CN101173199B

CN101173199B - 一种自修复脲基润滑脂

Info

Publication number: CN101173199B
Application number: CN2007101562580A
Authority: CN
Inventors: 曲建俊; 冯克权
Original assignee: Hangzhou Xingang Petroleum & Chemical Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Xingang Lubrication Technology Co., Ltd.
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2027-10-15
Also published as: CN101173199A

Abstract

本发明公开了一种自修复脲基润滑脂，它包含占润滑脂重量80～90％的基础油、占润滑脂重量8～15％的稠化剂和占润滑脂重量2～12％的添加剂，其中稠化剂为有机胺与有机酸的混合，添加剂为抗氧化剂、极压抗磨剂、自修复纳米复合润滑材料三种的复合。本发明制备步骤为：将基础油和稠化剂混合并反应成脂后，加入自修复纳米复合润滑材料，在250℃左右膨化1-3h，降温至130℃加入其他添加剂，经研磨均化即得自修复脲基润滑脂产品。本发明的产品不仅具备良好的抗氧化能力和承载能力，而且能对磨损部件表面进行修复。

Description

一种自修复脲基润滑脂

技术领域

本发明涉及一种润滑脂及其制备方法。

背景技术

摩擦过程的实质是能量的消耗和材料的损耗过程，据报道，由于摩擦而损失了世界能量的50％～70％。80％的机器失效是由于零部件的磨损引起的。润滑是减摩抗磨的最有效的途径之一，据美国有关机构统计，世界上由于摩擦引起的能源损耗，其中的50％可以靠润滑剂的选用节省下来。润滑剂品质的每次提升，几乎都是添加剂发展的结果，大多数润滑剂是以加入多种润滑剂添加剂来提高其性能的，这些传统的添加剂通过物理或化学吸附，以及化学反应来实现良好的摩擦学性能，但不能做到材料的零磨损和对材料的损伤起到修复作用。

随着抗磨减摩润滑添加剂的深入研究，为了使材料在摩擦过程中产生自动修复磨损表面的功能，许多的研究人员提出了研究自修复功能的润滑添加剂的设想。摩擦磨损表面的自修复是指在摩擦过程中，利用摩擦产生的机械摩擦作用、摩擦化学作用和摩擦电化学作用，摩擦副与润滑材料产生能量交换和物质交换，从而在摩擦表面上形成正机械梯度的金属保护膜、金属氧化物保护膜、有机聚合物膜、物理或化学吸附膜等，以补偿摩擦副的磨损与腐蚀，形成摩擦自修复效应。自修复脲基润滑脂的思想，由此产生。

CN1804016A公开了一种复合多皂基自修复轴承润滑脂及制备方法，该润滑脂包含基础液、复合璜酸钙稠化剂、复合钙-锂稠化剂、抗氧抗腐蚀添加剂、金属钝化剂、二硫化钨极压添加剂、耐磨添加剂、自修复添加剂、结构改进剂混合配制而成。该发明使用的稠化剂为复合璜酸钙稠化剂或复合钙-锂稠化剂，并未使用脲基稠化剂，其不足之处是抗磨减摩性能差、使用寿命短。CN 1740290A公开了一种减振降噪自修复纳米润滑材料及其制备方法，它由纳米级金属粉和天然矿石粉为主要原料，辅加各种辅助原料经过一定工艺条件和生产步骤制成的用于油(脂)润滑或超声介质中加入的高性能修复纳米材料，然而自修复添加剂在使用过程中，在考虑选择决定润滑脂最终极压耐磨性能和磨损自修复功能添加剂的合理配伍问题上有一定的难度，如果配伍问题选择不合理，会导致整个润滑脂的综合性能有所降低。美国专利US 5589443和US 5668092中都涉及复合钙基润滑脂或璜酸钙皂，与国内的相关专利类似，采用璜酸钙皂、复合钙皂或璜酸钙与复合钙的混合皂型，没有采用复合聚脲稠化剂的，且美国专利US 5589443和US 5668092多采用二硫化钼为固体极压添加剂，没有对磨损面进行修复的作用。CN 1978601A公开了一种低噪音脲基润滑脂的制备方法，CN1660980A公开了脲基润滑脂组合物，还有CN 1580211A、CN 1504549A等均公布了低噪音或含添加剂的脲基润滑脂，但上述专利所述的脲基润滑脂均不具备自修复功能。

