CN1017344B

CN1017344B - 减磨型复合锂基润滑脂

Info

Publication number: CN1017344B
Application number: CN 89109441
Authority: CN
Inventors: 龚显平; 刘福生
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing
Priority date: 1989-12-23
Filing date: 1989-12-23
Publication date: 1992-07-08
Also published as: CN1052890A

Abstract

一种具有低摩擦系数、耐高温及长寿命的减磨型复合锂基润滑脂，其稠化剂体系为12-羟基硬脂酸锂皂、癸二酸二锂盐和水杨酸锂盐三组分的复合皂，基础油可以是矿油、合成烃油、酯类油、硅油或其混合油。本发明的特征是加入了一组抗磨、抗氧化、防锈及油性复合添加剂。此润滑脂的滴点在260℃以上，具有良好的高温、防锈、抗水等性能，适用于-30-200℃温度范围的滚动轴承和滑动摩擦部位的润滑。

Description

本发明涉及一种具有低摩擦系数、耐高温及长寿命的复合锂基润滑脂的组成及制备方法。

随着我国工业现代化的迅速发展，对于润滑脂的质量提出了日益苛刻的要求。如在带式输送机上使用的密封式托辊轴承，是一次性充脂，在运行过程中不再补充或更换。因此对这种轴承上使用的润滑脂要求有特别长的寿命，一般要求达到六年以上，即与轴承同寿命。这种润滑脂还要求具有良好的抗磨性能以减少托辊的旋转阻力，从而降低设备的驱动功率，减少能耗而降低运营成本。对处于高温部位工作的轴承，如在冶炼厂、烧结厂的炉前辊道，陶瓷厂和印染厂的烘干机、烟道抽风机等设备中的轴承，其工作温度可高达200℃左右。上述的这些工作条件都要求润滑脂具有抗磨、耐高温及长寿命的使用性能。但是目前商品的减磨润滑脂大部是钙基脂，只能在一般的温度下使用，一旦超过80℃即会流失而造成设备机件的干磨损坏。即使是被誉为多用途、长寿命的锂基润滑脂，其使用温度范围也只能在-20-120℃。当使用温度超过120℃时，润滑脂的使用寿命就会大为缩短。在温度超过150℃时，普通锂基润滑脂就完全不能胜任。

复合锂基脂是用两种或两种以上的有机酸或无机酸与氢氧化锂反应生成的复合稠化剂，将矿油或合成油稠化而制成的润滑脂。这种润滑脂的特点是滴点在260℃以上，其高温性能、抗氧化性能和耐用寿命都优于普通的锂基脂。因此，复合锂基脂在一定范围内已用作工业上的多效通用脂。U.S.3，929，651和U.S.3，711，407等专利介绍了有关复合锂基润滑脂的组成和制备方法，但专利公开的内容仅限于基础脂的组成而未涉及加入添加剂的成品润滑脂。其制备方法为两步法皂化工艺，在皂化反应中要有多次升温至降温，步骤比较繁琐，生产周期较长，这是其不足之外。

本发明的目的在于提供一种具有优良的抗磨性能、耐高温及长寿命的减磨型复合锂基润滑脂，并提出一种比现有技术简单的一次皂化制造复合锂基脂的工艺。

为了实现这个目的，本发明以复合锂基脂作为基础脂，加入了一组抗磨、抗氧化、防锈、油性的复合添加剂，并提出一步加碱皂化、循环剪切成脂的制脂工艺，制成具有良好抗磨、高温性能和长寿命的减磨型复合锂基润滑脂。

本发明减磨型复合锂基润滑脂的基础油是100℃的粘度为3-40mm²/s的矿油，也可以选用合成烃油、酯类油、硅油或其混合油，基础油的重量占润滑脂重量的70-95%。

本发明减磨型复合锂基润滑脂其稠化剂体系由（A）、（B）、（C）三种酸的复合锂皂所构成。（A）是C₁₆-C₂₀羟基脂肪酸或其低级烷基酯，最好是12-羟基硬脂酸。用量占润滑脂重量的5-20%;（B）是C₄-C₁₂二元羧酸或其低级烷基酯，如壬二酸或癸二酸，用量占润滑脂重量的1-5%;（C）是C₃-C₁₄羟基羧酸或其低级烷基酯，如乳酸、水杨酸和对羟基苯甲酸，用量占润滑脂重量的0.1-5%。稠化剂的总量占润滑脂重量的5-30%。

