可生物降解的双循环发动机油组合物和酯基料制造技术

提供用于水冷却的或空气冷却的双循环发动机的包括可生物降解的酯基料的润滑剂组合物。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及双循环发动机油组合物及其组分酯基料。本专利技术的组合物不需要任何增强混溶性溶剂并易于生物降解。双循环(二冲程)发动机作为以下一些机械上的动力源很受欢迎外装马达、扫雪机、机动自行车和各种绿化装置。例如，割草机，链锯、弦线式修剪机和鼓风机。双循环发动机的广泛应用主要是由于它们简单的设计和轻质量的构造，提供高能量输出并在低温下快速发动动的能力和相对低的花费。双循环发动机使用按规定比例的汽油和润滑油混合物进行运转。润滑油必须在苛刻的操作条件下提供满意的运转性能，用于双循环发动机的润滑油通常是由矿物油或合成的碱性液体，运转添加剂和溶剂(通常相对低沸点的石油馏出液)组成，以增强汽油/润滑油的混溶性。最新发展的用于减少四循环轿车和卡车发动机废气排出的技术不能成功地适应于双循环发动机。因此，公众更加关注从这些小型发动机中排出的高水准的碳氢化合物，因为碳氢化合物不容易生物降解。碳氢化合物排放是发动机基本设计的结果。例如，在一典型的双循环发动机动力冲程中，空气、石油和燃料被吸入到曲柄箱中作为合并的进料被压入活塞上的空间。在排气冲程中，燃烧过的气体从排气口排出，新的易燃物料从曲柄箱中被转移到活塞上的空间。因为排气口在新的易燃物料的转移进行之前打开，之后并闭，所以高达20%的新的易燃物料未燃烧就被排出了。结果碳氢化合物排放远远高于可比较的四循环发动机的排放标准。水冷却外装马达将废气直接排到水中，引起污染，其它前面提到的装有空气冷却双循环发动机的设备产生的废气造成了严重的空气污染问题。例如，加利福尼亚空气研究会(the California Air Research Board)曾测定过，许多双循环发动机每马力小时产生的污染高达卡车发动机的五十倍。当润滑油中存在挥发性的有机溶剂时，上述污染问题更加重了。更严重的是，一些作为混溶性增强剂的溶剂，例如干洗溶剂汽油，具有相当低的闪点，因此产生了潜在的火灾危险，需要在储存和运输这些物质时给以特别的留心。因此，需要有一种双循环发动机油组合物，它被配制后以便通过阻止有害碳氢化合物排放到环境中来防止污染，并减少含有溶剂的润滑油的潜在危险，特别是在储存和运输时的危险。这些目标必须要实现，然而，同时满足严格的运转标准，例如，优良的润滑性和去污力，特别是在活塞环上的润滑性和去污力，优异的抗滞塞性能和高的抗凝胶/絮凝作用和在操作条件的适宜范围内提供最佳的润滑油和燃料的混溶性。根据本专利技术，提供了一种生物可降解的酯基料和含有同样基料的适用于水冷却和空气冷却双循环发动机的双循环发动机油组合物。本专利技术的油组合物被配制后以便不需要普通的溶剂，因而实际上不仅减少了用它润滑的双循环发动机的潜在污染，而且减少了含有溶剂的配制料的固有的危险。根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种用于双循环发动机油组合物的酯基料。它基本上是由(a)和(b)的混合物组成，其中(a)第一种多羟基化合物的酯，包括作为它的反应成分的新戊基多元醇和C6-C20支链饱和单羧酸，以及(b)第二种多羟基化合物的酯，包括作为它的反应成分的新戊基多元醇和选自至少一种C5-C10直链饱和单羧酸或至少一种C16-C20直链或支链不饱和单羧酸的羧酸。根据本专利技术的另一实施方案，提供了用于双循环发动机油组合物的一种酯基料，它基本上是由(a)和(b)的混合物组成，其中(a)第一种多羟基化合物的酯，它包括作为它的反应成分的新戊基多元醇和C8-C10直链饱和单羧酸，以及(b)第二种复杂多羟基化合物的酯，包括作为它的反应成分的新戊基多元醇，C6-C12二元羧酸和C5-C10直链或支链饱和单羧酸。如果需要，可将溶剂替代物任意地引入到本专利技术的酯基料中。适于这种目的的是任何不同的较低分子量的酯类，它包括作为它的反应成分的C8-C13直链或支链一元醇和C5-C12直链或支链羧酸。本专利技术的酯基料的特征在于与迄今使用的双循环发动机润滑油基料相比，它们具有优越的生物可降解性，闪点和粘度性能。本专利技术的酯基料的生物降解能力按CEC-L-33-T-82测定高于80%。本专利技术的每一种酯基料具有至少175℃的闪点。本专利技术的酯基料的动力学粘度在100℃时低于15厘沲。