CN1016514B - 极压型复合锂基润滑脂 - Google Patents

Abstract

一种耐高温、耐重负荷的复合锂基润滑脂、其稠化剂为12-羟基硬脂酸锂皂、水杨酸锂盐和硼酸锂盐三组分的复合皂。基础油可以选择矿油、合成烃油、酯类油、硅油或其混合油、添加剂为一组含有二烷基二硫代氨基甲酸金属盐，含氟杂环胺盐及增粘剂等复合极压抗腐添加剂。此润滑脂的滴点在260℃以上，综合磨损值大于588.4N(60kgf)，具有优良的耐高温，极压抗磨和粘附性能.能满足在-20～200℃温度范围内及重负荷条件下的机械润滑要求。

Description

本发明涉及一种应用于高温、重负荷条件下的极压复合锂基润滑脂，它是由基础油、复合稠化剂和极压抗磨添加剂组成的产品。

在多种多样的润滑剂中，润滑脂产量的比例虽不大，但在工业应用中却占有很重要的地位，它起着维护各种机械设备的正常运转，减少摩擦磨损，延长机械设备使用寿命等十分重要的作用。在各种润滑脂中，锂基润滑脂具有优良的机械安定性、胶体安定性、氧化安定性和抗水、防护等多种功能以及较长的使用寿命。锂基脂作为通用多效脂已在一定范围内代替了常用的钙基脂及钠基脂，其产量在润滑脂总产量中所占的比例日渐增多。但是，由于锂基脂的滴点范围在170～200℃之间，不适于在高于120℃的高温部位使用。而复合锂基脂是近年来发展较快的新一代锂基润滑脂。它是用两种或两种以上的酸与氢氧化锂反应形成的复合皂为稠化剂将基础油稠化的锂基润滑脂，以其优异的耐高温性能为使用者所瞩目，复合锂基脂的滴点在260℃以上，它除保持了普通锂基脂在中温范围内的优良性能外，又大大地改善了高温下的使用性能。它在250℃的温度下保持有脂样的稠度，在177℃的温度下它有400小时以上的轴承寿命，复合锂皂对各种类型的基础油都有较好的稠化能力，对多种添加剂的感受性好，是目前正在开发的高温润滑脂。U.S.P.3，758，407和U.S.P.3，988，248专利文献都曾公开过有关的复合锂基润滑脂及制备方法。但公开的内容仅限于基础润滑脂，并无极压添加剂配方和性能评价。

近年来，随着工业现代化建设的发展，钢铁、矿山、汽车、铁路、化纤、印染、宇航等工业部门对润滑脂的耐高温、极压抗磨、抗水、防护、轴承寿命等多方面的性能都提出日益苛刻的要求。例如钢铁工业的一些设备在生产过程中经常处于高温、水淋、高速、重载、多尘的恶劣工况条件，炉前辊道轴承长期经受冶炼炉高温幅射的烘烤，同时还要经受重载和强大的冲击负荷。在这种苛刻的条件下如使用普通的锂基脂会很快流失失效而造成设备的严重磨损、卡咬甚至烧结。复合锂基脂的高温性能虽好，但不加添加剂时也不具备优良的极压抗磨性能。

本发明的目的就在于为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种既能耐高温，又能耐极压、抗磨、抗水、兼有粘附性、长寿命等使用性能的复合锂基润滑脂，以满足轻、重工业在发展中对润滑脂的实际需要。

本发明的特征在于使用复合锂基脂作为基础脂，添加一组极压抗磨增粘的添加剂组分，包括有极压剂二烷基二硫代氨基甲酸锑（D），极压抗磨剂二烷基二硫代氨基甲酸氧硫化钼（E），油性剂苯并三氮唑胺盐（F），增粘剂乙烯/丙烯共聚物（G）组合物。

润滑脂中的基础油是决定润滑脂的抗氧化性、蒸发损失、低温流动性及润滑性能等项特性的主要因素，由于本发明的润滑脂是在高温条件下应用的，所以可选用粘度较高的中质或重质中性基础矿物油。也可以根据对产品的特殊性能要求选用合成烃油，酯类油，硅油或上述油类的混合油。基础油用量占润滑脂重量的70～95%。

润滑脂中的稠化剂的作用是将基础油稠化而使润滑脂成为有塑性、粘附性及密封性的稳定胶体。本发明润滑脂的稠化剂体系由（A）、（B）和（C）三组分的复合锂皂组成。

（A）是C₁₆～C₂₀羟基脂肪酸或其低级烷基酯（如甲基），最好为12-羟基硬脂酸，其用量占润滑脂重量的5～20%。

（B）是C₃～C₁₄羟基羧酸或其低级烷基酯（如甲基、乙基、丙基等），其中连接羟基的碳原子在离开羧酸不超过6个碳原子的分子链上，常用的是水杨酸、乳 酸等，用量占润滑脂重量的0.1～5%。

