2.59(t,4H),2.55(t,4H),2.40(t,2H),1.47(m,4H),+ +1.42(t,2H),1.27(m,30H),0.88(t,9H)ppm；MS(EI):m/z calcd[M+H]C28H62N3 :440.5；
Found:440.5.
Found:440.5.
[0048] 将制备的N,N’,N”-三正辛基-三(2-氨基乙基)胺以0.5％添加量加入PAO4中，加热至60℃，搅拌30min。测试空白样品和所述实施例2检测样品的四球磨斑直径和摩擦系数，测试条件为：载荷196N，主轴转速1200r/min，油温75℃，检测结果见表2。
[0049] 表2四球机试验磨斑直径、平均摩擦系数。
[0050] 磨斑直径(mm) 平均摩擦系数
空白样 0.545 0.072
实施例2 0.401 0.044
空白样 0.545 0.072
实施例2 0.401 0.044
[0051] 此外，在TE77摩擦实验机上分别评价室温(图7)及100℃(图8)下往复摩擦系数，载荷160N，往复振动频率2Hz，冲程10mm，并用三维轮廓仪观察磨损表面形貌(图9和图10)。
[0052] 实施例3
[0053] N,N’,N”,N”’-三乙烯四胺的合成及减摩性能。反应方程式如图11。
[0054] 具体反应过程如下：
[0055] 将10.0g三乙烯四胺、27.6g三乙胺溶于200mL二氯甲烷中，冰浴下滴加辛酰氯33.6g，滴加完毕撤掉冰浴，室温反应12h。向反应瓶中加入200ml水，分离出有机相，有机相用100ml水洗涤三次并用无水硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂得到粗品，粗品用二氯甲烷和石油醚重结晶，得到25g N,N’,N”,N”’-三乙烯四胺的辛酰胺衍生物，取5.0g溶于150ml无水四氢呋喃中，冰浴下分批加入氢化铝锂1.5g，在氮气保护下升温至回流，继续反应48h，待反应液将至室温，向其中加入6ml水，搅拌待气泡释放完全加入150ml二氯甲烷和适量无水硫酸钠，搅拌至澄清，过滤，滤液蒸除溶剂，得到目标产物N,N’,N”,N”’-三乙烯四胺4.2g，1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ2.64(t,4H),2.59(t,4H),2.55(t,4H),2.40(t,2H),1.47(m,4H),1.42(t,
2H),1.27(m,30H),0.88(t,9H)ppm；MS(EI):m/z calcd[M+H+]C28H62N3+:440.5；Found:
440.5.
2H),1.27(m,30H),0.88(t,9H)ppm；MS(EI):m/z calcd[M+H+]C28H62N3+:440.5；Found:
440.5.
[0056] 将制备的N,N’,N”,N”’-三乙烯四胺以0.5％添加量加入PAO4中，加热至60℃，搅拌30min。测试空白样品和所述实施例2检测样品的四球磨斑直径和摩擦系数，测试条件为：载荷196N，主轴转速1200r/min，油温75℃，检测结果见表3。
[0057] 表3四球机试验磨斑直径、平均摩擦系数。
[0058] 磨斑直径(mm) 平均摩擦系数空白样 0.545 0.072
实施例3 0.456 0.061
实施例3 0.456 0.061
[0059] 此外，在TE77摩擦实验机上分别评价室温(图12)及100℃(图13)下往复摩擦系数，载荷160N，往复振动频率2Hz，冲程10mm，并用三维轮廓仪观察磨损表面形貌(图14和图15)。
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