本专利技术的双循环发动机油组合物是由上述的基料或任何现有技术中已知的运转添加剂包装料组成，优选无尘去污/分散添加剂，例如多胺和较长链脂肪酸的反应产物。除了具有上面提到的所需要的生物可降解能力。闪点和粘度性质外，本专利技术的双循环发动机油组合物具有优良的与汽油的混溶性(燃料/油比例在16∶1到100∶1之间)。A.酯基料本专利技术优选的双循环发动机油基料是基本上由通过新戊基多羟基化合物与C6-C20支链饱和单羧酸反应形成的第一种多羟基化合物酯，和通过新戊基多羟基化合物与选自由(ⅰ)至少一种C5-C10直链饱和单羧酸或(ⅱ)至少一种C16-C20直链或支链不饱和单羧酸的羧酸反应而形成的第二种多羟基化合物酯所组成的混合物。适宜的用于制备上述酯混合物的新戊基多羟基化合物包括三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、双三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、新戊基二醇和两种或多种这些新戊基多羟基化合物的混合物。在刚才提到的优选的酯混合物的两种组分中，三羟甲基丙烷作为新戊基多羟基化合物反应物是特别优选的。可以用于形成第一种多羟基化合物酯的优选的酸类包括C16-C18的“异酸类”，异硬脂酸是特别优选的。异硬脂酸作为通过使天然的不饱和C18脂肪酸聚合而生产聚合脂肪酸时所得到的副产物，是很容易得到的商业产品，它可从Henkel corporation，Emery Group，Cincinnati，Ohio以商品牌号Emersol 871和Emersol 875得到。为了描述聚合脂肪酸的制备，可参考美国专利2，793，219和2，955，121。由不饱和脂肪酸聚合得到的聚合脂肪酸主要是由二聚酸和三聚酸构成;但也可能存在一些高级酸和未反应的单体。一部分C18单体酸在聚合过程中重排产生支链C18单羧酸产物，然后它通过蒸馏被分离出来。虽然这种C18支链产物的精确结构未被完全阐明，但其主要成分是甲基支化的异构体。按刚才描述的方法制备的异硬脂酸可包含至多35%(重量)的饱和的和一些不饱和直链C8-C18脂肪酸。优选地，这些直链酸将组成异硬脂酸反应物的25%或更少。这些直链酸一般存在于从聚合过程中得到的异硬脂酸中，但附加的直链酸可与异硬脂酸混合只要不超过上述界限。刚才描述的优选的酯基料中的第二种多羟基化合物酯的酸组分(ⅰ)优选从己酸、辛酸、壬酸、癸酸和两种或更多此类直链饱和单羧酸的混合物中选择。特别优选的第二种多羟基化合物酯的酸组分(ⅰ)是壬酸，或辛酸(C8)和癸(C10)酸的混合物，后者从Henkel Corporation，Emery Group，Cincinnati，Ohio以商品牌号Emery 658很容易买到。如果需要的话，也可使用较低分子量的脂肪酸(如Emery 1210)的混合物作为酸组分(ⅰ)。前述第二种多羟基化合物酯的酸组分(ⅱ))优选从棕榈油酸、油酸和这样的不饱和单羧酸的混合物中选择。油酸特别优选作为酸组分(ⅱ)。本专利技术的酯基料混合物是使用传统的混合机械和技术制得的。一般，在刚才描述过的优选的酯基料中的第一种多羟基化合物酯的含量应占酯基料总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于双循环发动机油组合物的酯基料，该基料基本上由（ａ）和（ｂ）的掺混物组成，其中（ａ）第一种多羟基化合物酯，它包括作为其反应组分的新戊基多羟基化合物和Ｃ↓［１６］－Ｃ↓［２０］支链饱和单羧酸和（ｂ）第二种多羟基化合物酯，它包括作为其反应组分的新戊基多羟基化合物和选自至少一种Ｃ↓［５］－Ｃ↓［１０］直链饱和单羧酸或者至少一种Ｃ↓［１６］－Ｃ↓［２０］的直链或支链不饱和单羧酸的羧酸，以及该酯基料还任意地含有较低分子量的酯，它包括作为其反应组分的Ｃ↓［８］－Ｃ↓［１３］直链或支链一元醇和Ｃ↓［５］－Ｃ↓［１２］直链或支链羧酸，该酯基料具有如下特征：（ｉ）生物降解能力≥８０％，按ＣＥＣ－Ｌ－３３－Ｔ－８２测定；（ｉｉ）闪点≥１７５℃；和（ｉｉｉ）动力学粘度在１００℃时低于１５厘池。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SC拉克斯，HG斯托沛尔，BJ贝麦史，
申请(专利权)人：亨凯尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]