專利類型 | 發(fā)明公開 | 法律事件 | 公開; 實質(zhì)審查; 授權(quán); |
專利有效性 | 有效專利 | 當前狀態(tài) | 授權(quán) |
申請?zhí)?/td> | CN200980152374.2 | 申請日 | 2009-12-14 |
公開(公告)號 | CN102264877A | 公開(公告)日 | 2011-11-30 |
申請人 | 瑞弗化工有限公司; | 申請人類型 | 企業(yè) |
發(fā)明人 | 伊麗莎白·迪克松; 費爾·貝克勒; | 第一發(fā)明人 | 伊麗莎白·迪克松 |
權(quán)利人 | 瑞弗化工有限公司 | 權(quán)利人類型 | 企業(yè) |
當前權(quán)利人 | 瑞弗化工有限公司 | 當前權(quán)利人類型 | 企業(yè) |
省份 | 當前專利權(quán)人所在省份: | 城市 | 當前專利權(quán)人所在城市: |
具體地址 | 當前專利權(quán)人所在詳細地址:美國德克薩斯州 | 郵編 | 當前專利權(quán)人郵編: |
主IPC國際分類 | C10M107/34 | 所有IPC國際分類 | C10M107/34 ; C09K5/00 ; C10M127/00 ; C10M129/00 ; C10M133/00 ; C10M137/00 ; C10M169/04 ; C10N40/30 |
專利引用數(shù)量 | 0 | 專利被引用數(shù)量 | 0 |
專利權(quán)利要求數(shù)量 | 27 | 專利文獻類型 | A |
專利代理機構(gòu) | 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 | 專利代理人 | 劉慧; 楊青; |
摘要 | 本 發(fā)明 公開了與含氟烯 烴 制冷劑聯(lián)合使用的PAG 潤滑劑 基液,所述基液包含下式的PAG:RX(RaO)x(RbO)yRc,其中R選自具有1-10個 碳 原子 的烷基、具有1-10個碳原子的?;⒕哂?-6個原子價的脂族烴基和含有其中雜原子是 氧 的雜環(huán)的取代基;X是O或S;Ra是C2亞烷基;Rb是C3亞烷基;Rc與R相同或者是H;x和y各自獨立地是0或≤100的整數(shù);并且x+y的和是約5-100范圍內(nèi)的整數(shù)。本發(fā)明還提供了含有PAG潤滑劑基液的制冷和潤滑劑組合物以及運行制冷或 空調(diào) 系統(tǒng)的 馬 達一體化 壓縮機 而實質(zhì)上無漏 電流 的方法。 | ||
權(quán)利要求 | 1.與含氟烯烴制冷劑聯(lián)合使用的聚亞烷基二醇潤滑劑基液,所述聚亞烷基二醇潤滑劑基液包含下式的PAG: |
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說明書全文 | 制冷潤滑劑組合物[0001] 關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)的陳述 [0002] 不適用。 [0003] 背景 技術(shù)領(lǐng)域[0004] 本發(fā)明涉及用于合成制冷劑的潤滑劑。更具體來說,本發(fā)明涉及適合與含氟烯烴制冷劑例如HFO-1234yf制冷劑聯(lián)合使用的潤滑劑。更具體來說,本發(fā)明涉及適合在制冷/空調(diào)系統(tǒng)的馬達一體化壓縮機中使用的潤滑劑。 背景技術(shù)[0005] 汽車空調(diào)系統(tǒng)中使用的主要制冷劑是被稱為HFC r134a(1,1,1,2-四氟乙烷)的氫氟烴(HFC)。歐洲立法要求在新的汽車空調(diào)系統(tǒng)中廢除使用HFC r134a制冷劑,其在2011年的型號中生效。作為該命令的結(jié)果,各種其他制冷劑、包括氫氟烯烴(HFO)制冷劑例如化學(xué)組成為2,3,3,3-四氟丙-1-烯的HFO-1234yf,作為用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的更加環(huán)境友好的制冷劑正處在積極的開發(fā)之中。然而,化學(xué)類型為HFO-1234yf的制冷劑需要潤滑劑才能用于傳統(tǒng)的汽車空調(diào)系統(tǒng)。為這種類型制冷劑提供特定性質(zhì)的這種制冷潤滑劑,當與其組合時必須表現(xiàn)出適合的混溶性,化學(xué)、熱和水解穩(wěn)定性以及適合的壓力、粘度和溫度動力學(xué)。 [0006] 隨著工業(yè)界越來越集中于使用混合和電空調(diào)壓縮機來實現(xiàn)汽車燃料節(jié)約,對于使為皮帶驅(qū)動壓縮機(例如皮帶驅(qū)動的HFO-1234yf壓縮機)所開發(fā)的潤滑劑技術(shù)適用于電驅(qū)動壓縮機也存在著需求,其中需要仔細考慮潤滑劑的電學(xué)性質(zhì)。 [0007] 有機聚亞烷基二醇(PAG)潤滑劑是已知的,例如在Honeywell的美國專利申請號2007/0069175中所描述的。美國專利申請?zhí)?007/0069175描述了各種含氟烯烴與各種包括聚亞烷基二醇(PAG)類型的有機潤滑劑在內(nèi)的潤滑劑的混合物。美國專利申請?zhí)?007/0069175沒有描述一種潤滑劑結(jié)構(gòu)類型相對于另一種類型的適合性。此外,該公開內(nèi)容沒有闡述含氟烯烴類型制冷劑對系統(tǒng)穩(wěn)定性的顯著影響,因此沒有闡述從潤滑劑的前景來看,在通常用于在制冷和空調(diào)系統(tǒng)中提供防腐蝕性、熱穩(wěn)定性和改進的潤滑性的添加劑技術(shù)方面所需的修改。 [0008] 在Idemitsu的日本專利號JP04015295A中,討論了PAG類型的潤滑劑在制冷/空調(diào)系統(tǒng)的馬達一體化壓縮機中的使用。JP04015295A描述了將陰離子和/或陽離子交換樹脂用于某些類型PAG的純化。 [0009] 因此,在工業(yè)中,對于適合與HFO制冷劑聯(lián)合使用、特別是與HFO-1234yf聯(lián)合使用的潤滑劑以及適合用于馬達一體化壓縮型制冷/空調(diào)系統(tǒng)的潤滑劑,存在著需求。 [0010] 發(fā)明概述 [0011] 本發(fā)明公開了與含氟烯烴制冷劑聯(lián)合使用的聚亞烷基二醇潤滑劑基液,所述聚亞a b c烷基二醇潤滑劑基液包含下式的PAG:RX(RO)x(RO)yR,其中:R選自具有1至10個碳原子的烷基、具有1至10個碳原子的酰基、具有2至6個原子價的脂族烴基和含有其中一個或a b c 多個雜原子是氧的雜環(huán)的取代基;X選自O(shè)和S;R 是C2亞烷基;R 是C3亞烷基;R 與R相同或者是H;x和y各自獨立地是0或小于或等于100的整數(shù);并且x+y的和是在約5至約 100范圍內(nèi)的整數(shù)。在實施方案中,x等于0,聚亞烷基二醇潤滑劑適合與含氟烯烴制冷劑b c 聯(lián)合使用在制冷/空調(diào)系統(tǒng)中,并且包含下式的PAG:RX(RO)yR,其中R選自含有1至10b c 個碳原子的烷基和脂族烴基;X是氧原子;R 選自含有3個碳原子的亞烷基;R 選自含有1至10個碳原子的烷基和脂族烴基;并且y是在約5至約100范圍內(nèi)的整數(shù)。在實施方案c 中,R、R 或兩者選自含有1至3個碳原子的烷基。聚亞烷基二醇潤滑劑基液可以具有至少 30cSt的運動粘度。聚亞烷基二醇潤滑劑基液可以具有至少150的粘度指數(shù)。在實施方案中,聚亞烷基二醇潤滑劑基液適合與含氟烯烴制冷劑聯(lián)合使用在馬達一體化壓縮型制冷和空調(diào)系統(tǒng)中,并且作為應(yīng)用于聚亞烷基二醇的純化技術(shù)的結(jié)果,聚亞烷基二醇潤滑劑基液顯示出低于0.03mgKOH/g的總酸值、低于30ppm的陽離子含量和低于300ppm的水分含量。 這樣的聚亞烷基二醇潤滑劑基液可以具有確保在馬達一體化壓縮機中實質(zhì)上觀察不到漏 12 電流所需的電學(xué)性質(zhì),在20℃下顯示出1×10 ohm cm的最小體積電阻率。 [0012] 本文還公開了與含氟烯烴制冷劑聯(lián)合使用在制冷/空調(diào)系統(tǒng)中的潤滑劑組合物,b c所述潤滑劑組合物包含至少一種添加劑和下式的PAG:RX(RO)yR,其中R選自含有1至10b c 個碳原子的烷基和脂族烴基;X是氧原子;R 選自含有3個碳原子的亞烷基;R 選自含有 1至10個碳原子的烷基和脂族烴基;并且y是在約5至約100范圍內(nèi)的整數(shù)。在實施方案中,至少一種添加劑選自抗磨損或極端壓力添加劑、抗氧化劑、腐蝕抑制劑和除酸劑。在實施方案中,潤滑劑組合物包含至少一種抗氧化劑,所述抗氧化劑選自3,5-雙(1,1-二甲基-100%乙基)-4-羥基苯丙酸的C7-C9支鏈烷基酯、和N-苯基苯胺與2,4,4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物。在實施方案中,潤滑劑組合物包含至少一種腐蝕抑制劑,所述腐蝕抑制劑選自N,N-雙(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺和N,N-雙(2-乙基己基)-5-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺的異構(gòu)體混合物。在實施方案中,潤滑劑組合物包含極端壓力或抗磨損添加劑,所述添加劑選自C11-14-支鏈烷基胺、單己基和二己基的磷酸酯。在實施方案中,潤滑劑組合物包含含有環(huán)氧化物官能團的除酸劑。 [0013] 本文還提供了在壓縮制冷、空調(diào)或熱泵系統(tǒng)中使用的工作流體組合物,所述工作流體組合物包含:含有3或4個碳原子以及含有至少1個但不超過2個雙鍵的含氟烯烴;以及有效量的提供潤滑的潤滑劑,使得含有含氟烯烴和最高10重量%潤滑劑的混合物在從-60℃至+29.5℃范圍內(nèi)的所有溫度下維持一個液相,并且其中所述潤滑劑完全或部分b c 包含聚亞烷基二醇潤滑劑基液,該基也包含下式的PAG:RX(RO)yR,其中R選自含有1至10b c 個碳原子的烷基和脂族烴基;X是氧原子;R 選自含有3個碳原子的亞烷基;R 選自含有1至10個碳原子的烷基和脂族烴基;并且y是在約5至約100范圍內(nèi)的整數(shù)。在實施方案中,工作流體組合物包含有效量的提供潤滑的潤滑劑,使得含有含氟烯烴和最高50重量%潤滑劑的混合物在從-60℃至+29.5℃范圍內(nèi)的所有溫度下維持一個液相。 [0014] 本文還公開了在馬達一體化壓縮型制冷/空調(diào)系統(tǒng)中使用的基于聚亞烷基二醇的潤滑劑組合物,所述基于聚亞烷基二醇的潤滑劑組合物包含聚亞烷基二醇潤滑劑基液,a b c該基液包含下式的PAG:RX(RO)x(RO)yR,其中:R選自具有1至10個碳原子的烷基、具有1至10個碳原子的?;?