CN101760284B

CN101760284B - 一种润滑脂组合物

Info

Publication number: CN101760284B
Application number: CN 200810240551
Authority: CN
Inventors: 刘中其; 杨玲莎; 姜靓; 孙洪伟; 段庆华
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-12-23
Also published as: CN101760284A

Abstract

一种润滑脂组合物，该润滑脂组合物含有基础油、稠化剂和添加剂，其中，所述稠化剂为复合钡皂和复合锂皂，所述添加剂含有硫磷添加剂和噻二唑基化合物，且以该润滑脂组合物的总重量为基准，复合钡皂的含量为1.5-7.5重量％、复合锂皂的含量为5-15重量％、硫磷添加剂的含量为0.1-5重量％、噻二唑基化合物的含量为0.1-3重量％和基础油的含量为70-93.3重量％。本发明提供的润滑脂组合物在复合钡皂含量较低的情况下，即可获得良好的氧化安定性、耐高温性能和极压抗磨性，能够用作高速轴承的润滑脂。

Description

一种润滑脂组合物

技术领域

本发明是关于一种润滑脂组合物。

背景技术

轴承是机械设备中重要的转动部件。随着轴承应用的不断扩展，节能、轻量、长寿命、宽温、高转速、低噪音将是轴承技术发展的重要方向。为了减少轴承的磨损，通常需要在轴承中涂抹润滑脂。

为了使润滑脂能在高速运转的轴承中保持长期稳定的润滑性能，日本专利申请JP2000-328083公开了一种润滑脂组合物，该润滑脂组合物含有钡皂或复合钡皂和锂皂或复合锂的混合物作为稠化剂，其中钡皂和复合钡皂在稠化剂中的总含量为20-97重量％，且公开了稠化剂占润滑脂组合物总量的15.6-31.3重量％的情况。该润滑脂组合物可以应用于dn值大于130万的高速轴承，可有效延长轴承运转寿命。然而，该润滑脂组合物的耐高温性能较差，而且该润滑脂组合物存在稠化剂含量太大，导致成本高以及相应的作为重金属的钡含量太大而对环境造成较大负荷的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的润滑脂组合物耐高温性能较差的缺点，提供一种耐高温性能好的润滑脂组合物。

本发明提供了一种润滑脂组合物，该润滑脂组合物含有基础油、稠化剂和添加剂，其中，所述稠化剂为复合钡皂和复合锂皂，所述添加剂含有硫磷添加剂和噻二唑基化合物，且以该润滑脂组合物的总重量为基准，复合钡皂的含量为1.5-7.5重量％、复合锂皂的含量为5-15重量％、硫磷添加剂的含量为0.1-5重量％、噻二唑基化合物的含量为0.1-3重量％和基础油的含量为70-93.3重量％。

本发明提供的润滑脂组合物在相对于JP2000-328083复合钡皂含量较低的情况下，即可获得良好的氧化安定性、耐高温性能和极压抗磨性，能够用作高速轴承的润滑脂。例如，本发明实施例1提供的润滑脂组合物按照SH/T0325方法(100℃、100小时下)测得的氧化安定性为4，按照SH/T0202四球机法测得的极压抗磨性PB值为980N，PD值高达3089N，在180℃下烘烤4小时不下滑，200℃下烘烤4小时仅缓慢滑行，且分油色较浅；而在其它条件相同的情况下，对比例1获得的润滑脂组合物的氧化安定性为15，按照SH/T0202四球机法测得的极压抗磨性PB值为490N，PD值高达2450N。另外由于本发明提供的润滑脂组合物含有较低含量的价格昂贵的复合钡皂，因而明显降低了该润滑脂组合物的生产成本，并减轻了对环境的负荷。

