冷凍機油組合物用基礎油和冷凍機油組合物及用于制冷的組合物和制冷方法
【專利摘要】本發明公開了一種冷凍機油組合物用基礎油，其特征在于，所述基礎油40℃運動粘度為3平方毫米/秒以下，所述基礎油為式（1）所示的芳香族化合物與碳原子總數為12-15的烷基苯和/或碳原子總數為14-18的異構烷烴的混合物，其中，R1和R2各自獨立為H或C1-C4的烷基，R1和R2相同或不同。本發明還提供了一種冷凍機油組合物、一種用于制冷的組合物和一種制冷的方法。本發明提供的冷凍機油組合物具有優良的與R600A制冷劑的相溶性和熱化學穩定性，并具有較低的粘度、較高閃點、優良的低溫流動性和良好的潤滑性及較低的摩擦系數，具有較明顯的節能效果。
【專利說明】冷凍機油組合物用基礎油和冷凍機油組合物及用于制冷的 組合物和制冷方法
【技術領域】
[0001] 本發明是關于一種冷凍機油組合物用基礎油和冷凍機油組合物，以及用于制冷的 組合物和制冷方法
【背景技術】
[0002] 壓縮式制冷系統由制冷壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器等構成，工作原理是利用 制冷劑氣化揮發時，吸收周圍介質的熱量，使溫度降低進行冷卻，然后通過壓縮機將制冷劑 復原為液體，再重新氣化，如此循環往復。這種制冷系統大量用于冰箱、空調等家用電器，冷 庫、冷藏室等工業設備和陳列柜、飲料、冰淇淋機等商用設備。壓縮機是這種制冷系統的心 臟，而在壓縮機內起潤滑、散熱、密封和防腐等作用的冷凍機油則對壓縮機和制冷系統的性 能發揮及壽命有著十分重要的影響，尤其是對壓縮制冷系統的節能與否關系密切，因此選 擇性能優異的冷凍機油對壓縮制冷系統來說是十分重要的。
[0003] 過去，壓縮式制冷系統一般采用氟里昂，包括二氯二氟甲烷（R12)、一氟三氯甲烷 (R11)、二氟一氯甲烷（R22)等作制冷劑。但是，氟里昂物質中的氯原子會與臭氧發生連鎖 反應，對地球表面的臭氧層造成嚴重的破壞，使得南北極區出現臭氧空洞。眾所周知，沒有 臭氧層，太陽紫外線將直射地球從而導致人類患皮膚癌的幾率增加和有益微生物死亡等環 境問題。為了保護與人類生活密切相關的大氣臭氧層，世界各國政府于1987年簽訂了蒙特 利爾議定書、1992年簽發了里約熱內盧宣言，共同制訂了限制和禁止氟里昂物質生產和使 用的時間表。我國從2005年開始全面禁用R12制冷劑。
[0004] 為了配合限制和禁用氟里昂物質的規定，從上個世紀90年代開始，世界各國對 不含氯的新型制冷劑和與之配套的冷凍機油進行了大量研究。美國杜邦公司率先開發出了 無氯制冷劑四氟乙烷（R134A)，該制冷劑不破壞臭氧層，且主要性能與R12十分接近，因此 得到了廣泛應用。但是后來發現，R134A的溫室效應指數太高；另外該制冷劑對制冷系統的 要求十分苛刻，使其使用面受到了很大限制。低分子烴制冷劑如R600A由于具有不破壞臭 氧層、溫室效應指數小、能效比高而且又不會產生環境問題的優點，因此備受青睞，近期得 到了廣泛推廣，目前已成為替代制冷劑的主流。不同的制冷劑與冷凍機油有不同的溶解性 和穩定性，因此，必須選擇與R600A制冷劑有良好溶解性和穩定性的冷凍機油。
[0005] 冷凍機油一般包括基礎油和各種用于改善冷凍機油其它性能的添加劑，如潤滑 齊U、減摩劑、抗氧劑、抗腐蝕劑、抗泡劑。冷凍機油的主要性能如流變性、粘溫性能、低溫流動 性、閃點、傾點以及與制冷劑的互溶性等都是由基礎油的性質決定的。因此，冷凍機油的選 擇主要集中在基礎油的選擇上。R600A是一種輕烴，根據相似相溶原理，烴類油與R600A具 有良好的互溶性。作為R600A制冷劑的冷凍機油，日本特許公開公報平JP10-130685建議 用環烷烴礦油和深度脫蠟的石蠟基礦油、支鏈烷基苯、聚醚、酯類油和氟油等合成油作基礎 油。但是，聚醚、酯類油和氟油等合成油的價格高，而且與R600A中的溶解性不夠好；深度脫 蠟的石蠟基礦油的低溫流動性差；深度脫蠟或加氫異構脫蠟的環烷基油以及支鏈烷基苯雖 具有優良的低溫性能和良好的與R600A的溶解性，但其粘度指數和閃點較低、潤滑性能較 差，不利于低粘度油品的減摩、節能。
