CN1006231B - 长效防腐润滑脂及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高分子组合物。本发明是由１２～２４个碳原子脂肪酸和或羟基脂肪酸与氢氧化锂产生的皂化反应制得的锂皂，稠化矿物油和或合成润滑油，配合一种或多种防腐极压抗磨润滑主体剂，形成触变性，粘膏状的半固体油膏，并添加一种或多种防锈剂、增粘剂、降凝剂、憎水剂和抗氧剂等补助添加剂，在一定的条件下加工制得，具有很强的附着性，防腐性，耐干涸、耐冲刷等特点。

Description

长效防腐润滑脂及制造方法

本发明涉及一种高分子组合物。

目前，铁路轨道混凝土轨枕扣件螺栓，钢轨鱼尾螺栓，道岔螺栓，桥梁钩头螺栓，灰坑螺栓和工矿企业室内外天车，吊车，电车等轨道扣件，以及设备稳固地脚螺栓和各式紧固螺栓，连结螺栓乃至钢丝绳，链条等长期暴露在室外大气中的金属连接部件的防腐措施，是每年定期在其上涂注废机油，机械油或调合钙基润滑脂的混合油来维持。这些油品因无防锈缓蚀剂，防锈性能差，易氧化，氧化后酸值增大，反而加速螺栓腐蚀;还存在着附着性能差，油膜薄经不起高温暴晒，风吹的挥发，更抗不住暴雨冲刷而流失，一旦挥发流失，非但失去防腐作用，反而会有粘附着的腐蚀介质浸蚀螺杆本体，加速螺栓的化学腐蚀与电化学腐蚀;这些防腐油在铁路轨道上使用，由于稀油涂油过多会流淌到螺杆根部，造成铁轨下橡胶胶垫溶胀，寿命缩短，严重的稀油会腐蚀螺栓孔内浇注的硫磺水泥与混凝土，使螺杆松动，此时若受行车的强烈冲击负荷，便易折断根部，影响行车安全，上述防腐油品的极压抗磨性能不足，丝扣受震的微动磨损仍不能解决，会出现螺纹磨损，引起螺母紧固失效，另外在轨道上涂上述油，工作量大，又容易发生人身事故。

本发明的目的是提供一种有强耐腐蚀性，附着性，冲刷不脱落的润滑脂。

本发明改进上述缺点进行了精心研制试验，亦即是由碳原子12～24个的脂肪酸和或羟基脂肪酸与氢氧化锂，制得的锂皂（A），稠化运动粘度在100℃时为10～80厘沲、粘度指数在150以下和凝点在15℃以下的矿物油和或合成润滑油（B），配合一种或多种防腐极压抗磨润滑主体制（C）、形成触变形粘膏状的半固体油膏，并根据地区条件需要，另外添加一种或多种防锈剂，增粘剂，降凝剂、憎水剂和抗氧剂等辅助添加剂（D）为特征的长效防腐润滑脂。

本发明中，由碳原子12～24个的脂肪酸和或羟基脂肪酸与氢氧化锂制得的锂皂（A）是通过皂化反应生成的锂盐，用以稠化基础油（B），在基础油中作为不溶性的细微纤维存在，把基础油网络在纤维结构的微孔之间吸附在纤维表面，使液态状的基础油相变为有触变性和流变性凝胶状的半固体锂基润滑脂。它具有极好的剪切安全性，耐水性，高滴点（170～190℃），较好的防锈性、抗氧性以及耐磨性和极压性。

这里，在（A）中所述的碳原子为12～24个的脂肪酸和或羟基脂肪酸，它包括天然脂肪酸与合成脂肪酸，例如：十二烷酸（月桂酸）、十四烷酸（肉豆蔻酸）、十六烷酸（软脂酸、棕榈酸）、十八烷酸（硬脂酸）、二十烷酸（花生酸）、二十二碳酸（山萮酸）、二十四碳酸、9-羟基硬脂酸、10-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸、12-羟基二十二碳酸、10-羟基十六烷酸等。如果单独用一种酸成皂制脂，则碳原子数少者，其脂肪酸皂的链较短，就难溶于油，但润滑脂品种结构较为理想;反之，单独用一种碳原子数多的酸，因链长虽易溶于油，但润滑脂的触变性与流变性较差;故使用十八碳烷酸或12-羟基硬脂酸最为理想。如果使用两种酸复合，虽碳原子数与两种酸的配合比没有限制，但亦以十八烷酸和12-羟基硬脂酸最为合适，两者比例以1∶2较理想。

