CN101191023A - 表面改性的固体微粒及其制备方法和应用 - Google Patents

表面改性的固体微粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种表面改性的固体微粒，由壁材和芯材两部分构成，其中壁材是由二异氰酸酯和有机胺反应生成的脲基化合物，芯材是固体添加剂粉末，壁材和芯材的重量比为0.1∶1～10∶1，固体微粒的粒径为0.2～5μm。本发明对固体添加剂粉末进行表面改性处理，在保持该添加剂固有性能的同时，使其比重变轻，颜色变白，将这种改性后的固体添加剂用于润滑脂中，可保持添加剂原来的功效，且不改变润滑脂的颜色。

Description

表面改性的固体微粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种表面改性的固体微粒及其制备方法和应用。
背景技术
润滑脂是由基础油和稠化剂和添加剂组成。其中，添加剂分为固体和液体添加剂。固体添加剂一般有二硫化钼、云母粉、石棉粉、碳酸钙、碳酸钡等。现有技术制备润滑脂时，一般先制备基础脂，当炼制温度降至100℃以下时，再加入各种添加剂。当添加剂为有色固体粉末时，基础脂的颜色则随着添加剂的加入，而呈现出添加剂的颜色。对于某些对颜色要求苛刻的场合，润滑脂颜色的改变将会限制其使用范围。
为了使这些固体添加剂发挥更大的功效，需要对其表面进行一些处理。如CN1468945公开了一种油分散性二硫化钼的制备方法。该发明是以钼酸盐、三氧化钼、硫化钠、盐酸为主要原料，C T A B为辅助原料，以水合肼为还原剂，用油酸、硬脂酸作为表面修饰剂，制备油酸(或硬脂酸)修饰的油分散性二硫化钼纳米颗粒。CN1274003提供了一种外观为淡蓝灰色至深蓝灰色的稳定油状液体，其二硫化钼含量为-10％(重量)，液体不分层，不沉淀、悬浮，其生产方法是以固体油溶钼与润滑油基础油为原料乳化、沉淀、合油。CN1050738是一种由少量固体润滑剂、增粘和复合分散剂及大量润滑基础油组成的固体润滑剂分散液。
以上专利均是在润滑脂中直接加入常规固体添加剂或改性添加剂的，颜色、比重均没有发生变化。但对于某些润滑脂，当它的锥入度要求较大，加入较重的固体添加剂时，如二硫化钼粉末，其比重为4.8～5.0，而润滑脂的比重为0.8～0.9，因此，随着贮存时间的延长，添加剂会渐渐沉入容器的底部，而油浮在容器的顶部，影响使用效果。
发明内容
本发明提供一种经过表面进行改性的固体微粒，经过处理的固体微粒比重减轻，颜色变白。
本发明还提供上述固体微粒的制备方法。
本发明还提供上述固体微粒的应用方法，即作为润滑脂添加剂。
所述表面改性的固体微粒是由壁材和芯材两部分构成，其中壁材是由二异氰酸酯和有机胺在润滑油基础油存在下反应生成的脲基化合物，芯材是固体粉末，壁材和芯材的重量比为0.1∶1～10∶1，优选1∶1～6∶1。固体微粒的粒径为0.2～5μm。
本发明提供的表面改性的固体微粒的制备方法包括：在基础油中加入固体添加剂粉末，搅拌均匀后，加入熔融的二异氰酸酯和有机胺，在20～120℃，优选60～110℃下进行反应。
润滑油基础油可以是100℃粘度为2cSt～50cSt矿物油、合成油、植物油或费-托方法得到的润滑油。
有机胺可以是芳香胺也可以是烷基胺，芳香胺包括苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、对甲苯胺、对苯二胺、邻苯二胺。烷基胺可以是直链脂肪胺，也可以是环烷基胺，烷基碳数为8～24，优选10～18烷基，例如，所述烷基胺可以是癸胺、十二胺、十四胺、十八胺、环己胺等。
二异氰酸酯可选择结构为OCN-R2-NCO的物质，R2可以是碳数为6～30，优选7～13的芳基或烷基，例如，所述二异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯等。二异氰酸酯和有机胺理论上等摩尔反应，但二异氰酸酯的用量可以为理论量的105～250mol％，优选105～200mol％。
所说固体添加剂粉末熔点在120℃以上，粉末粒径为0.2～10μm，优选1μm～5μm，摩擦系数大约为0.01～0.6，优选0.02～0.5。例如，所说固体添加剂粉末可以选自二硫化钼、二硫化钨、鳞片石墨、胶体石墨、微粉石墨、氟化石墨、氮化硼、云母粉、石棉粉、氧化铅、二氧化钛、氧化锌、氟化钙、碳酸钙、碳酸钡、硫代锑酸锑、铜粉、铝粉、铅粉、镁粉、锌粉、硫化二丁基二硫代氨基甲酸钼、二丁基二硫代氨基甲酸铅、二丁基二硫代氨基甲酸锌等中的一种或多种，优选二硫化钼、鳞片石墨、胶体石墨、氟化石墨、云母粉、二氧化钛、氧化锌、碳酸钙、碳酸钡、硫化二丁基二硫代氨基甲酸钼、二丁基二硫代氨基甲酸锌等。
二异氰酸酯与有机胺的总重量是基础油重量的5％～50％，优选10％～20％，固体粉末的重量为基础油重量的10％～80％，优选20％～60％。
本发明对固体添加剂粉末进行表面改性处理，使其比重变轻，颜色变白，且保持了该添加剂固有的性能，将这种改性后的固体添加剂用于润滑脂中，可保持添加剂原来的功效，且不改变润滑脂的颜色。另一方面，由于比重变轻，相对体积增大，在润滑脂中的浮力增加，改性固体添加剂能够均匀分散在其中，不再象改性前那样容易发生相对运动，引起沉降。特别是对于MoS2这样的黑色固体粉末，经表面改性，颜色变白，且在润滑脂中能够分散均匀，大大拓展了润滑脂的使用范围。
具体实施方式
实施例1
以100g500SN为基础油，将20g胶体石墨置于反应釜中，快速搅拌20分钟，然后加入呈熔融态的2，4′-甲苯基二异氰酸酯4.8g，十二胺10.2g，搅拌30分钟，逐渐升温至80℃，反应2小时，得到白色粉末状产品。
实施例2
以100g聚α-烯烃为基础油，将35g炭黑置于反应釜中，快速搅拌20分钟，然后加入呈熔融态的4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯4.8g，十二胺7.2g，搅拌40分钟，逐渐升温至90℃，反应3小时，得到白色粉末状产品。
实施例3
以100g150BS为基础油，将60g二硫化钼置于反应釜中，快速搅拌20分钟，然后加入呈熔融态的4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯8.1g，十二胺10.2g，搅拌40分钟，逐渐升温至100℃，反应2小时，得到白色粉末状产品。
实施例4
以聚脲脂为基础脂并添加5％添加剂的性能数据在表1列出。其中样品1添加了实施例1制得的改性固体添加剂；样品2添加了实施例2制得的改性固体添加剂；样品3添加了实施例3制得的改性固体添加剂；对照样品加入常规二硫化钼添加剂。可以看出，经表面改性处理的固体添加剂其性能与常规添加剂水平相当，但比重变小。
表1、润滑脂及添加剂性能
  样品1   样品2   样品3   对照样品
  1/4锥入度，0.1mm   78   76   77   75
  滴点，℃   330   334   324   320
  氧化起始温度℃   193.56   197.27   195.62   196.25
  分油，％   0.2   0.1   0.1   0.2
  PB，N   70   60   60   55
  PD，N   350   350   350   250
  d20 30，mm   0.53   0.48   0.47   0.46
  ZMZ   49.45   51.98   50.26   47.56
  添加剂比重   2.30   2.15   2.36   2.80