润滑脂的使用性能决定于其选择的组成，即基础油、稠化剂和添加剂。三者的作用是相辅相成的，即使是有良好的基础油和优良的稠化剂，但没有针对特殊要求而加的添加剂时，仍然没有良好的使用性能，如前所述，本发明复合锂基润滑脂的特征之一就是添加了一组减磨、抗氧化、防锈和油性添加剂。此复合添加剂由（D）、（E）、（F）三组分组成，即：

胺型抗氧剂（D）0.1-2%，以0.3-1%为好，（相对于基础脂为100%而言，下同）

苯并三氮唑胺盐防锈剂（E）0.05-1%，以0.1-0.5%为好;

芳香二元羧酸酯油性剂（F）0.1-2%，以0.5-2%为好;

（D）、（E）、（F）三种添加剂的总量为0.3-5%，以1-4%为好。

为了预防在长期贮存和使用过程中润滑脂的氧化变质，宜加入抗氧剂以延长产品的使用寿命。常用的抗氧剂有酚类及胺类化合物。本发明采用二苯胺（D）或二异辛基二苯胺作为抗氧剂，其结构式为：

苯并三氮唑胺盐（E）是一种具有油性、抗磨、抗氧化、防腐蚀、防锈等多功能的添加剂（石油炼制，1982，No8，6），它与含硫抗磨极压添加剂复合使用时，还有明显的增效作用。本发明用苯并三氮唑十八烷基胺作为复合添加剂的组分之一，其结构式为：

油性剂是提高润滑剂的润滑抗磨性能的添加剂，它可以比较牢固地吸附在金属表面上形成坚固的油膜以达到润滑的目的。本发明使用芳香二元羧酸的低碳醇酯（F）为抗磨油性剂，如邻苯二甲酸二丁酯，它在锂基脂中的减磨效果比其他常用的油性剂更好，其结构式为：

以上的三种添加剂组分，均有市售商品。本发明将其复合使用，产生协合作用，各组分的作用得以进一步增效发挥。

本发明的减磨型复合锂基润滑脂经过多项的性能试验，表明具有优良的减磨、高温、防锈、防腐蚀、抗水等性能以及良好的机械安定性、胶体安定性及氧化安定性，摩擦系数小，使用寿命长，达到了预期的目的。可用于-30-200℃温度范围内的滚动轴承及滑动摩擦部位。

本发明的减磨型复合锂基润滑脂是用一步法皂化方法制备的，图1是此方法的流程图。为了便于比较，图2是U.S.3，929，651和U.S.3，711，407等专利中所用的流程图。本发明的方法是将现有技术方法中的两次皂化脱水、两次升温加热、两次冷却简化成三种酸一次皂化、一次升温加热、一次冷却，再经过循环剪切的工艺。此方法在缩短生产周期、节约能源方面的优点是明显的。

通过以下的实施例对本发明作进一步的详述。

实施例1

本实施例说明以硅油及酯类油为基础油的复合锂基脂的组成及制备方法

组份重量，g

甲苯基硅油 82.0

三羟甲基丙烷酯 82.0

12-羟基硬脂酸 30.4

癸二酸 4.09

水杨酸甲酯 1.54

一水合氢氧化锂 6.38

将12-羟基硬脂酸、癸二酸及水杨酸甲酯加入甲苯基硅油中，加热至86℃，待脂肪酸熔化后，加入氢氧化锂水溶液，皂化脱水，升温至195℃-200℃，加入三羟甲基丙烷酯作急冷油，搅拌均匀，冷却至室温，研磨均化。润滑脂滴点268℃，1/4锥入度56。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处是原料组成配比上有差异，制备步骤完全相同。