锂皂中氢氧化锂所占的比例，根据使用碳原子有多少个的脂肪酸和或第几位羟基的个数是多少个碳原子酸的用量不同来计算。锂的皂化物一般以占全部润滑脂重量的5～10重量%为宜，最好是6.1～9.2重量%，并为适应南方、北方气候条件的差别，南方型使用7.1～9.2重量%，北方型使用6.1～8.2重量%为最合适。

本发明的基础油是用运动粘度在100℃时10～80厘沲，粘度指数在150以下和凝点在15℃以下的矿物油和或合成润滑油（B），它是组成本发明体现稠度、成膜性、附着性、抗极压性、润滑性、耐候性、以及密封防腐性的另一个重要方面，粘度越高，上述性能便越好;粘度指数愈大，粘度随温度变化的特性越小，而凝点愈高，则油的低温性越好。这就是说，要求基础油的粘度要高，耐低温性要好，而且在高低温时粘度随温度的变化要小。适合本发明的运动粘度在100℃时为10～80厘沲，较好的为15～65厘沲，合适的为20～55厘沲;粘度指数为150以下，较好的为70～130，以及凝点在15℃以下，较好的为-15～-60℃的矿油和或合成润滑油。粘度100℃时小于10厘沲，上述性能不足，不能长效，粘度大于80厘沲，受原料限制，成本变高，实用价值不大;粘度指数大于150，成本亦高，无实用价值;凝点与粘度有特定的关系过高过低都无实用价值。

能够满足前述这些条件有代表性的市售油，如合成润滑油，一般几乎都能适合，但对市售的矿物油来说，粘度高的，凝点与粘度指数一般都不太高，这就是说使用矿物油为基础油的必须对矿物油进行深度精制，脱蜡、脱胶质与沥青质等，或者添加降凝剂与粘度指数增进剂来调整，而必须注意深度精制对粘度必有所下降，再提高粘度，亦要添加增粘剂。但本发明长效的静态防腐为主，动态润滑不多，蜡与沥青的存在对防腐亦是有利的，故对使用矿物油为基础油的可以再深度精制，亦不一定要深度精制，添加一些降凝剂与粘度指极增进剂来调整亦是适用的，适合本发明用添加剂来调整的市售油品可列举：国产20号柴油机油，28号轧钢机油、Q/SHC42-77合成轧钢机油。24号饱和汽缸油、38号、52号过热汽缸油、SY1203-7765号合成汽缸油、Q/SHC41-77合成汽车齿轮油等。合成油价较贵，24号、38号、52号汽缸油较合适，尤其是38号、52号过热汽缸油，深度精制的按上述粘度、凝点，粘度指数数值规定适用并属于本发明。

基础油的用量为全部本发明重量的75～90重量%，较好的为75～85重量%，并根据气候条件的不同，南方型要求稠度较大，基础油用量可稍少，锂皂化物应适量增多，以78～81重量%为最合适，北方型要求稠度较小，基础油用量要增多，锂皂化物可适量减少，以80～84重量%为最合适。

本发明中，关于配合一种或多种防腐极压抗磨润滑主体剂（C）是指具有耐候、防腐、粘附、抗磨、极压、润滑等两种或多种功能性质并主宰本发明功能的主体物质，它们有：（1）精制沥青类、（2）高分子聚合物类，（3）固体润滑材料类。第（1）类具有很强的绝缘、抗水，防腐与粘着性，它们的软化点高，高温挥发少，油溶性好，粘着力强，如：1号，2号，3号专用石油沥青、油漆沥青，天然沥青、特5号沥青等，尤其是使用1号、2号专用石油沥青或特5号沥青效果最优异，添加量为4-10重量%，根据南北方气候条件不同，南方型可用6～10重量%，一般南方型最好为7～9重量%，北方型可用4～7重量%，一般北方型最好用5～7重量%，如果低于4重量%，性能不能维持长效，而超过10重量%，亦未见特大增效。第（2）类高分子聚合物类具有增进第（1）类的粘韧内聚能力与耐候防腐性能，如聚乙烯、聚丙烯、醇酸树脂、环氧树脂等，以使用醇酸树脂或环氧树脂更为理想，但使用环氧树脂应注意使用配合的下述各种补助添加剂，不宜用促使固化的胺类等等。添加量为1～2%（重量）。第（3）类固体润滑材料，它具有在高低温下强的极压，抗磨、润滑性，以及抗化学药品的耐酸，碱盐腐蚀性与抗幅射性，对油水的不溶性与对油的稠化性，协同第（1）、（2）类组成本发明的主体剂，如：石墨、二硫化钼、二硫化钨等，略逊的有氧化铅、氧化锌等，最好用石墨和或二硫化钼，用量为3～4重量%。

