润滑剂组合物、制冷压缩机、制冷机及制冷系统的制作方法

本发明属于涉及在制冷压缩机使用的润滑油/润滑剂，尤其涉及一种用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，例如医疗或工业应用中需要蒸发温度低于-100℃使用的全封闭压缩机类型中使用的润滑剂，其中制冷压缩机采用至少一种碳原子数目为2-4的烷烃烯烃混合制冷剂操作。本发明还涉及含有所述润滑剂组合物的制冷压缩机、制冷机和制冷系统。

背景技术：

1、使用蒸汽压缩制冷循环运行的传热装置在运行期间使用制冷剂和润滑剂，所述传热装置包括热泵(heat pump)、空调(包括车载、家用和工业用的空调)和制冷机(refrigerator，包括家用和工业用的制冷机和冷冻机(freezer))。在典型的传热系统中，合适沸点的液体在低压下蒸发，在此过程中吸热。然后，所产生的蒸汽被压缩并传送至冷凝器，在其中冷凝，产生热。该液体冷凝物通过膨胀阀(expansion valve)返回至蒸发器中，完成制冷循环。

2、超低温制冷机适用于科研院所、疾病防控、生物工程、医院、血站、远洋渔业和电子化工等。超低温制冷机主要用于保存红细胞、白细胞、皮肤、骨骼、细菌、病毒、精液、生物制品、远洋制品等，电子器件及特殊材料的低温试验。

3、应用到超低温制冷机的常规致冷剂是基于氯氟烃(cfc)、氢氯氟烃(hcfc)、氢氟烃(hfc)的化合物。由于这些化合物引起对高层大气内的臭氧层的破坏，因此使用这种制冷剂化合物受到限制，且受蒙特利尔条款调整限制。

4、在超低温领域含氟制冷机r13、r23、r508b化合物在逐渐被烃(hc)基制冷剂取代。例如：hfc化合物r13和r23的全球温室可能性(gwp)为14400和14800，而烃(hc)基制冷剂r1150乙烯和r1270丙烯的全球温室可能性(gwp)分别为4和3。

5、烃(hc)基制冷剂常常与相容的润滑剂组合以形成在制冷压缩机中使用的制冷，润滑剂确保传热装置的活动部件得以润滑以利于运行并避免磨损。在超低温制冷机中蒸发温度更低，润滑剂需要制冷机在运行期间与烃(hc)基制冷剂可相容和可混溶。

技术实现思路

1、为适应更加低温的使用工况，需要更为苛刻的润滑剂，本发明提供了一种用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，用于至少一种c2-c4饱和和非饱和的烃组分组成的致冷剂的制冷压缩机中，例如r290和r1150的混合物，本发明的润滑剂组合物中含有饱和酯和烷基苯，同时饱和酯的含量至少含有70wt％，饱和酯和烷基苯协同作用使润滑剂组合物在系统中表现优异的低温性能，能够用于需要低温苛刻条件的含烃基混合制冷剂的制冷系统中。

2、同时本发明的润滑剂组合物拥有良好的低温流动性，即使在超低温制冷机中(蒸发温度低于-100℃)下也维持其润滑和混溶状况不变，具有良好的摩擦学性能，从而避免压缩机故障，并至少在压缩机的有效寿命期间在长的时间段下维持高的可靠度。

3、本发明还提供了使用以上提及的烃类制冷剂并含有本发明所述的润滑剂组合物的制冷压缩机、制冷机和制冷系统。

4、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

5、一种用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，所述制冷压缩机采用至少一种碳原子数目为2-4的烷烃和烯烃混合制冷剂，所述润滑剂组合物包括烷基苯和饱和酯，其中饱和酯的比例至少70wt％，烷基苯的比例大于5wt％。

6、进一步地，在保持优良的低温性能和润滑性能的前提下，优选所述饱和酯的比例大于80wt％，烷基苯的比例不低于8wt％。

7、优选地，所述烷基苯为合成十二烷基苯的副产物，经过精馏处理得到在40℃温度下粘度为15-35cst，平均分子量为315-450g/mol，馏程为300-450℃，其中，优选粘度在17-25cst。

8、优选地，所述烷基苯为单烷基苯、二烷基苯、多烷基苯、二苯烷中的任意一种或其混合。

9、优选地，所述烷基苯含有1-4个烷基基团，每个烷基基团的碳原子数目小于或等于24。

10、优选地，所述饱和酯为单酯、双酯、三羟甲基酯、新戊二醇酯、季戊四醇酯、双季戊四醇酯、复酯中的一种或多种的混合物。饱和酯的结构中并不含双键，其中优选多元醇酯，具有优良的热稳定性。在选择合成酯过程中，优选酸值低，水分含量<50ppm的多元醇酯。

11、进一步地，所述饱和酯在40℃温度下粘度为5-390cst，闪点温度大于140℃，倾点温度低于-15℃。

12、进一步地，合成饱和酯所采用的酸优选含有碳原子数目1-12的有机酸。

13、进一步地，所述润滑剂组合物中还包括添加剂。

14、优选地，所述添加剂选自抗磨剂、极压剂、摩擦改进剂、抗氧剂、酸捕捉剂、金属钝化剂、防锈剂、抗泡剂中的一种或几种的混合物。其中抗磨剂优选磷系抗磨剂，包含芳基磷酸酯、烷芳基磷酸酯；抗氧剂优选酚类抗氧剂和胺类抗氧剂或者两者混合物；金属钝化剂优选液体苯三唑衍生物。