、具有2至6個原子價的脂族烴基和含有其中一個或多個雜原子是氧a b c 的雜環(huán)的取代基;X選自O(shè)和S;R 是C2亞烷基;R 是C3亞烷基;R 與R相同或者是H;x和y各自獨立地是0或小于或等于100的整數(shù);并且x+y的和是在約5至約100范圍內(nèi)的整數(shù);其中聚亞烷基二醇已被純化,使得經(jīng)純化的聚亞烷基二醇具有低于0.03mgKOH/g的總 12 酸值、低于30ppm的陽離子含量和低于300ppm的水分含量,并且在20℃下顯示出1×10 ohm cm的最小體積電阻率,使得潤滑劑在馬達一體化壓縮機中表現(xiàn)出實質(zhì)上無漏電流。還公開了工作組合物,其包含:選自二氧化碳(R744)和氟烴1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)的制冷劑;以及這種基于聚亞烷基二醇的潤滑劑組合物。 [0015] 本文還公開了適合與含氟烯烴制冷劑聯(lián)合使用在制冷或空調(diào)系統(tǒng)中的聚亞烷基二醇潤滑劑基液,所述聚亞烷基二醇潤滑劑基液包含氧化丙烯均聚物,其以含有1至10個碳原子的簡單烷氧基封端。在實施方案中,氧化丙烯均聚物以至少一個甲氧基封端。在實施方案中,氧化丙烯均聚物的每個末端以甲氧基封端。在實施方案中,包含以含有1到至10個碳原子的簡單烷氧基封端的氧化丙烯均聚物的聚亞烷基二醇潤滑劑基液,包含約5至約100個氧化丙烯單元,并具有至少30cSt的運動粘度和至少150的粘度指數(shù)。還公開了適合與含氟烯烴制冷劑聯(lián)合使用在馬達一體化壓縮型制冷或空調(diào)系統(tǒng)中的潤滑劑組合物,所述潤滑劑組合物包含以含有1到至10個碳原子的簡單烷氧基封端的氧化丙烯均聚物的聚亞烷基二醇潤滑劑基液;并顯示出低于約0.03mgKOH/g的總酸值、低于約30ppm的陽離子含量 12 和低于約300ppm的水分含量。這種潤滑劑組合物可以在20℃下表現(xiàn)出至少1×10 ohm cm的最小體積電阻率。 [0016] 本文還公開了適合與含氟烯烴制冷劑聯(lián)合使用在制冷/空調(diào)系統(tǒng)中的潤滑劑組合物,所述潤滑劑組合物包含以含有1到至10個碳原子的簡單烷氧基封端的氧化丙烯均聚物的聚亞烷基二醇潤滑劑基液;以及至少一種添加劑,所述添加劑選自3,5-雙(1,1-二甲基-100%乙基)-4-羥基苯丙酸的C7-C9支鏈烷基酯,N-苯基苯胺與2,4,4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物,N,N-雙(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺和N,N-雙(2-乙基己基)-5-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺的異構(gòu)體混合物,C11-14-支鏈烷基胺、單己基和二己基的磷酸酯以及包含環(huán)氧化物官能團的除酸劑。 [0017] 本文還公開了用于壓縮制冷、空調(diào)和熱泵系統(tǒng)的工作流體組合物,其包含:含有3至4個碳原子以及含有至少1個但不超過2個雙鍵的含氟烯烴;以及有效量的提供潤滑的潤滑劑組合物,使得含有含氟烯烴和最高50重量%潤滑劑組合物的混合物在-60℃至+29.5℃之間的所有溫度下表現(xiàn)出一個液相,所述潤滑劑組合物完全或部分包括包含以含有1到至10個碳原子的簡單烷氧基封端的氧化丙烯均聚物的聚亞烷基二醇潤滑劑基液。 [0018] 本文還公開了與制冷劑聯(lián)合使用在馬達一體化壓縮型制冷和空調(diào)系統(tǒng)中的基于聚亞烷基二醇的潤滑劑組合物,所述制冷劑選自二氧化碳(R744)和氟烴1,1,1,2-四氟乙烷(R134a),所述基于聚亞烷基二醇的潤滑劑組合物包含經(jīng)純化的聚亞烷基二醇,使得基于聚亞烷基二醇的潤滑劑組合物顯示出低于約0.03mgKOH/g的總酸值、低于約30ppm的陽離12 子含量和低于約300ppm的水分含量,并且在20℃下顯示出至少1×10 ohm cm的最小體積電阻率。還公開了用于運行制冷或空調(diào)系統(tǒng)的馬達一體化壓縮機而實質(zhì)上無漏電流的方法,所述方法包括:使用包含制冷劑和這種基于聚亞烷基二醇的潤滑劑組合物的工作流體組合物來運行所述壓縮機。 [0019] 因此,本文描述的實施方案包含了打算致力于解決與某些現(xiàn)有技術(shù)潤滑劑相關(guān)的各種缺點的特點和優(yōu)點的組合。對于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在閱讀了下面的各種實施方案的詳細描述、查看附圖以及審查權(quán)利要求書后,上面描述的各種特征以及其他特點將顯而易見。 附圖說明[0020] 為了更詳細地描述本發(fā)明的各種實施方案,現(xiàn)在將參考隨附的圖,其中: [0021] 圖1是根據(jù)本公開的實施方案,基于PAG的潤滑劑的體積電阻率(單位為Ωcm)作為水分含量的函數(shù)的圖。 [0022] 圖2是根據(jù)本公開的實施方案,基于PAG的潤滑劑的體積電阻率(單位為Ωcm)作為總酸值的函數(shù)的圖。 [0023] 表示法和命名 [0024] 除非另有注明,否則術(shù)語“基液”、“潤滑劑”和“潤滑油”在本文中可互換使用。 [0025] 表示法C1、C2、C3等的使用,打算表示含有被標出的碳原子數(shù)量的官能基團。也就是說,C1基團含有1個碳原子,C2基團含有2個碳原子,C3基團含有3個碳原子,依此類推。 [0026] 詞組“制冷/空調(diào)”的使用打算是指“制冷、空調(diào)或二者”。 [0027] 詞組“極端壓力/抗磨損添加劑”打算是指“極端壓力添加劑、抗磨損添加劑、既用作極端壓力添加劑也用作抗磨損添加劑的添加劑,或極端壓力添加劑和抗磨損添加劑的組合”。 [0028] “工作流體組合物”在本文中有時可以被稱為“工作流體組合物”。 [0029] 詳細描述 [0030] 本文公開了適合用于含氟烯烴(例如HFO-1234yf)制冷和空調(diào)系統(tǒng)中和/或與馬達一體化壓縮機聯(lián)合使用的基液類型,包含基液的制冷和潤滑劑組合物,以及包含基液的潤滑劑和制冷組合物的制備方法。在實施方案中,將基液與添加劑組分組合,所述添加劑組分被設(shè)計成提供在HFO(例如HFO-1234yf)制冷和空調(diào)系統(tǒng)中使用所需的性質(zhì)的優(yōu)化平衡。在實施方案中,基液以足夠的純度提供,使得它為潤滑劑在馬達一體化壓縮機(例如汽車、電驅(qū)動壓縮機)中的應(yīng)用提供所需電學(xué)性質(zhì)。高純度基液可以與HFO或備選的制冷劑共同工作。在這樣的應(yīng)用中,潤滑劑組合物保留了潤滑劑與馬達繞組直接接觸的應(yīng)用中所需的電學(xué)性質(zhì)。 [0031] 基液。本公開的基液包含聚亞烷基二醇。在實施方案中,PAG基液適合于使用在或經(jīng)純化后使得其適合于使用在馬達一體化壓縮機中。在實施方案中,PAG基液適合與含氟烯烴制冷劑例如HFO-1234yf制冷劑聯(lián)合使用。 [0032] 在實施方案中,PAG基液包含下式(1)所表示的分子式的聚亞烷基二醇: [0033] RX(RaO)x(RbO)yRc (1) [0034] 其中:R選自具有1至10個碳原子的烷基、具有1至10個碳原子的?;?、具有2a至6個原子價的脂族烴基和含有其中雜原子是氧的雜環(huán)的取代基;X選自O(shè)和S;R 是C2b c 亞烷基;R 是C3亞烷基;R 與R相同或者是H;x和y各自獨立地是0或小于或等于100的整數(shù);并且x+y的和是在約5至約100范圍內(nèi)的整數(shù)。在實施方案中,X是O。在實施方案中,R官能團不包括氫原子H或雜原子。脂族烴基包括但不限于烷、烯或炔。適合的脂族烴基的實例包括甲基、丁基和丙基。在實施方案中,基液是氧化丙烯均聚物。 [0035] 在實施方案中,基液可與HFO制冷劑HFO-1234yf混溶,正如將在下文中進一步討論的。在這樣的實施方案中,基液包含以二烷氧基封端的聚亞烷基二醇。在實施方案中,一個或多個烷氧基末端是甲氧基官能團。在實施方案中,兩個烷氧基末端都是甲氧基官能團。在實施方案中,聚亞烷基二醇是直鏈聚亞烷基二醇。在實施方案中,聚亞烷基二醇是氧化丙烯均聚物。除了氧化丙烯之外還含有氧化乙烯的雜聚合物對于與HFO-1234yf聯(lián)合使用來說不太理想,具有末端羥基的聚亞烷基二醇也是如此,盡管這些PAG可能適用于其他含氟烯烴。因此,在實施方案中,烷氧基末端基團不是羥基,并且聚亞烷基二醇也不包含氧化乙烯(即,不包含含有氧化丙烯的雜聚合物)。 [0036] 適合與包括HFO-1234yf在內(nèi)的含氟烯烴聯(lián)合使用的PAG潤滑劑基液,具有式(1)的分子式,其中x是0。在這樣的實施方案中,基液具有由下式(2)中的分子式所表示的結(jié)構(gòu)類型: [0037] RX(RbO)yRc (2) [0038] 在實施方案中,基液具有式(2)所表示的分子式,并且R選自C1-C10烷基和脂族b c烴基;X是O;R 是C3亞烷基;R 與R相同或可選地是C1-C10烷基或脂族烴基;并且y是5c 至100范圍內(nèi)的整數(shù)。在實施方案中,R是C1烷基。在實施方案中,R是C1烷基并且R 也是C1烷基或可選地是C2-C10烷基或脂族烴基。在這些實施方案中,R官能團不包括氫原子H或雜原子。 [0039] 在實施方案中,潤滑油基液經(jīng)歷或已經(jīng)歷進一步純化步驟,由此使?jié)櫥瑒┰?0℃12 下顯示出至少1×10 ohm cm的體積電阻率。在實施方案中,使用陽離子和/或陰離子交換技術(shù)來純化聚亞烷基二醇,以提供酸或堿金屬催化劑任一種或二者的最低水平。在實施方案中,基液被提供成或純化成使得基液的總酸值低于約0.03mgKOH/g、低于約0.02mgKOH/g或低于約0.01mgKOH/g。在實施方案中,基液被提供成或純化成使得經(jīng)純化的基液的陽離子含量低于約30ppm、低于約20ppm或低于約10ppm。 [0040] 還可以通過強化干燥技術(shù)對聚亞烷基二醇進行干燥,以將基液的水分含量降低到典型地低于以前用于制冷/空調(diào)系統(tǒng)中的PAG潤滑劑的值。在實施方案中,基液是聚亞烷基二醇,其被提供成或干燥到水分含量低于約300ppm、低于約200ppm或低于約100ppm。 [0041] 在實施方案中,潤滑劑基液或潤滑劑組合物具有40℃下至少30cSt、40℃下至少20cSt或40℃下至少10cSt的運動粘度,和/或至少150、至少120或至少100的粘度指數(shù)。 在實施方案中,潤滑劑基液或潤滑劑組合物當以最多50重量%的濃度被添加到制冷劑時,在約-60℃至約30℃之間、在約-75℃至約75℃之間和/或在約-100℃至約100℃之間的溫度下保持一個液相。在實施方案中,潤滑劑基液或潤滑劑組合物當以最多50重量%的濃度被添加到含氟烯烴制冷劑(例如HFO1234yf制冷劑)時,在約-40℃至約10℃之間、在約-50℃至約20℃之間和/或在約-60℃至約30℃之間的溫度下保持一個液相。 [0042] 潤滑劑組合物。潤滑油或基液可以與添加劑組合使用,所述添加劑為例如極端壓力添加劑、抗磨損添加劑、抗氧化劑和抗腐蝕添加劑、消泡添加劑、酸度調(diào)節(jié)劑和除水添加劑。 [0043] 本文公開了包含上述基液以及一種或多種添加劑的組合物。