本发明中，关于根据地区与条件需要另外添加一种或多种防锈剂、增粘剂、降凝剂、憎水剂和抗氧剂等补助添加剂（D）是指增进、补充或协同本发明各种功能性质的物质。

防锈剂是增进与补充本发明具有更强的抗氧化性，抗盐雾性与耐湿热性等防腐防锈性能的物质，以确保能在大气中涂抹一次，长期全暴达到三年的要求。适用本发明的油溶性防锈剂如：石油磺酸（钡、钠、钙）盐、二壬基萘磺酸钡、十二烯基（或十六烯基）丁二酸、环烷酸锌、硬脂酸、氧化石油脂及其钡皂或锌皂、羊毛脂、羊毛脂镁（或铝、钙）皂、磺化羊毛脂钙皂、磺化氧化石油脂、山梨糖醇酐单甘油脂（司本-80）、咪唑啉及其衍生物、苯骈三氮唑、N、N双（苯骈三氮唑亚甲基）月桂胺、单油酸（或双或三油酸）三乙醇胺等。因二壬基萘磺酸钡与十二烯基丁二酸配伍能提高防锈性，且后者又是良好的憎水剂，又因羊毛脂镁皂对基础油能赋予拉丝性、与强附着性、大气暴露效果好，低温不开裂、抗盐雾与湿热性均好，故较理想是使用二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸和羊毛脂镁皂，外加量（指全部脂重量外的添加量，即不计入申请范围（A）、（B）和（C）总量之内，下同）分别为4%、3%与5%（重量%）。

增粘剂、降凝剂、憎水剂是增进和补充本发明的粘附性，牵制所有组分内聚并分散组成防腐润滑屏蔽膜，使在高温下不流挂、低挥发、低温下不开裂不脱落，受狂风暴雨不干涸不冲刷，增粘剂可增加油的粘度，有的还使油具有拉丝性，有的兼有降低基础油的凝固点作用，赋予有低温性能，并可改变基础油的粘度随温度变化的特征，有的在250℃以上，仍保持油的粘度，-30℃以下仍有一定流动性，使本发明能满足严寒地区使用，使用温度为-40℃以下，产品有聚正丁基乙烯基醚、聚甲基丙烯酸酯和聚异丁烯，聚异丁烯添加量达6%对油有显著拉丝性，并在-40℃～50℃时都具有良好的附着性和抗水淋性。羊毛脂镁皂亦是一种增粘剂并兼有大气全暴防锈性，故亦是防锈剂，耐低温，低温不开裂，能配合本发明组成成分提高耐低温抗水淋性能，很适合本发明。较理想的是用聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯与羊毛脂镁皂，另加量为前者1%，聚异丁烯为6%，羊毛脂镁皂的另加量根据上述防锈剂的外加量与实际应用地区条件决定。

抗氧剂是使本发明具有更好的抗氧化性能，使其在长期使用质量更加稳定，适用的有二苯胺，2.6-二叔丁基对甲酚，外加量分别为0.3与1%，两者可选其一，但上述主体剂（C）中第（2）类高分子聚合物已选用环氧树脂，则不能使用二苯胺。

实施例

上述各（C）、（D）组分与配比，因我国土地辽阔，各地气候条件都有不同，虽确定了最佳用量%的南方型与北方型范围，但这是一般性的，对少有差别或特殊地区还需根据实地具体气候、条件等情况选定组分与配比，有的可以缺项，有的可以增量，但均限制在本发明规定适合的组成物质与用量限额以及规定的范围之内，上述各（A）、（B）组分与用量在规定范围内具体确定某一用量%，必需结合（C）、（D）用量确定，最后必须符合下表：

1.稠化剂的制备：

首先把配料量的全部12～24个碳原子的脂肪酸和或羟基脂肪酸和全量基础油（矿物油和或合成润滑油）（B）的1/3投入到炼制釜内，加热到80～90℃使脂肪酸全熔，然后缓慢加入全部配料量的氢氧化锂水溶液，进行稠化剂的制备操作，在反应中不断搅拌，边升温控制温度在100℃以内，进行皂化，直至反应完全。反应进程中加入主体剂（C）中对油兼起稠化作用的固体润滑材料。