发明内容

针对现有普通脲基脂技术上存在着反应不稳定、减摩抗磨效果差、生成的脲基结构不具有承载高负荷的能力，容易引起摩擦磨损等技术问题，本发明的自修复脲基润滑脂产品通过对工艺过程、反应时间、温度的控制以及自修复纳米微粒的引入，不仅具备良好的抗氧化能力和承载能力，而且对磨损部件表面进行修复，可以有效地延长润滑零部件的使用寿命。

一种自修复脲基润滑脂，包含占润滑脂重量80～90％的基础油、占润滑脂重量8～15％的稠化剂和占润滑脂重量2～12％的添加剂，其中：稠化剂为有机胺与异氰酸脂反应生成的脲基稠化剂，添加剂为抗氧化剂、极压抗磨剂、自修复纳米复合润滑材料三种的复合。

自修复脲基润滑脂的制备方法如下：一、将1/2基础油和有机胺加入制脂釜中混合加热到60-80℃，将1/2基础油和稠化剂在自动混合器中混合并加热到80-120℃；二、将稠化剂-基础油混合物慢慢加入制脂釜中与有机胺-基础油混合物在搅拌下反应，反应温度控制在50-150℃之间，然后将反应温度升至150-200℃；三、反应成脂后，加入自修复纳米复合润滑材料，在250℃左右膨化1-3h，降温至130℃加入其他添加剂，经研磨均化即得自修复脲基润滑脂产品。本发明的一种自修复脲基润滑脂优选配比：基础油占润滑脂重量82～88％，稠化剂占润滑脂重量10～15％，添加剂占润滑脂重量2～10％。进一步有选配比是：基础油、稠化剂、添加剂按重量百分比分别是83％、11.5％、5.5％。

作为组分的基础油为合成酯、矿物油、合成油中的一种或其中二种的复合，复合的质量比为1∶1～1∶4。其中合成酯为聚硅酯、磷酸酯、季戊四醇酯中的一种，矿物油为50℃粘度20～450mm²/s、粘度指数50～100的深度精制石蜡基、环烷基矿物润滑油中的一种，合成油为氟硅油、甲苯基硅油中的一种。

作为组分的稠化剂为混合质量比为1∶1～2∶1有机胺与异氰酸酯，经酸碱稠化加成反应的脲基稠化剂，有机胺的例子包括环己胺、对甲苯胺、十胺、八胺、十二胺和十八胺，异氰酸酯的例子包括单异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯，其中：单异氰酸酯可以是苯基异氰酸酯、十八烷基异氰酸酯、环烷基异氰酸酯中的一种，二异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯中的一种，多异氰酸酯可以是多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯，该稠化的混合质量比的一种优选配比是：1.2∶1～1.7∶1，进一步的优选配比是：1.5∶1。

作为组分的添加剂为抗氧化剂、极压抗磨剂、自修复纳米复合润滑材料三种的复合。其中，抗氧化剂为二烷基苯基胺、苯基-a-萘胺中的一种，占润滑脂重量的0.1～0.5％；极压抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌中的一种，占润滑脂重量0.1～3％；自修复纳米复合润滑材料占润滑脂重量的0.1～10％，它包括粒径为50nm的纳米铜粉、粒径为20～25nm的纳米金刚石、粒径为20～25nm的纳米二氧化钛、粒径为20～25nm的纳米二氧化硅、粒径为150～200nm的纳米聚四氟乙烯中的一种，或者复合质量比为1∶1～5∶1的纳米铜粉和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为1∶1～1∶5的纳米二氧化硅和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为1∶1～5∶1的纳米二氧化钛和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为1∶1～1∶6的纳米金刚石和纳米聚四氟乙烯的复合中的一种或多种。

该添加剂的一种优选配比是：抗氧化剂选用苯基-a-萘胺，占润滑脂重量的0.4～0.5％；极压抗磨剂选用二烷基二硫代氨基甲酸锌，占润滑脂重量的2～3％；自修复纳米复合润滑材料选用复合质量比为2∶1～4∶1的纳米铜粉和纳米聚四氟乙烯的复合，复合质量比为1∶2～1∶4的纳米二氧化硅和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为2∶1～4∶1的纳米二氧化钛和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为1∶3～1∶5的纳米金刚石和纳米聚四氟乙烯的复合中的一种或多种，自修复纳米复合润滑材料占润滑脂重量的5～10％。

