[發明專利]用于制冷系統的潤滑劑

無效

• 申請號: 200980145271.3
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN102216438A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: E·赫塞爾;R·凱利;D·卡爾;J·赫特爾
• 申請（專利權）人: 科聚亞公司
• 主分類號: C10M105/44
• 分類號: C10M105/44;C10M171/00;C10N20/02;C10N30/06;C10N40/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 楊立芳

技術領域

本發明涉及多元醇酯潤滑劑和它們在用于制冷和空調系統的工作流體中的用途。

背景技術

多元醇酯(POE)在本領域中眾所周知作為置換型制冷系統的潤滑劑。常用的商業POE源自于多元醇(含2個或更多個OH基團的醇)與單官能羧酸的反應。此種″簡單″或″常規″的多元醇酯特別適合用于利用氫氟烴制冷劑(HFC)例如R-134a和相關分子的系統，因為與其它潤滑劑例如礦物油、聚-α-烯烴或烷基化芳族化合物相比它們的極性提供與所述制冷劑改進的可混溶性。此種多元醇酯潤滑劑的一個實例公開在美國專利號6,221,272中。

簡單的多元醇酯的物理特性主要源自酸組分的結構。因為存在各種各樣可商購的羧酸，所以簡單的多元醇酯可以經設計帶有為特定制冷系統應用而優化的特殊物理特性。但是對于簡單的多元醇酯，對所有所需性能的同時優化存在限制。例如，最佳潤滑劑將是這樣一種潤滑劑，即它在低溫下與制冷劑具有高的可混溶性以確保潤滑劑在蒸發器和制冷循環的其它低溫組件中的良好輸送，但是在壓縮機中高的溫度和壓力下制冷劑在潤滑劑中具有非常低或差的溶解性以使制冷劑引起的潤滑劑粘度降低最小化。

在高的溫度和壓力下由制冷劑引起的潤滑劑粘度降低顯著地降低潤滑劑的流體動力學潤滑能力。此外，通過使用較長鏈線性酸而不是較短鏈和/或支化烷基改進了多元醇酯潤滑劑的潤滑性和負荷能力。但是對與HFC或氟烴(fluorocarbon)制冷劑的可混溶性來說卻正好相反(即，支化和/或較短鏈酰基改進可混溶性)。所以存在要求同時優化潤滑劑與制冷劑在低溫下的可混溶性特性和在高的溫度和壓力下制冷劑在潤滑劑中的溶解性的謹慎平衡，同時還維持潤滑劑的潤滑性和負荷能力的最佳平衡。另外，隨著制冷系統制造商開始傾向于較低粘度的潤滑劑以改進能量效率，對潤滑劑的潤滑性和負荷能力的負面影響將變得更加顯著。

改進制冷潤滑劑的潤滑性和負荷能力的一種機理是包括抗磨/極壓添加劑。然而，此類添加劑可能是不希望的，因為它們可能在低溫下(如在蒸發器中遇到的)從潤滑劑中沉淀析出或在非常高的溫度下(如在壓縮機中經歷的)分解成不溶解的副產物。添加劑從潤滑劑中的此種″析出″(drop?out)通常可能導致制冷劑系統膨脹裝置(熱膨脹閥、毛細管或針形閥)上的沉積物，或所述膨脹裝置的完全堵塞，這導致系統的制冷性能降低或系統的完全失效。此外，對于具有內部發動機的壓縮機，添加劑與發動機上使用的線路涂層(wire?coating)具有發生不利反應的可能性，這導致線路涂層在該系統中的溶解并最終沉積在膨脹裝置組件上。

因此，仍需要這樣一種制冷潤滑劑，即其在寬的操作溫度范圍內與制冷劑具有高的可混溶性，同時還在沒有使用添加劑的情況下維持足夠的潤滑性和負荷能力；提供對制冷組件磨損的保護并另外改進制冷系統的能量效率。

解決這種需要的一種可能方式是采用復雜的多元醇酯，即通過使含至少兩個-OH基團的醇與多元羧酸(通常摻合有一種或多種一元羧酸)反應形成的酯。因此，由于它們的附加的酸位點，多元酸提供調節所得酯的性能以滿足最佳潤滑劑的不同要求的可能性。

例如，美國專利號5,096,606公開了制冷油組合物，其包含(1)選自1，1，1，2-氟代乙烷、五氟乙烷、1，1，1-三氟乙烷和1，1-二氟乙烷的氟代乙烷和(2)是由以下組分獲得的反應產物的酯化合物：(a)具有1-6個伯羥基的脂族多元醇，(b)具有2-9個碳原子的飽和脂族直鏈或支化一元羧酸，或其衍生物和(c)具有2-10個碳原子的飽和脂族直鏈或支化二元羧酸，或其衍生物，所述酯化合物具有1-100cst的100℃運動粘度。

另外，美國專利號5,750,750公開了一種復雜醇酯，其包含以下物質的混合物的反應產物：

由通式：R(OH)_n表示的多羥基化合物，其中R是任何脂族或脂環族烴基，n是至少2，條件是所述烴基含有大約2-20個碳原子；

多元酸或多元酸的酐，條件是所述多元酸的當量與所述多羥基化合物的醇的當量之比在大約1.6∶1-2∶1的范圍中；和

一元醇，條件是所述一元醇的當量與所述多元酸的當量之比在大約0.84∶1-1.2∶1的范圍中；

其中所述復雜醇酯顯示小于或等于-20℃的傾點，大約100-700cSt的40℃粘度并具有小于或等于70wt％的多元酸酯濃度，基于所述復雜醇酯。