2.基础油的稠化：

稠化制备合格后，在不断搅拌下开始升温到160～180℃逐渐加入全部余量（2/3）基础油，并充分搅拌，使之分散均匀。

3.主体剂的配合：

在稠化过程中，把全部余量基础油加完后，在持续加温搅拌下温度又逐渐上升，待温度再度升到160℃，开始逐渐加入配料量全部的主体剂（C）的精制沥清，边加入，边搅拌升温，使全部精制沥青熔融分散均匀后，开始升温到230℃停止加热。

4.出＊降温：

当炼制温度达到220℃时，出料降温，先把全部物料由炼制釜泵入冷却釜内进行搅拌冷却，当温度降到180℃，开始分别加入主体剂（C）的高分子聚合物、与补助添加剂（D）的增粘剂、降凝剂和抗氧剂，并继续不断的搅拌冷却，待温度降到120℃，加入防锈剂，等防锈剂熔融分散均匀后，泵出。

5.研磨分散：

泵出物料经研磨三遍即为成品，经检验合格，包装入库。

由于地区气候条件不同，各成分及配比就无固定限制，按照上述方案的条件，步骤制备的产品质量符合下述二表：

（一）

（二）

本发明于一九八四年分别在全国南方、北方四个铁路局（广州深圳、沈阳、哈尔滨、柳州）八个工务段，实际使用，取得了明显的经济效果。本发明具有在大气中三年全暴有优异的防腐蚀性能，强的附着性能，高温（120℃）不流淌、少挥发，低温（-40℃）不开裂，不脱落，日晒风吹不干涸，耐暴雨冲刷等特点，并具有扣件丝扣的抗震极压减磨性，保证随时拧动螺帽，叁年内节约涂油次数2～5次，不包括延长扣件与轨枕寿命，更换扣件轨枕工料费，仅耗油与用工费按全国现有铁路按4万公里计，每年可节约682～2，020万元，尤其重要的是使行车安全得到有力的保证。

Claims (6)

1、一种长效防腐润滑脂，其特征在于制得该防腐润滑脂的配方为：

A、由12～24个碳原子脂肪酸和或羟基脂肪酸与氢氧化锂产生的皂化反应制得的锂皂;所说的碳原子脂肪酸和或羟基脂肪酸有：十二烷酸（月桂酸）、十四烷酸（肉豆蔻酸）、十六烷酸（软脂酸、棕榈酸）、十八烷酸（硬脂酸）、二十烷酸（花生酸）、二十二碳酸（山萮酸）、二十四碳酸、9-羟基硬脂酸、10-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸、12-羟基二十二碳酸、10-羟基十六烷酸、天然脂肪酸与合成脂肪酸或其两种的混合物，制得的皂化物氢氧化锂比例占全部润滑脂重量的5-10%;

B、稠化运动粘度在100℃时为10-80厘沲，粘度指数在150以下和凝点在15℃以下的矿物油和或合成润滑油，其用量为长效防腐润滑脂70～90重量%;

C、配合一种或多种防腐极压抗磨润滑主体剂，包括：（1）精制沥青类，添加量为4～10重量%，（2）高分子聚合物类，添加量为1～2重量%，（3）固体润滑材料类，添加量为3～4重量%;

D、形成触变性、粘膏状的半固体油膏，并添加一种或多种防锈剂、增粘剂、降凝剂、憎水剂和抗氧剂等补助添加剂。防锈剂有二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，外加量分别为44%、3%、5%（重量%），增粘剂、降凝剂、憎水剂有聚甲基丙烯酸脂、另加量为1重量%，聚异丁烯为6重量%，羊毛脂镁皂的另加量根据上述防锈剂的外加量与实际应用地区条件而定，抗氧剂有二苯胺，2.6-二叔丁基对甲酚，外加量分别为0.3重量%与1重量%，二者可选其一。

2、一种长效防腐润滑脂的制造方法，其特征在于将上述A中12～24个碳原子脂肪酸和或羟基脂肪酸配方量的全部与B中矿物油和或合成润滑油的1/3投入炼制釜内，加温待脂肪酸全熔后，缓慢加入配料量全部的氢氧化锂水溶液边搅拌，边升温到100℃以内，进行皂化，加入主体剂C的固体润滑材料，继续搅拌升温到160℃～180℃，逐渐加入B的其余2/3全量油，在充分搅拌分散中，待温度升到160℃又逐渐加入主体剂C的精制沥青，边搅拌边升温到230℃，停止加热，泵入冷却釜，搅拌冷却到180℃，分别加入主体剂C的高分子聚合物，补助添加剂D的增粘剂，降凝剂，抗氧剂，继续冷却到120℃，加入补助添加剂的防锈剂，再经搅拌均匀分散后，化验合格后泵出研磨三遍。