组份重量，g

甲苯基硅油 80.0

三羟甲基丙烷酯 80.0

12-羟基硬脂酸 23.65

癸二酸 7.96

水杨酸甲酯 8.39

一水合氢氧化锂 8.93

润滑脂滴点＞300℃，1/4锥入度76

实施例3

本实施例的基础油料为合成烃油。制备方法与实施例1相同，成脂后在100℃下加入添加剂研磨均匀。

组份重量，g

合成烃油 1275

12-羟基硬脂酸 142.5

癸二酸 48

水杨酸甲酯 36

一水合氢氧化锂 28.4

二苯胺 7.5

苯并三氮唑十八烷基胺 3.0

邻苯二甲酸二丁酯 15

润滑脂滴点＞282℃，锥入度280

实施例4

本实施例是在中型装置上投料15kg的放大试验，基础油为矿油。

组份重量，份数

500SN矿油 85

12-羟基硬脂酸 9.5

癸二酸 3.2

水杨酸甲酯 2.3

一水合氢氧化锂 3.3

二苯胺 0.5

苯并三氮唑胺盐 0.1

邻苯二甲酸二丁酯 1.0

将部分的矿油、12-羟基硬脂酸、癸二酸、水杨酸甲酯投入带有搅拌、循环剪切装置的制脂釜中，将物料加热到86℃，待脂肪酸熔化后，加入氢氧化锂的水溶液，物料皂化脱水，升温至196℃-200℃，加入余量的矿油作急冷油，循环冷却至130℃。在约78.4×10⁴Pa（8kgf）/cm²表压下循环剪切30分钟成脂。在100℃温度下加入二苯胺、苯并三氮唑胺盐和邻苯二甲酸二丁酯后循环搅拌均匀，经过脱气、过滤后即得成品。其性能列于表2及表3中。

表2的数据说明，从本发明润滑脂的滴点高于260℃，蒸发损失0.5%，十万次剪切试验后锥入度差值在30个单位以内，防锈达到一级，腐蚀合格等试验结果表明本发明润滑脂具有优良的高温性能、防锈、防腐蚀、抗水性能以及良好的机械安定性、胶体安定性和氧化安定性。从表3的四球机试验结果可以看出，与不加添加剂的基础脂比较，当加入添加剂后，虽油膜破裂负荷P₃值相当，但摩擦系数和磨痕直径都有较大程度的降低，达到了耐高温、减磨的预期目的。

表2 中试产品的理化性能

试验项目试验结果试验方法

滴点，℃ ＞282 GB3498

工作锥入度，1/10mm 268 GB269

延长工作锥入度，十万次 292 GB269

钢网分油量，（100℃，3h），% 2.08 SY2729

腐蚀（T₃铜片，100℃，24h）合格 GB7326甲法

蒸发度（99℃，22h），% 0.5 ASTM D972

水淋流失量（38℃，1h），% 1.64 SY2718

相似粘度，-20℃，pa·s 1160 SY2720

氧化安定性（100℃，100h）压力降，Pa 2.9×10³SY2715

防腐蚀性（52℃，48h），级一级 GB5018

轮轴承漏失量（104℃，6h），g 0.8 ASTM D1263

表3中试产品的减磨性能

试验项目基础脂加入添加剂后的成品

脂

四球机试验，（GB3142） 490（50）/0.30 490（50）/0.37

油膜破裂负荷P_B，N（kgf）/mm

摩擦系数，f（d） 0.167 0.12

磨痕直径，d mm 0.59 0.41

d，mm 0.64 0.58

Claims

1、一种具有低摩擦系数、耐高温的复合锂基润滑脂，其稠化剂由羟基脂肪酸(A)、二元羧酸(B)及羟基羧酸(C)三种酸的复合锂皂构成，其特征在于含有一组抗氧化、防锈及油性复合添加剂，其组成(相对于基础脂为100%而言)为：

二苯胺抗氧剂(D) 0.1-2.0%

苯并三氮唑十八

烷基胺防锈剂(E) 0.05-1.0%

邻苯二甲酸二丁

酯油性剂(F) 0.1-2.0%

三种添加剂(D)、(E)、(F)的总量为0.3-5%。

2、一种具有低摩擦系数，耐高温的复合锂基润滑脂，其稠化剂组成由羟基脂肪酸（A）、二元羧酸（B）及羟基羧酸（C）三种酸的复合锂皂构成，其特征在于将以上三种酸用一步加碱皂化反应、循环剪切工艺制成复合锂基润滑脂。