已經(jīng)確定,向本公開的聚亞烷基二醇基液摻入某些添加劑提供了與添加劑的功能性相關(guān)的性能優(yōu)點,而不損害潤滑劑在制冷和空調(diào)系統(tǒng)中通常與向冷卻、空調(diào)和制冷系統(tǒng)的添加相關(guān)的性能特點。在實施方案中,潤滑組合物包含如式(1)或(2)中所述的潤滑劑基液以及一種或多種添加劑。在實施方案中,所述一種或多種添加劑選自后文中所列出的。盡管本文公開的添加劑對于與本公開的基液聯(lián)合使用來說可能是特別理想的添加劑,但名單不是排他性的,本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的其他添加劑可能可選或附加地適合。一種或多種添加劑與基液的適合的選擇、組合和/或濃度,可能在系統(tǒng)內(nèi)的腐蝕和壓力產(chǎn)生的磨損方面提供優(yōu)化的潤滑劑和制冷劑性能水平,而不損害制冷劑的化學(xué)穩(wěn)定性和/或熱穩(wěn)定性。 [0044] 在實施方案中,潤滑劑組合物包含約1.0重量%至約10.0重量%添加劑、約2.0重量%至約6.0重量%添加劑或約3.0重量%至約5.0重量%添加劑。在實施方案中,制冷組合物包含低于約2.5重量%、2.0重量%、1.5重量%、1.0重量%、0.5重量%或0.25重量%的添加劑。 [0045] 在實施方案中,潤滑組合物包含一種或多種抗氧化劑。在實施方案中,所述一種或多種抗氧化劑選自常用于潤滑油組合物的酚或胺類型的抗氧化劑,包括但不限于3,5-雙(1,1-二甲基-100%乙基)-4-羥基苯丙酸的支鏈烷基酯,和N-苯基苯胺與2,4,4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物。在實施方案中,支鏈烷基酯包含6碳(C6)至12碳(C12)酯、7碳(C7)至12碳(C12)酯或7碳(C7)至9碳(C9)酯。在某些情況下,可以在基液中使用一種以上的抗氧化劑,以獲得本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的在這種基液類型中抑制氧化傾向的協(xié)同抗氧化效應(yīng)。本公開的潤滑組合物或制冷組合物可以包含約0重量%至約4.0重量%抗氧化劑、約0.1至約2.0重量%抗氧化劑或約0.2至約0.8重量%抗氧化劑。 [0046] 在實施方案中,潤滑組合物還包含一種或多種腐蝕抑制劑。在實施方案中,一種或多種腐蝕抑制劑選自N,N-雙(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺和N,N-雙(2-乙基己基)-5-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺的異構(gòu)體混合物。本公開的潤滑組合物或制冷組合物可以包含約0.01重量%至約1.0重量%腐蝕抑制劑、約0.01重量%至約0.5重量%腐蝕抑制劑或約0.05重量%至約0.15重量%腐蝕抑制劑。 [0047] 在實施方案中,潤滑組合物包含一種或多種極端壓力/抗磨損添加劑。在實施方案中,所述一種或多種極端壓力/抗磨損添加劑選自常用于潤滑油組合物的含硫和/或磷的類型,包括但不限于支鏈烷基胺、單己基和二己基的磷酸酯。在實施方案中,極端壓力/抗磨損添加劑包含具有5碳(5C)至20碳(20C)結(jié)構(gòu)(即含有5至20個碳原子)、10碳(10C)至15碳(15C)結(jié)構(gòu)或11碳(11C)至14碳(14C)結(jié)構(gòu)的支鏈烷基胺的磷酸酯。本公開的潤滑組合物或制冷組合物可以包含約0.01重量%至約1.0重量%的極端壓力/抗磨損添加劑、約0.01重量%至約0.5重量%的極端壓力/抗磨損添加劑或約0.05重量%至約0.15重量%的極端壓力/抗磨損添加劑。 [0048] 正如提到的,在實施方案中,潤滑組合物還包含一種或多種酸度添加劑。適合的酸度調(diào)節(jié)劑包括但不限于含有環(huán)氧化物官能團的酸度調(diào)節(jié)劑。 [0049] 添加劑與聚亞烷基二醇潤滑劑基液的優(yōu)選組合和劑量在防腐蝕和改善潤滑性方面提供優(yōu)化的添加劑性能水平,而不損害系統(tǒng)的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,其可以通過添加劑的可替代選擇來觀察。 [0050] 制冷劑組合物。本文公開了包含上文中所述的基于PAG的潤滑劑基液和制冷劑的制冷劑組合物。理想情況下,制冷組合物還包含一種或多種上文中討論的添加劑。在實施方案中,制冷組合物包含含氟烯烴制冷劑。在實施方案中,含氟烯烴包含3或4個碳原子以及包含至少一個但不超過兩個雙鍵。在實施方案中,制冷組合物包含選自1,2,3,3-四氟丙烯、2,3,3,3-四氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、3,3,3-三氟丙烯和1,2,3,3,3-五氟丙烯的制冷劑。在實施方案中,制冷組合物包含HFO制冷劑HFO-1234yf。在實施方案中,本公開的制冷組合物包含HFO-1234yf。在實施方案中,本公開的制冷組合物包含R744。在實施方案中,本公開的制冷組合物包含R134a。 [0051] 在實施方案中,潤滑劑包含式(1)所表示的PAG,并且潤滑劑在馬達一體化壓縮機中實質(zhì)上不顯示漏電流。在實施方案中,潤滑劑包含式(2)所表示的PAG,并且潤滑劑適合與含氟烯烴制冷劑聯(lián)合使用在制冷/空調(diào)系統(tǒng)中。在實施方案中,潤滑劑包含式(2)所表示的PAG,并且潤滑劑適用于壓縮制冷、空調(diào)和熱泵系統(tǒng)中。 [0052] 在實施方案中,制冷組合物包含約0重量%至約100重量%潤滑劑基液、約0重量%至約80重量%潤滑劑基液或約0重量%至約50重量%潤滑劑基液。在實施方案中,制冷組合物包含低于約50重量%、40重量%、30重量%、20重量%、10重量%或5重量%的潤滑劑基液。在實施方案中,制冷組合物還包含約0重量%至約10重量%添加劑、約0重量%至約5重量%添加劑或約0重量%至約2.5重量%添加劑。在實施方案中,制冷組合物包含低于約2.5重量%、2.0重量%、1.5重量%、1重量%、0.5重量%或0.25重量%的添加劑。 [0053] 提供潤滑劑的方法。正如上文中所述,本文提供了基于聚亞烷基二醇的潤滑劑的制備方法。該方法包括通過陰離子/陽離子交換方法和水分移除技術(shù)來純化潤滑劑,由此獲得所需的潤滑劑性質(zhì)。所需的潤滑劑性質(zhì)可以包括選自總酸值、水分含量、電阻率的一種或多種性質(zhì)及其組合的所需值。 [0054] 在實施方案中,對潤滑油進行純化產(chǎn)生了在20℃下具有至少1×1012ohm cm的體12 積電阻率的經(jīng)純化的潤滑劑。超過1×10 ohm cm的體積電阻率可以通過催化劑與水分移除技術(shù)的組合來實現(xiàn)。具體來說,這種純化可以包括離子交換技術(shù)和/或使用受控加熱和真空技術(shù)的組合進行的受控水分移除。將這種純化技術(shù)應(yīng)用于與HFO-1234yf制冷劑聯(lián)合使用的PAG潤滑劑,能夠產(chǎn)生適用于馬達一體化和非馬達一體化HFO-1234yf制冷和空調(diào)系統(tǒng)兩者的高純質(zhì)量(即陽離子含量低于30ppm,水分含量低于300ppm和/或總酸值低于 0.03mgKOH/g)的單一產(chǎn)物。此外,將這種純化技術(shù)應(yīng)用于與可替代制冷劑(包括HFC類型例如r134a在內(nèi))和作為用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)境友好的制冷劑而提出的可替代制冷劑例如r744聯(lián)合使用的類似的聚亞烷基二醇,可以允許將PAG潤滑劑應(yīng)用于這些制冷/空調(diào)系統(tǒng)的馬達一體化壓縮機。 [0055] 在實施方案中,使用陽離子和/或陰離子交換技術(shù)來純化聚亞烷基二醇基液,提供了酸或堿金屬催化劑任一種或二者的最低水平。在實施方案中,對基液進行純化提供了總酸值低于約0.03mgKOH/g、低于約0.02mgKOH/g或低于約0.01mgKOH/g的基液。在實施方案中,所述方法包括對基液進行純化以使經(jīng)純化的基液的陽離子含量低于約30ppm、低于約20ppm或低于約10ppm。 [0056] 制備基于PAG的潤滑劑還可以包括通過增強干燥技術(shù)對包含聚亞烷基二醇的基液進行干燥,以將基液的水分含量降低到典型低于以前用于制冷/空調(diào)系統(tǒng)中的PAG潤滑劑的值。在實施方案中,干燥包括從潤滑劑除去水分,以使經(jīng)干燥的基液的水分含量低于約300ppm、200ppm或100ppm。 [0057] 在實施方案中,制備基于PAG的潤滑劑包括產(chǎn)生具有至少30cSt、至少20cSt或至少10cSt的運動粘度和/或至少150、至少120或至少100的粘度指數(shù)的潤滑劑組合物潤滑劑基液。在實施方案中,制備潤滑劑組合物包括提供潤滑劑,所述潤滑劑當以50、40、30、20、10或5重量%或更低濃度被添加到制冷劑時,所提供的制冷組合物在約-40℃至約10℃、在約-50℃至約20℃和/或在-60℃至30℃之間的溫度下表現(xiàn)為一個液相。 實施例 [0058] 實施例1.本發(fā)明的基液與各種結(jié)構(gòu)的PAG基液相比在1234yf制冷劑中的混溶性。根據(jù)ANSI/ASHRAE 86-1994標準“制冷級油的絮凝點測試方法”(Methods of Testing the Floc.Point of Refrigeration Grade Oils),測定了PAG潤滑劑基液與制冷劑HFO-1234yf的混溶性,其中潤滑劑的重量百分比濃度為0-50重量%。將潤滑劑和制冷劑按重量加入到厚壁玻璃試管中。然后將管密封。當溶液溫度從室溫(20℃)到-60℃(冷卻循環(huán))以及從室溫到+95℃(加熱循環(huán))緩慢變化時,通過目測觀察檢測相分離。在冷卻和加熱循環(huán)中都觀察到發(fā)生相分離(即一相分離成兩相)時的溫度,將給定重量%潤滑劑濃度下的最低值記錄為分離溫度(臨界溶液溫度,CST)。 [0059] 結(jié)果顯示在表1中。在本實施例中,樣品1是式RX(RbO)yRc的PAG基液,其中R是b cC3烷基;X是O;R 是C3亞烷基;R 與R相同;并且y是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整b c b c 數(shù);樣品2是式RX(RO)yR 的PAG基液,其中R是C4烷基;X是O;R 是C3亞烷基;R 是H; b y c 并且y是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù);樣品3是式RX(RO)R 的PAG基液,其中Rb c 是含有其中雜原子為氧的雜環(huán)的C14取代基;X是O;R 是C3亞烷基;R 是C3烷基;并且ya b 是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù);樣品4是式RX(RO)x(RO)yRc的PAG基液,其中Ra b c 是含有其中雜原子為氧的雜環(huán)的C14取代基;X是O;R 是C2亞烷基;R 是C3亞烷基;R 是a b C3烷基;并且x和y是導(dǎo)致(RO)和(RO)的重量%含量相等并且導(dǎo)致40℃下基液粘度為a b c a 46cSt的整數(shù);樣品5是式RX(RO)x(RO)yR 的PAG基液,其中R是C3烷基;X是O;R 是C2b c a b 亞烷基;R 是C3亞烷基;R 是C3烷基;并且x和y是導(dǎo)致(RO)和(RO)的重量%含量相等并且導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù)。 [0060] [0061] 初步篩選表明PAG基液的典型的最低分離溫度在約10-20重量%潤滑劑的范圍內(nèi),因此對于某些(不太適合的)樣品來說,出于比較的目的報道了在20.0重量%潤滑劑下的標稱值。 [0062] 表1中的對比數(shù)據(jù)表明,樣品1類型的本發(fā)明的PAG基液允許在0-50.0重量%的潤滑劑濃度范圍內(nèi)獲得30.0℃的最低CST,該最低值典型地可以在10.0-20.0重量%的潤滑劑濃度范圍內(nèi)觀察到。 [0063] 實施例2.本發(fā)明的基液和添加劑組合物在1234yf制冷劑中的化學(xué)穩(wěn)定性。根據(jù)ANSI/ASHRAE 97-1999標準(檢測在制冷系統(tǒng)中使用的材料的化學(xué)穩(wěn)定性的密封玻璃管方法(Sealed Glass Tube Method to Test the Chemical Stability of Materials for Use Within Refrigerant Systems)),檢測了在HFO-1234yf存在下潤滑劑樣品的化學(xué)穩(wěn)定性。實驗條件包括175℃的溫度、14天的測試時間以及所陳述的水分含量。按照標準步驟將銅、鋁和鋼金屬試棒僅在在測試樣品中。 [0064] 在實施例2中,樣品1b由式RX(RbO)yRc表示,其中R是C3烷基;X是O;Rb是C3亞c烷基;R 與R相同;并且y是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù)。樣品1b還包含抗氧化劑3,5-雙(1,1-二甲基-100%乙基)-4-羥基苯丙酸的支鏈烷基酯,和N-苯基苯胺與 2,4,4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物,腐蝕抑制劑N,N-雙(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺與N,N-雙(2-乙基己基)-5-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺的異構(gòu)體混合物,以及極端壓力(EP)/抗磨損添加劑C11-C14支鏈烷基胺、單己基和二己基的磷酸酯。樣b c b c 品2b由式RX(RO)yR 表示,其中R是C4烷基;X是O;R 是C3亞烷基;R 是H;并且y是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù)。樣品2b還包含抗氧化劑3,5-雙(1,1-二甲基-100%乙基)-4-羥基苯丙酸的支鏈烷基酯,和N-苯基苯胺與2,4,4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物,腐蝕抑制劑N,N-雙(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺與N,N-雙(2-乙基己基)-5-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺的異構(gòu)體混合物,以及EP/抗磨損添加劑C11-C14支b c 鏈烷基胺、單己基和二己基的磷酸酯。樣品3b由式RX(RO)yR 表示,其中R是含有其中雜原b c 子為氧的雜環(huán)的C14取代基;X是O;R 是C3亞烷基;R 是C3烷基;并且y是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù)。樣品3b還包含抗氧化劑3,5-雙(1,1-二甲基-100%乙基)-4-羥基苯丙酸的支鏈烷基酯,和N-苯基苯胺與2,4,4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物,腐蝕抑制劑N,N-雙(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺與N,N-雙(2-乙基己基)-5-甲 基-1H-苯并三唑-1-甲基胺的異構(gòu)體混合物,以及EP/抗磨損添加劑C11-C14支鏈烷基b c 胺、單己基和二己基的磷酸酯。樣品6是式RX(RO)yR 的對比樣品,其中R是C3烷基;X是b c O;R 是C3亞烷基;R 與R相同;并且y是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù)。對比樣品6還包含磷酸三甲苯酯抗氧化劑(在制冷油應(yīng)用中使用的標稱類型),其不被腐蝕抑制b c b 劑或EP/抗磨損添加劑抑制。樣品7由式RX(RO)yR 表示,其中R是C3烷基;X是O;R 是c C3亞烷基;R 與R相同;并且y是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù)。