具体实施方式

根据本发明提供的润滑脂组合物，该润滑脂组合物含有基础油、稠化剂和添加剂，其中，所述稠化剂为复合钡皂和复合锂皂，所述添加剂含有硫磷添加剂和噻二唑基化合物，且以该润滑脂组合物的总重量为基准，复合钡皂的含量为1.5-7.5重量％，优选为1.8-7.3重量％，进一步优选为1.8-7重量％；复合锂皂的含量为5-15重量％，优选为7-13重量％，进一步优选为8-13重量％；硫磷添加剂的含量为0.1-5重量％，优选为1-3重量％；噻二唑基化合物的含量为0.1-3重量％，优选为0.5-2重量％；基础油的含量为70-93.3重量％，优选为75-89.7重量％，进一步优选为75-88.7重量％。在优选含量范围内，所述润滑脂组合物的高低温性、抗氧防腐性和极压抗磨性明显更优异。

本发明中，所述硫磷添加剂主要作用之一是提高极压抗磨性能。所述硫磷添加剂可以为含有硫和磷的烷基锌盐和/或含有硫和磷的烷基酯，所述硫磷添加剂中烷基的碳原子数优选为3-8，进一步优选为丁基和/或辛基。具体的，所述硫磷添加剂可以为异辛基硫代磷酸锌、异辛基硫代磷酸丁酯、异辛基硫代磷酸辛酯、正丁基硫代磷酸锌和异丙基硫代磷酸锌中的一种或几种。优选为异辛基硫代磷酸丁酯和/或异辛基硫代磷酸辛酯。上述硫磷添加剂均可以商购得到，也可以通过本领域公知的方法制备得到。

本发明中，所述噻二唑基化合物能够有效地对金属表面进行钝化，防止金属表面腐蚀，提高金属表面的抗腐蚀性能特别是氧化安定性。所述噻二唑基化合物可以为各种含有噻二唑基团的化合物，可以为硫化噻二唑、磺化噻二唑、氨基噻二唑中的一种或几种。具体的，所述噻二唑基化和物可以为二巯基硫代噻二唑、巯基苯并噻二唑、苯磺酸硫代噻二唑和氨基苯并噻二唑中的一种或几种。上述噻二唑基化合物均可以商购得到，也可以通过本领域公知的方法制备得到。

根据本发明提供的润滑脂组合物，所述复合钡皂可以为各种为碳原子数为16-20的脂肪酸、碳原子数为16-20的羟基脂肪酸以及碳原子数为6-10的二元羧酸中的至少一种与氢氧化钡通过中和反应所生成的复合钡皂。所述复合锂皂可以为各种碳原子数为16-20的脂肪酸、碳原子数为16-20的羟基脂肪酸以及碳原子数为6-10的二元羧酸中的至少一种的酸与氢氧化锂通过中和反应所生成的复合锂皂。

所述碳原子数为16-20的脂肪酸优选为棕榈酸、硬脂酸和花生酸中的一种或几种。

所述碳原子数为16-20的羟基脂肪酸优选为12-羟基硬脂酸。

所述碳原子数为6-10的二元羧酸优选为己二酸、癸二酸、邻苯二甲酸中的一种或几种。

也即，本发明中，所述复合钡皂优选为12-羟基硬脂酸钡、硬脂酸钡、己二酸钡和癸二酸钡中的一种或几种；所述复合锂皂为12-羟基硬脂酸锂、硬脂酸锂、己二酸锂和癸二酸锂中的一种或几种。

目前市售的高速轴承专用润滑脂一般以聚α-烯烃油合成油(PAO)作为基础油，然而，本发明的发明人发现，本发明中，尽管所述基础油可以是本领域常规使用的各种基础油及其混合油，但优选情况下，所述基础油为100℃粘度为2-12厘斯的聚α-烯烃油合成油或者100℃粘度为2-12厘斯的聚α-烯烃油合成油与碳原子数为5-10的酯类油的混合物，该基础油能够与润滑脂组合物中的其它组分特别是硫磷添加剂和噻二唑基化合物互相配合，起到协同作用，更有效地提高润滑脂组合物的氧化安定性和耐高温性能。另外，本发明的发明人还发现，当所述润滑脂组合物中只含有PAO作为基础油时，该润滑脂组合物对润滑件中的橡胶件有收缩作用，而当所述润滑脂组合物中只含有碳原子数为5-10的酯类油作为基础油时，该润滑脂组合物对润滑件中的橡胶件有膨胀作用，通过将PAO与碳原子数为5-10的酯类油配合作用，则可以有效降低对润滑件中的橡胶件的变性作用，而且，使用碳原子数为5-10的酯类油代替PAO还有利于降低润滑脂组合物的成本，因此，优选情况下，所述基础油为100℃粘度为2-12厘斯的聚α-烯烃油合成油或者100℃粘度为2-12厘斯的聚α-烯烃油合成油与碳原子数为5-10的酯的混合物。所述基础油中100℃粘度为2-12厘斯的聚α-烯烃油合成油的含量可以为40-100重量％，优选为40-90重量％，所述碳原子数为5-10的酯类油的含量可以为0-60重量％，优选为10-60重量％。所述碳原子数为5-10的酯类油可以为各种沸点在280-320℃范围内且不与润滑脂组合物中的上述其它组分发生反应的有机酯中的一种或几种，优选为邻苯二甲酸二异辛酯、癸二酸二异辛酯、三羟甲基丙烷酯、己酸季戊四醇酯和壬酸季戊四醇酯中的一种或几种。所述PAO和上述酯类油均可以商购得到，也可以通过本领域公知的方法制备得到。