[0006] CN1470626A公開了一種冷凍機油組合物，該冷凍機油組合物利用氣相色譜法的蒸 餾實驗方法測得沸點在300°C以下的餾分占5-35重量％，沸點在500°C以上的餾分占5-35 重量％，且利用相同的方法，測得餾出溫度在250°C以上的占20%，n-d-M環分析的％C P在35% 以上、含氮量在IOppm以下、流動點在-20°C以下、40°C運動粘度為7-150平方毫米/秒。 該油雖然有較好的抗磨性能和抑制在壓縮機排氣閥處生成油泥的優點，但本領域技術人員 知道，300°C以下的餾分其實是一種柴油餾分，因此該方法其實是通過加入柴油以降低冷凍 機油組合物的粘度，而加入柴油無疑導致了冷凍機油組合物閃點太低、安全性差。而且當柴 油揮發后或者含量降低后，剩余的餾分尤其是沸點在500°C以上的餾分的粘度非常高，導致 能耗較高。另外，這種冷凍機油組合物還存在與R600A的相溶性差、低溫流動性差的缺點。
[0007] CN1054154A公開了一種冷凍機油組合物，以組合物的總量為基準，冷凍機油組合 物含有〇. 1-5重量％的環氧化物穩定劑、0. 1-5重量％的磷酸酯類潤滑劑、0. 1-3重量％的 酚型抗氧劑以及余量的粘度為30-100平方毫米/秒的軟蠟裂解的C5-C18的混合α烯烴聚 合油。軟蠟裂解的C 5-C18的混合α烯烴制備的混合α烯烴聚合油能夠使含有該聚合油的 冷凍機油組合物具有優良的與R600A的相溶性和熱化學穩定性、較高的粘度指數、較高的 閃點，而且原料成本低。但是節能率僅為3%以下。對于能源緊缺的當今世界，顯然節能率 越高的產品越具有競爭力。
[0008] CN1099454A公開了一種含烴冷凍機油組合物，該組合物含有烴類油作為基礎油， 所述烴類油選自礦油、烯烴聚合物、萘化合物和烷基苯中的至少一種。所述烯烴聚合物包括 C16-C2tl的α烯烴低聚物，所述α烯烴低聚物通過以乙烯為原料采用齊格勒催化劑法、自由 基聚合法、氯化鋁法、氟化硼法等公知的聚合方法齊聚得到。采用這種方法獲得的α烯烴 聚合物在40°C時的粘度一般大于6平方毫米/秒，為6. 5-8. 0平方毫米/秒，難以得到更低 粘度的油品。
[0009] -般地，冷凍機油的粘度越低、流體的內摩擦力越小，摩擦損失越低，節能效果就 越好。因此，為了達到節能的目的，有人試圖用環烷基礦油切割適宜的餾分生產低粘度冷凍 機油。盡管這種油品40°C運動粘度能達到5平方毫米/秒的低粘度，然而這種油品的閃 點、燃點太低，安全性差，難以達到制冷壓縮機對冷凍機油最低閃點(大于130°C )的要求，再 加上這種油品的餾分寬、揮發性大，容易在壓縮機中發生攜油問題，另外這種油品的潤滑性 稍差，不能滿足常規壓縮制冷系統的使用要求。
[0010] 總之，目前市場上還沒有節能效果十分理想，且與R600A有良好相溶性的低粘度 冷凍機油供使用。因此，迫切需要開發一種能夠進一步提高節能率且與R600A有良好相溶 性的低粘度冷凍機油組合物產品。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的是為了克服現有技術的冷凍機油組合物節能效果低或者與R600A 的相溶性差的缺點，提供一種節能效果好且與R600A的相溶性好的冷凍機油組合物用基礎 油和冷凍機油組合物，以及一種用于制冷的組合物和一種制冷的方法。