该添加剂进一步的优选配比是：抗氧化剂选用苯基-a-萘胺，占润滑脂重量的0.5％；极压抗磨剂选用二烷基二硫代氨基甲酸锌，占润滑脂重量的3％；自修复纳米复合润滑材料选用复合质量比为2∶1的纳米铜粉和纳米聚四氟乙烯的复合，复合质量比为1∶3的纳米二氧化硅和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为2∶1的纳米二氧化钛和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为1∶3的纳米金刚石和纳米聚四氟乙烯的复合中的一种或多种，占润滑脂重量的5％。

本发明制备自修复脲基润滑脂方法的具体步骤如下：

一、将1/2基础油和有机胺加入制脂釜中混合加热到60-80℃，将1/2基础油和稠化剂在自动混合器中混合并加热到80-120℃；二、将稠化剂-基础油混合物慢慢加入制脂釜中与有机胺-基础油混合物在搅拌下反应，反应温度一般控制在50-150℃之间，恒温搅拌20-50分钟，然后将反应温度升至150-200℃，保持30-60分钟；三、反应成脂后，加入自修复纳米复合润滑材料，在250℃左右膨化1-3h，降温至130℃左右加入其他添加剂，经研磨均化即得自修复脲基润滑脂产品。

本发明的自修复润滑脂的滴点≥255℃，可达到296℃；工作锥入度(0.1mm)可达到411，摩擦系数可达到0.05，磨斑直径可减少至0.45mm。

本发明所述的润滑脂产品，主要为脲基稠化剂的润滑脂，其不仅具备传统润滑脂的优良性能，特别可以对摩擦表面具有一定的自修复功能，在使用中可以提高设备或零部件的利用率和使用寿命。本发明提供的润滑脂适用于电器工业、冶金工业、食品工业、造纸工业、汽车工业、飞机工业等机械设备的润滑部位。本发明的方法工艺简单。

具体实施方式

实施例一

本实施例中润滑脂由下列成份组成：占润滑脂重量83％的二烷基苯基胺作为基础油；占润滑脂重量11.5％的脲基稠化剂，该脲基稠化剂为质量百分比为1.3∶1的十八胺和异氰酸酯加成反应的产物；占润滑脂重量0.5％的苯基-α-萘胺作为抗氧剂；占润滑脂重量1％的二烷基二硫代磷酸锌作为极压抗磨添加剂；占润滑脂重量4％的纳米金刚石、纳米聚四氟乙烯作为自修复纳米复合润滑材料，纳米金刚石与纳米聚四氟乙烯质量比为1∶3。

制备步骤如下：将1/2基础油和有机胺加入制脂釜中混合加热到60-80℃，将1/2基础油和稠化剂在自动混合器中混合并加热到80-120℃；二、将稠化剂-基础油混合物慢慢加入制脂釜中与有机胺-基础油混合物在搅拌下反应，反应温度一般控制在50-150℃之间，恒温搅拌20-50分钟，然后将反应温度升至150-200℃，保持30-60分钟；三、反应成脂后，加入自修复纳米复合润滑材料，在250℃左右膨化1-3h，降温至130℃左右加入其他添加剂，经研磨均化即得自修复脲基润滑脂产品。

实施例二：

本实施例中润滑脂由下列成份组成：占润滑脂重量85.5％的甲苯基硅油作为基础油；占润滑脂重量11.5％的脲基稠化剂，该脲基稠化剂为质量百分比为2∶1的十八胺和异氰酸酯加成反应的产物；占润滑脂重量0.5％的苯基-α-萘胺作为抗氧剂；占润滑脂重量1％的二烷基二硫代磷酸锌作为极压抗磨添加剂；占润滑脂重量1.5％的纳米二氧化钛、纳米聚四氟乙烯作为自修复纳米复合润滑材料，纳米二氧化钛与纳米聚四氟乙烯质量比为2∶1。本实施方式润滑脂制备方法与具体实施方式一相同。

实施例三：

本实施例中润滑脂由下列成份组成：占润滑脂重量84％的甲苯基硅油作为基础油；占润滑脂重量11.5％的脲基稠化剂，该稠化剂为质量百分比为2∶1.3的十八胺和异氰酸酯加成反应的产物；占润滑脂重量0.5％的苯基-α-萘胺作为抗氧剂；占润滑脂重量1％的二烷基二硫代磷酸锌作为极压抗磨添加剂；占润滑脂重量3％的纳米铜粉、纳米聚四氟乙烯作为自修复纳米复合润滑材料，纳米铜粉与纳米聚四氟乙烯质量比为2∶1。本实施方式润滑脂制备方法与具体实施方式一相同。本实施方式得到的润滑脂性能见表1。