（C）是硼酸化合物，常用硼酸单锂盐，其用量占润滑脂重量的0.1～5%。

（A）、（B）、（C）的用量以（A）5～20%，（B）0.5～3%，（C）0.2～2%较好。稠化剂的量占润滑脂重量的5～30%，小于5%时，成品脂的稠度不够，大于30%时，产品的稠度过硬，都不适合。

添加剂的作用是改善润滑脂的使用性能，如本发明润滑脂的极压抗磨性能，延缓润滑脂在使用中的氧化变质过程，延长其耐用寿命。本发明润滑脂加入的一组复合添加剂包括两种极压抗磨剂、油性剂及增粘剂。

用二烷基二硫代氨基甲酸金属盐作为极压抗磨、抗氧化添加剂过去已有报导（A.T.Polishuk，NLGI    Spokesman，43，No，6，200-205〔1979〕），在该报导中曾用1-3%的二烷基二硫代氨基甲酸锌、铅、锑和钼盐加入到锂基润滑脂中可以显著提高其极压抗磨性能。但由于所用的脂是普通的锂基脂，虽然提高了极压抗磨性能但没有满足对高温使用性能的要求。此外，使用含铅的添加剂还会造成对环境的污染，在润滑脂产品中也应尽量避免使用。本发明采用了二烷基二硫代氨基甲酸锑（D）为极压剂，其结构式为：

其加入量是相对于基础润滑脂重量的0.5～5%。本发明采用的第二种极压抗磨剂为二烷基二硫代氨基甲酸氧硫化钼（E），其结构式为：

其加入量是相对于基础润滑脂重量的0.1～3%。此两种极压剂都兼有抗氧化的性能。

为了防止润滑脂在长期与机械部件接触中可能发生的腐蚀，应加入少量的防腐蚀剂。已有报导在润滑油中加入苯并三氮唑脂肪胺以增加防腐蚀及抗氧化的性能（石油炼制、1982，No，8，6）。此添加剂的结构式为：

其优点是兼有油性、抗磨、抗氧化、防腐蚀、防锈等多种功能。此外，尤其是当与各种含硫极压剂复合使用时对极压性能有增效的作用。本发明润滑脂中加入苯骈三氮唑脂肪胺（F）的量是相对于基础润滑脂重量的0.05～1%。

对于应用在振动较大的轴承及齿轮等润滑部位的润滑脂，要求有较好的粘附性能。一般选用高分子有机聚合物作为增粘剂。根据最近的报导（石油炼制，1986，No，12，34），乙烯/丙烯共聚物在增粘能力、剪切稳定性和热安定性方面都比常用的聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯优越。因此本发明润滑脂选用了乙烯/丙烯共聚物（G）为增粘剂，其分子量范围在3×10⁴～10⁵之间。其用量是相对于基础润滑脂重量的0.5～5%。

上述的四种性能优异的极压抗磨剂（D）、（E），油性剂（F）及增粘剂（G），本发明将其复合配用，进一步产生了协力增效作用，并应用到具有高温特性的复合锂基润滑脂中，此四种添加剂较好的配合比例为（D）1～4%，（E）0.5～2%，（F）0.1～0.5%，（G）1～3%，总量为3～10%，均为相对于基础润滑脂的重量百分数。该四种添加剂在国内均有工业产品。

本发明润滑脂的优点是将复合锂基脂的高温性能和复合添加剂的高效极压抗磨性能结合在一起，制成一种既能耐高温又能耐重负荷的润滑脂。这种润滑脂的滴点在260℃以上，综合磨损值可高达588N（60kgf）。而目前市售的工业极压锂基润滑脂的滴点仅在180℃左右，使用的温度范围仅在-20～130℃内，若在超过150℃的条件下使用时，就会流失，因此不能满足工业上高温使用要求。本发明的润滑脂可以在-20～200℃的宽温范围内使用，使用寿命长，这是现有的极压锂基脂不能与其比拟的。

以下结合实施例，对本发明的润滑脂作更进一步的详细叙述。

实施例1：

本实施例是制备润滑脂的步骤

组份    重量，克

500SN矿油    255

12-羟基硬脂酸    42.0

水杨酸甲酯    2.13

硼酸    0.86

一水合氢氧化锂    7.1

将42.0克12-羟基硬脂酸、2.13克水杨酸甲酯加入到127.5克的500SN矿油中，加热至82-88℃，待12-羟基硬脂酸熔化后，加入7.1克的一水合氢氧化锂和0.86克硼酸的混合水溶液，皂化脱水后，升温至200℃，加入余量的127.5克矿油作急冷油，搅拌均匀后静置冷却至室温，研磨均匀。润滑脂滴点＞260℃，1/4锥入度69。

实施例2：

本实施例的制脂步骤与实施例1相同，但配料比例不同。

组份    重量，克

500SN矿油    255

12-羟基硬脂酸    33.2

水杨酸甲酯    8.40

硼酸    3.42

一水合氢氧化锂    9.3

润滑脂滴点＞260℃，1/4锥入度78

实施例3，4，5，6，

这组实施例是说明加入不同量的添加剂对润滑脂性能的影响。在实施例1的基础酯中，加入一组极压抗磨增粘复合添加剂。添加剂组成的配比及成品润滑脂的性能列于表1中。为了说明加入添加剂的作用，表1给出了加入添加剂的基础脂性能作为对比。（表1见文后）