樣品7還包含抗氧化劑3,5-雙(1,1-二甲基-100%乙基)-4-羥基苯丙酸的支鏈烷基酯,和N-苯基苯胺與2,4,4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物,腐蝕抑制劑N,N-雙(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺與N,N-雙(2-乙基己基)-5-甲基-1H-苯并三唑-1-甲基胺的異構(gòu)體混合物,以及EP/抗磨損添加劑C11-C14支鏈烷基胺、單己基和二己基的磷酸酯,加上環(huán)氧化物類型的除酸劑1-甲基-4-(2-甲基環(huán)氧乙烷基)-7-氧雜二環(huán)[4.1.0]庚烷和對叔丁基苯基1-(2,3-環(huán)氧)丙基醚。 [0065] 結(jié)果顯示在表2中。表2中的對比數(shù)據(jù)表明,在標準測試條件下(175℃,14天,1000ppm水分含量),所提出的用于本發(fā)明基液的添加劑(根據(jù)混溶性進行選擇)提供了可接受的化學(xué)穩(wěn)定性水平,這通過未出現(xiàn)試棒腐蝕或顯著油降解,以及可接受的測試后總酸值和氟離子水平得以證明。 [0066] 樣品1和7(本發(fā)明的基液類型和添加劑組合)的比較,表明化學(xué)穩(wěn)定性的進一步改進可以通過附加添加劑優(yōu)化來實現(xiàn),其中樣品7經(jīng)歷了更嚴酷的測試條件,其允許在密封的玻璃管中部分包含空氣,這將加速化學(xué)不穩(wěn)定性。 [0067] [0068] 實施例3.電阻率作為PAG基液純度的函數(shù)。對各種生產(chǎn)質(zhì)量相關(guān)因素進行了考慮,考慮了它們對PAG的電學(xué)性質(zhì)的可能影響。將理論化學(xué)原理應(yīng)用于PAG的化學(xué)結(jié)構(gòu)與多元醇酯典型結(jié)構(gòu)(在需要考慮向潤滑劑漏電的制冷回路中常規(guī)使用的MPE、DPE、TMP、PE多元醇類型)的比較,不能鑒定出這兩種合成潤滑劑類型的電阻率差異的內(nèi)在原因。 [0069] POE潤滑劑在歷史上被制造成具有低的殘留酸水平、典型為0.01mgKOH/g(根據(jù)反應(yīng)完成所需)以及低的水分含量水平、典型為50ppm(根據(jù)制冷回路中化學(xué)穩(wěn)定性所需的ASHRAE 97測試所定義的)。 [0070] 已經(jīng)提出,PAG的化學(xué)結(jié)構(gòu)本身對于可獲得的電學(xué)性質(zhì)沒有限制性,并且PAG生產(chǎn)和后處理技術(shù)的最新進展能夠使具有符合混合/電壓縮機所要求的電阻率性質(zhì)的PAG得以生產(chǎn)。這種電阻率標準目前在汽車空調(diào)工業(yè)中還未明確鑒定,但是已被認識到將在12 1×10 Ωcm的數(shù)量級。 [0071] 被考慮可能影響電學(xué)性質(zhì)的首要質(zhì)量因素是水分含量、總酸值和殘留粒子物質(zhì)+ +(主要為K/Na)。 [0072] 在實施例3中,通過氮氣吹掃/施加真空將樣品干燥至低于30ppm并使用弱有機+ +酸/堿進行中和,以產(chǎn)生干燥的中性樣品。采用ICP分析來測定殘留的Na 和K 水平。用于評估電阻率隨水含量變化的樣品用0.03mgKOH/g的總酸值水平進一步進行標準化,該水平是基于可以在商業(yè)化規(guī)模上采納的最低TAN規(guī)格。用于評估電阻率隨TAN變化的樣品用 50ppm的水分含量進一步進行標準化,該含量是PAG類型的潤滑劑的現(xiàn)實中可重復(fù)的最干燥水平。 [0073] 按照IEC 247(絕緣性液體的相對電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測量(Measurement of relative Permittivity,Dielectric Dissipation Factor and D.C Resistivity of Insulating Liquids))測定比較性樣品的電阻率。進行的所有工作都使b c b用類似樣品1的潤滑劑,即式RX(RO)yR 的PAG潤滑劑,其中R是C3烷基;X是O;R 是C3c 亞烷基;R 與R相同;并且y是導(dǎo)致40℃下基液粘度為46cSt的整數(shù)。 [0074] 圖1是體積電阻率(單位為Ωcm)作為水分含量的函數(shù)的圖。在圖1中,所有樣品的總酸值是0.03mgKOH/g,并且所有樣品的堿金屬離子含量為30ppm。圖2是體積電阻率(單位為Ωcm)作為總酸值的函數(shù)的圖。在圖2中,所有樣品的水含量是50ppm,并且所有樣品的堿金屬離子含量為30ppm。 [0075] 為了能夠獲得20℃下至少1×1012ohm的最小體積電阻率,確定了可以采用純化步驟,以使基于聚亞烷基二醇的潤滑劑組合物顯示出低于約0.03mgKOH/g的總酸值、低于約30ppm的陽離子含量和低于約300ppm的水分含量。 [0076] 盡管已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案,但本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員能夠?qū)ζ溥M行修改而不背離本發(fā)明的精神和教授。所描述的實施方案和本文中提供的實例僅僅是示例性的而不打算是限制性的。本文公開的發(fā)明的許多改變和修改是可能的,并處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此,保護范圍不受上面提出的說明書的限制,而是僅受權(quán)利要求書的限制,其范圍包括權(quán)利要求書主題內(nèi)容的所有等價物。 |