Claims (20)

1.一种表面改性的固体微粒，由壁材和芯材两部分构成，其中壁材是由二异氰酸酯和有机胺反应生成的脲基化合物，芯材是固体添加剂粉末，壁材和芯材的重量比为0.1∶1～10∶1，固体微粒的粒径为0.2～5μm。
2.按照权利要求1所述的固体微粒，其特征在于，二异氰酸酯结构为OCN-R2-NCO，R2是碳数为6～30的芳基或烷基。
3.按照权利要求2所述的固体微粒，其特征在于，二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯或4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯。
4.按照权利要求1所述的固体微粒，其特征在于，所说有机胺是选自苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、对甲苯胺、对苯二胺或邻苯二胺的芳香胺，或烷基碳数为8～24的烷基胺。
5.按照权利要求1所述的固体微粒，其特征在于，所说固体添加剂粉末熔点在120℃以上。
6.按照权利要求1所述的固体微粒，其特征在于，固体添加剂粉末粒径为0.2～5μm。
7.按照权利要求1所述的固体微粒，其特征在于，固体添加剂的摩擦系数大约为0.01～0.6。
8.按照权利要求1所述的固体微粒，其特征在于，所说固体添加剂粉末选自二硫化钼、二硫化钨、鳞片石墨、胶体石油墨、微粉石墨、氟化石墨、氮化硼、云母粉、石棉粉、氧化铅、二氧化钛、氧化锌、氟化钙、碳酸钙、碳酸钡、硫代锑酸锑、铜粉、铝粉、铅粉、镁粉、锌粉、硫化二丁基二硫代氨基甲酸钼、二丁基二硫代氨基甲酸铅和二丁基二硫代氨基甲酸锌等中的一种或多种。
9.权利要求1所述固体微粒的制备方法，包括：在基础油中加入固体添加剂粉末、熔融的二异氰酸酯和有机胺，在20～120℃下进行反应。
10.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于，二异氰酸酯与有机胺的总重量是基础油重量的5％～50％，固体粉末的重量为基础油重量的10％～80％。
11.按照权利要求10所述的制备方法，其特征在于，二异氰酸酯与有机胺的总重量是基础油重量的10％～30％，固体粉末的重量为基础油重量的20％～60％。
12.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于，反应温度为60～110℃。
13.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于，基础油是100℃粘度为2cSt～50cSt矿物油、合成油、植物油或费-托方法得到的润滑油。
14.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于，二异氰酸酯结构为OCN-R2-NCO，R2是碳数为6～30的芳基或烷基。
15.按照权利要求14所述的制备方法，其特征在于，二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯或4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯。
16.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于，有机胺是选自苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、对甲苯胺、对苯二胺或邻苯二胺的芳香胺，或烷基碳数为8～24的烷基胺。
17.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所说固体添加剂粉末熔点在120℃以上，粒径为0.2～5μm。
18.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于，固体添加剂的摩擦系数大约为0.01～0.6。
19.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所说固体添加剂粉末选自二硫化钼、二硫化钨、鳞片石墨、胶体石油墨、微粉石墨、氟化石墨、氮化硼、云母粉、石棉粉、氧化铅、二氧化钛、氧化锌、氟化钙、碳酸钙、碳酸钡、硫代锑酸锑、铜粉、铝粉、铅粉、镁粉、锌粉、硫化二丁基二硫代氨基甲酸钼、二丁基二硫代氨基甲酸铅、二丁基二硫代氨基甲酸锌等中的一种或多种。
20.权利要求1所述固体微粒的应用，其特征在于，作为润滑脂添加剂。
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