15、基于相同的发明构思，本发明还提供了用于制冷压缩机的润滑剂组合物的制备方法，包括：在温度30℃-110℃的条件下，将基础流体烷基苯和饱和合成酯混合，加入各种添加剂，搅拌均质后，边搅拌边使用干燥气体进行脱水处理，待水分低于50ppm合格包装。

16、基于相同的发明构思，本发明还提供了一种制冷压缩机，采用至少碳原子数目为2-4的烷烃和烯烃混合制冷剂操作的制冷压缩机，包括权利要求1-10任意一项所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物。

17、基于相同的发明构思，本发明还提供了一种制冷机，采用至少碳原子数目为2-4的烷烃和烯烃混合制冷剂操作的制冷机，包括所述的制冷压缩机。

18、基于相同的发明构思，本发明还提供了一种制冷系统，含有碳原子数目为2-4的烷烃和烯烃混合制冷剂，所述制冷系统含有上述实施方式的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物。

19、本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

20、本发明的润滑剂组合物，含有烷基苯和饱和酯，且饱和酯的比例至少70wt％，烷基苯的比例大于5wt％，烷基苯和饱和酯协同作用，使润滑剂组合物在系统中表现优异的低温性能，在蒸发温度低于-100℃时还能够保持润滑剂与制冷剂互溶，能够使用在烷烃和烯烃混合制冷剂的制冷系统中。

21、同时，相对于在烯烃和烷烃混合制冷剂使用多元醇酯润滑的制冷压缩机，本发明的烷基苯和饱和酯混合的润滑剂组合物，降低了蒸发温度。

技术特征：

1.一种用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，所述制冷压缩机采用至少一种碳原子数目为2-4的烷烃烯烃混合制冷剂，其特征在于，所述润滑剂组合物包括饱和酯和烷基苯，饱和酯的比例至少70wt％，烷基苯的比例大于5wt％。

2.根据权利要求1所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述饱和酯的比例大于80wt％，烷基苯的比例不低于8wt％。

3.根据权利要求1所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述烷基苯为合成十二烷基苯的副产物，经过精馏处理得到在40℃温度下粘度为15-35cst，平均分子量为315-450g/mol，馏程为300-450℃。

4.根据权利要求3所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述烷基苯为单烷基苯、二烷基苯、多烷基苯、二苯烷中的任意一种或其混合。

5.根据权利要求3所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述烷基苯含有1-4个烷基基团，每个烷基基团的碳原子数目小于或等于24。

6.根据权利要求1或2所述的蒸发温度低于-100℃用于制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述饱和酯为单酯、双酯、三羟甲基酯、新戊二醇酯、季戊四醇酯、双季戊四醇酯、复酯中的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求6所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述饱和酯在40℃温度下粘度为5-390cst，闪点温度大于140℃，倾点温度低于-15℃。

8.根据权利要求6所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，合成所述饱和酯所用的酸为含有碳原子数目3-12的有机酸。

9.根据权利要求1所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述润滑剂组合物中还包括添加剂。

10.根据权利要求9所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述添加剂选自抗磨剂、极压剂、摩擦改进剂、抗氧剂、酸捕捉剂、金属钝化剂、防锈剂、抗泡剂中的一种或几种的混合物。

11.根据权利要求10所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物，其特征在于，所述抗磨剂为磷系抗磨剂，包含芳基磷酸酯、烷芳基磷酸酯，抗氧剂为酚类抗氧剂或胺类抗氧剂或者两者混合物；金属钝化剂为液体苯三唑衍生物。

12.一种如权利要求1-11任意一项所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物的制备方法，其特征在于，在30℃-110℃温度条件下烷基苯和饱和酯混合，加入添加剂，搅拌均质后，边搅拌边使用干燥气体进行脱水处理，待水分低于50ppm合格包装。

13.一种制冷压缩机，其特征在于，采用至少碳原子数目为2-4的烷烃制冷剂操作的制冷压缩机，包括权利要求1-11任意一项所述的用于蒸发温度低于-100℃制冷压缩机的润滑剂组合物或权利要求12所述的制备方法制备得到的润滑剂组合物。

14.一种制冷机，其特征在于，采用至少碳原子数目为2-4的烷烃制冷剂操作的制冷机，包括权利要求13所述的制冷压缩机。

15.一种制冷系统，含有碳原子数目为2-4的烷烃制冷剂，其特征在于，所述制冷系统含有权利要求1-11任意一项所述的用于制冷压缩机的润滑剂组合物或权利要求12所述的制备方法制备得到的润滑剂组合物。

技术总结本发明公开了一种用于制冷压缩机的润滑剂组合物、制冷压缩机、制冷机及制冷系统，制冷压缩机采用至少一种碳原子数目为2‑4的烷烃烯烃混合制冷剂，其中的润滑剂组合物包括饱和酯和烷基苯，饱和酯的比例至少70wt％。饱和酯和烷基苯的协同作用使润滑剂组合物具有拥有良好的低温流动性，即使在制冷系统中蒸发温度低于‑100℃下也维持其润滑和混溶状况不变，具有良好的摩擦学性能，从而避免压缩机故障，并至少在压缩机的有效寿命期间在长的时间段下维持高的可靠度。技术研发人员：易书理受保护的技术使用者：上海旌屹新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18