从表1的数据可以看出，在实施例3至实施例6的润滑脂中加有本发明的复合极压抗磨添加剂，当与不加添加剂的复合锂基基础脂比较时，两者滴点均在260℃以上，在基础脂中加入添加剂后，其稠度和滚筒试验的机械安定性几乎不变，分油量稍有改善，由4%降至1%左右。因此，加入本发明的复合添加剂后，对润滑脂的结构没有破坏作用。评定润滑剂极压抗磨性能的四球机试验数据表明，在油膜破裂负荷（P_B），烧结负荷（P_o）和综合磨损值（ZMZ）数值上与基础脂对比都有大幅度的提高。在实施例3，4，5中，当二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化钼（E）的用量（以基础脂量为100%），加入添加剂量为1%时，随着二丁基二硫代氨基甲酸锑（D）的用量由3%下降至1%，润滑脂的综合磨损值（ZMZ）也逐渐由635下降至432。在实施例6中，将二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化钼（E）的加入量提高至2%，但与实施例3比较，其极压性能基本相当而并未进一步改善。因此二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化钼（E）的加入量不必再增加。表1中的多项性能数据都说明实施例3的极压抗磨性能最好。

实施例7：

本实施例是在中型装置上放大试验结果，将所得产品进行较全面的性能评价。

组份    重量，（公斤）

650SN矿油    15.8

12-羟基硬脂酸    2.8

水杨酸甲酯    0.142

硼酸    0.058

一水合氢氧化锂    0.47

二丁基二硫代氨基甲酸锑    0.56

二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化钼    0.20

苯并三氮唑胺盐    0.40

乙烯/丙烯共聚物（干剂含量25%）    1.60

在附有搅拌器及循环剪切装置的制脂釜中，加入部分650SN精制矿油，12-羟基硬脂酸，水杨酸甲酯，将混合物搅拌并加热到86℃，待脂肪酸熔化后加入一水合氢氧化锂和硼酸的混合水溶液（先将一水合氢氧化锂配制成8%浓度的水溶液），待物料皂化，脱水后升温至200℃，加入剩余的精制矿油作急冷油。然后物料循环冷却至130℃，并在78.4×10⁴Pa的压力下循环剪切30分钟成脂。然在108℃的温度下加入二丁基二硫代氨基甲酸锑（D）、二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化钼（E）、苯并三氮唑铵盐（F）及乙烯/丙烯共聚物（G）等添加剂，循环搅拌混合均匀，经过脱气及过滤后即得到本发明的极压复合锂基润滑脂。其性能列于表2。（表2见文后）

从表2中的数据看出，本发明的极压复合锂基润滑脂稠度为NLGI2级，滴点大于260℃，在180℃高温下较长时间的蒸发损失量小于5%，烧结负荷达4903N，综合磨损值高达746N。这些数据表明本发明的润滑脂除具有普通锂基脂良好的机械安定性，胶体安定性，抗水性能外，还具有特别优异的高温性能和极压抗磨性能，达到了本发明预期的目的，可以满足在-20～200℃温度范围内及重负荷条件下机械的润滑要求。

表2

试验项目    结果    试验方法

滴点，℃    >260    GB3498

工作锥入度，1/10mm    267    GB269

延长工锥入度，十万次，1/10mm    328    GB269

加水10%，十万次，1/10mm    341

钢网分油量（100℃，30h），%    1.19    SY2729

蒸发量（180℃，22h），%    4.40    GB7325

漏失量（104℃，6h），g    0.60    ASTMD1263

水淋流失量（38℃，1h），%    4.60    SY2718

四球机试验    GB3142

油膜破裂负荷 P_B，N 657

烧结负荷 P_D，N 4903

综合磨损值    ZMZ，N    746

Claims (2)

1、一种耐高温、耐高负荷的极压复合锂基润滑脂，其稠化剂为12-羟基硬脂酸锂皂、水杨酸锂盐及硼酸锂盐的三组份复合皂，本发明的特征在于加入一组复合极压抗磨、增粘多效添加剂，其组成及重量百分数(相对于不加添加剂的基础脂)分别为：

二烷基二硫代氨基甲酸锑        0.5～5%

二烷基二硫代氨基甲酸氧硫化钼  0.1～3%

苯并三氮唑胺盐               0.05～1%

乙烯-丙烯共聚物增粘剂(分子量为3×10⁴～10⁵) 0.5～5%

2、按照权利要求1的复合锂基润滑脂，所说的稠化剂中12-羟基硬脂酸锂皂的含量占润滑脂重量的5～20%，水杨酸锂盐占润滑脂重量的0.1～5%，硼酸锂盐占润滑脂重量的0.1～5%，三种复合锂皂稠化剂的总量占润滑脂重量的5～30%。