实施例四：

本实施例中润滑脂由下列成份组成：占润滑脂重量83％的季戊四醇酯作为基础油；占润滑脂重量11.5％的脲基稠化剂，该稠化剂为质量百分比为1.6∶1的十二胺和异氰酸酯加成反应的产物；占润滑脂重量0.5％的苯基-α-萘胺作为抗氧剂；占润滑脂重量1％的二烷基二硫代磷酸锌作为极压抗磨添加剂；占润滑脂重量4％的纳米二氧化硅、纳米聚四氟乙烯作为自修复纳米复合润滑材料，纳米二氧化硅与纳米聚四氟乙烯质量比为1∶3。本实施方式润滑脂制备方法与具体实施方式一相同。本实施方式得到的润滑脂性能见表1。

表1

Claims

1.一种自修复脲基润滑脂，其特征在于它包含占润滑脂重量80～90％的基础油、占润滑脂重量8～15％的稠化剂和占润滑脂重量2～12％的添加剂，其中：稠化剂为有机胺与异氰酸脂反应生成的脲基稠化剂，添加剂为抗氧化剂、极压抗磨剂、自修复纳米复合润滑材料三种的复合；

所述的自修复脲基润滑脂的制备方法如下：一、将1/2基础油和有机胺加入制脂釜中混合加热到60-80℃，将1/2基础油和稠化剂在自动混合器中混合并加热到80-120℃；二、将稠化剂-基础油混合物慢慢加入制脂釜中与有机胺-基础油混合物在搅拌下反应，反应温度控制在50-150℃之间，然后将反应温度升至150-200℃；三、反应成脂后，加入自修复纳米复合润滑材料，在250℃左右膨化1-3h，降温至130℃加入其他添加剂，经研磨均化即得自修复脲基润滑脂产品。

2.根据权利要求1所述的一种自修复脲基润滑脂，其特征在于：基础油为合成酯、矿物油、合成油中的一种或其中二种的复合，复合的质量比为1∶1～1∶4。

3.根据权利要求2所述的一种自修复脲基润滑脂，其特征在于合成酯为聚硅酯、磷酸酯、季戊四醇酯中的一种，矿物油为50℃粘度20～450mm²/s、粘度指数50～100的深度精制石蜡基、环烷基矿物润滑油中的一种，合成油为氟硅油、甲苯基硅油中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种自修复脲基润滑脂，其特征在于稠化剂为混合质量比为1∶1～2∶1有机胺与异氰酸酯经加成反应得到的脲基稠化剂。

5.根据权利要求4所述的一种自修复脲基润滑脂，其特征在于有机胺为环己胺、对甲苯胺、十胺、八胺、十二胺、十八胺中的一种。

6.根据权利要求4所述的一种自修复脲基润滑脂，其特征在于异氰酸酯为单异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯中的一种。

7.根据权利要求6所述的一种自修复脲基润滑脂，其特征在于单异氰酸酯为苯基异氰酸酯、十八烷基异氰酸酯、环烷基异氰酸酯中的一种；二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯中的一种；多异氰酸酯为多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种自修复脲基润滑脂，其特征在于：抗氧化剂为二烷基苯基胺、苯基-a-萘胺中的一种，占润滑脂重量的0.1～0.5％；极压抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌中的一种，占润滑脂重量0.1～3％；自修复纳米复合润滑材料为粒径为50nm的纳米铜粉、粒径为20～25nm的纳米金刚石、粒径为20～25nm的纳米二氧化钛、粒径为20～25nm的纳米二氧化硅、粒径为150～200nm的纳米聚四氟乙烯中的一种或复合质量比为1∶1～5∶1的纳米铜粉和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为1∶1～1∶5的纳米二氧化硅和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为1∶1～5∶1的纳米二氧化钛和纳米聚四氟乙烯的复合、复合质量比为1∶1～1∶6的纳米金刚石和纳米聚四氟乙烯的复合中的一种或多种，自修复纳米复合润滑材料占润滑脂重量的0.1～10％。