[0012] 本發明的發明人意外地發現，將權利要求1中式（1)所示的芳香族化合物與碳原 子總數為12-15的烷基苯和/或碳原子總數為14-18的異構烷烴混合得到的混合物在40°C 時的粘度為3平方毫米/秒以下，形成的冷凍機油組合物的閃點高、低溫流動性好、與R600A 的相溶性好，既能滿足節能的要求，又能滿足冷凍機油對安全性、低溫流動性和與R600A的 相溶性好的要求。基于上述發現，實現了本發明。
[0013] 本發明提供了一種冷凍機油組合物用基礎油，其中，所述基礎油40°C運動粘度為 3平方毫米/秒以下，所述基礎油為式（1)所示的芳香族化合物與碳原子總數為12-15的烷 基苯和/或碳原子總數為14-18的異構烷烴的混合物，
[0014]
【權利要求】
1. 一種冷凍機油組合物用基礎油，其特征在于，所述基礎油4(TC運動粘度為3平方毫 米/砂W下，所述基礎油為式（1)所示的芳香族化合物與碳原子總數為12-15的焼基苯和/ 或碳原子總數為14-18的異構焼姪的混合物，
其中，Ri和R2相同或不同，各自獨立為H或C1-C4的焼基2。
2. 根據權利要求1所述的組合物，其中，所述基礎油的4(TC運動粘度為2-3平方毫米 /砂。
3. 根據權利要求1或2所述的組合物，其中，在所述基礎油中，所述式（1)所示的芳香 族化合物的含量為50-90重量％，所述碳原子總數為12-15的焼基苯和/或碳原子總數為 14-18的異構焼姪的含量為10-50重量％。
4. 根據權利要求3所述的組合物，其中，所述碳原子總數為12-15的焼基苯與碳原子總 數為14-18的異構焼姪的重量比為1 ;2-2 ;1。
5. 根據權利要求1-4中任意一項所述的組合物，其中，所述式（1)所示的芳香族化合物 選自予基苯、一予基甲苯、予基二甲苯、予基己苯、予基異丙苯、予基下苯、甲基予基苯、甲基 予基甲苯、己基予基甲苯中的一種或多種； 所述碳原子總數為12-15的焼基苯選自己基苯、庚基苯、辛基苯、壬基苯和它們的異構 體中的一種或幾種； 所述碳原子總數為14-18的異構焼姪選自a -庚帰二聚體、a -辛帰二聚體、a -壬帰 二聚體、a -己帰H聚體和它們的加氨產物中的一種或幾種，碳原子總數為14-18的異構焼 姪的傾點在-5(TCW下。
6. -種冷凍機油組合物，該組合物含有基礎油和添加劑，其特征在于，所述基礎油為權 利要求1-5中任意一項所述的冷凍機油組合物用基礎油。
7. 根據權利要求6所述的組合物，其中，W組合物的總量為基準，所述基礎油的含量為 94-97重量％，所述添加劑的含量為3-6重量％。
8. 根據權利要求6或7所述的組合物，其中，所述添加劑選自潤滑劑、減摩劑、抗氧劑、 抗腐蝕劑、抗泡劑中的一種或幾種。
9. 一種用于制冷的組合物，該組合物包括冷凍機油組合物和制冷劑，其特征在于，所述 冷凍機油組合物為權利要求6-8中任意一項所述的冷凍機油組合物。
10. 根據權利要求9所述的組合物，其中，該組合物中，所述冷凍機油組合物的含量為 70-90重量％，制冷劑的含量10-30重量％。
11. 根據權利要求9或10所述的組合物，其中，所述制冷劑為R600A。
12. -種制冷的方法，該方法包括將冷凍機油組合物和制冷劑混合或不經混合后送入 制冷裝置的壓縮機中進行壓縮，其特征在于，所述冷凍機油組合物為權利要求6-8中任意 一項所述的冷凍機油組合物；W所述冷凍機油組合物和制冷劑的總量為基準，所述冷凍機 油組合物的加入量為70-90重量％，制冷劑的加入量為10-30重量％。
【文檔編號】C10N20/02GK104419495SQ201310389143
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】汪孟言 申請人:北京福潤聯石化科技開發有限公司