除了上述组分外，本发明提供的润滑脂组合物还可以含有其它常规的添加剂组分，如抗紫外剂防锈剂、抗氧剂、抗磨剂和增粘剂等中的一种或几种。这些组分的种类、来源和用量已为本领域技术人员所公知，本发明在此不再赘述。

本发明提供的润滑脂组合物的制备方法可以通过将复合钡基础脂、复合锂基础脂、硫磷添加剂、噻二唑基化合物混合并研磨均匀而得到。其中，所述复合钡基础脂含有复合钡皂和基础油，该复合钡基础脂的制备方法包括：在基础油存在下，将酸与氢氧化钡在60-99℃接触并进行脱水反应，将反应后所得产物升温至150-220℃后停止加热，研磨均匀。所述复合锂基础脂含有复合锂和基础油。复合锂基础脂的制备方法包括：在基础油存在下，将酸与氢氧化锂在60-99℃接触并进行脱水反应，将反应后所得产物升温至200-220℃后停止加热，研磨均匀。

由于酯在水的存在下易发生水解反应，因此当所述润滑脂组合物中的基础油为PAO与酯类油的混合物时，优选在制备复合钡基础脂或复合锂基础脂的过程中，将酯类油在脱水反应完成后加入，这样一方面能够将产物中的水除去，另一方面还有利于提高所得润滑脂组合物的稳定性和稠化性。

所述酸可以是碳原子数为16-20的脂肪酸、碳原子数为16-20的羟基脂肪酸以及碳原子数为6-10的二元羧酸中的至少一种。其中，碳原子数为16-20的脂肪酸优选为棕榈酸、硬脂酸和花生酸中的一种或几种。碳原子数为16-20的羟基脂肪酸优选为12-羟基硬脂酸。碳原子数为6-10的二元羧酸优选为己二酸、癸二酸、邻苯二甲酸中的一种或几种。

所述添加剂硫磷添加剂、噻二唑基化合物和基础油的种类已在前面进行了描述，在此不再赘述。

所述氢氧化钡和氢氧化锂的用量各自优选为中和酸所需碱量的100-105重量％，以使酸不残留到最终产品润滑脂组合物中。

本发明的润滑脂组合物中含有的少量的复合钡皂在起到稠化剂作用的同时，还可以起到抗氧防锈的作用，可以不用再加入抗氧剂和防锈剂即可获得优异的氧化安定性。基础油的选用和调配适合于高速轴承的润滑，同时使得润滑脂组合物的整体性能互补，突出了氧化安定性能和耐高温性能。

以下的实施例将对本发明做进一步的说明。实施例中，复合钡皂的含量根据加入的酸与氢氧化钡完全反应理论上所生成的复合钡皂的质量来计算；复合锂皂的含量根据加入的酸与氢氧化锂完全反应理论上所生成的复合锂皂的质量来计算，其它组分的含量则直接根据投料量来计算。体系中反应生成的水和加入的水不计入总量。

制备例1

制备例1用于说明复合钡基础脂的制备。

将150g的12-羟基硬脂酸、80g的己二酸及770g粘度为4.0厘斯的PAO加入到2.0立升的釜中，搅拌并加热到80℃，加入203.5g的八水合氢氧化钡，继续加热在100℃下搅拌反应30分钟，此时反应生成的水和加入的水基本蒸发完毕，然后开始升温，当温度升高到165℃，停止加热和搅拌，将反应物在三辊磨上研磨三遍得到复合钡基础脂备用。该复合钡基础脂中，复合钡皂的含量为29.22重量％。

制备例2

制备例2用于说明复合锂基础脂的制备。

将100g的12-羟基硬脂酸、34g的癸二酸及466g粘度为6.0厘斯的PAO加入到2.0立升的釜中，搅拌并加热到95℃，慢慢加入由28.8g的一水合氢氧化锂和300g水配成的溶液，继续加热搅拌反应30分钟，此时反应已经完成，继续加热搅拌至120℃，在120-130℃温度段保持30分钟，然后继续加热搅拌至200-210℃，停止加热，加入400g的癸二酸二异辛酯，继续搅拌冷却到120℃，将产物在三辊磨上研磨三遍得到复合锂基础脂备用。该复合锂基础脂中，复合锂皂的含量为13.4重量％。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的润滑脂组合物及其制备方法。

取90g上述制备例1制得的复合钡基础脂、390g上述制备例2制得的复合锂基础脂、15g的异辛基硫代磷酸锌和5g的二巯基硫代噻二唑搅拌均匀，在三辊磨上研磨三遍，得到本发明提供的润滑脂组合物。所得润滑脂组合物的组成为5.26重量％的复合钡皂，10.45重量％的复合锂皂，3重量％的硫磷添加剂，1重量％的噻二唑基化合物，80.29重量％的基础油。

对比例1

按照实施例1的方法制备润滑脂组合物，不同的是，不加入二巯基硫代噻二唑，得到均匀的润滑脂组合物。

对比例2

按照实施例1的方法制备润滑脂组合物，不同的是，不加入异辛基硫代磷酸锌，得到均匀的润滑脂组合物。

实施例2

取30g上述制备例1制得的复合钡基础脂、455g上述制备例2制得的复合锂基础脂、5g的异辛基硫代磷酸丁酯和10g的苯磺酸硫代噻二唑搅拌均匀，在三辊磨上研磨三遍，得到本发明提供的润滑脂组合物。所得润滑脂组合物的组成为1.75重量％的复合钡皂，12.19重量％的复合锂皂，1重量％的硫磷添加剂，2重量％的噻二唑基化合物，83.06重量％的基础油。

实施例3

取50g上述制备例1制得的复合钡基础脂、430g上述制备例2制得的复合锂基础脂、15g的异辛基硫代磷酸锌和5g的二巯基硫代噻二唑搅拌均匀，在三辊磨上研磨三遍，得到本发明提供的润滑脂组合物。所得润滑脂组合物的组成为2.92重量％的复合钡皂，11.52重量％的复合锂皂，3重量％的硫磷添加剂，1重量％的噻二唑基化合物，81.56重量％的基础油的均匀的润滑脂组合物。

实施例4

取60g上述制备例1制得的复合钡基础脂、420g上述制备例2制得的复合锂基础脂、15g的异辛基硫代磷酸锌和5g的二巯基硫代噻二唑搅拌均匀，在三辊磨上研磨三遍，得到本发明提供的润滑脂组合物。所得润滑脂组合物的组成为3.51重量％的复合钡皂，11.26重量％的复合锂皂，3重量％的硫磷添加剂，1重量％的噻二唑基化合物，81.23重量％的基础油的均匀的润滑脂组合物。

实施例5

按照实施例1的方法制备润滑脂组合物，不同的是，15g的异辛基硫代磷酸锌由15g的异丁基硫代磷酸锌代替，得到均匀的润滑脂组合物。

性能测试

按照GB/T3498方法测试滴点，单位为℃

按照GB/T269方法测试锥入度，单位为0.1毫米

按照SH/T0325方法测试100℃、100小时下的压力降表示氧化安定性，单位为kPa，压力降越小，说明氧化安定性越好

按照SH/T0202四球机法测试极压抗磨性

高温烘烤实验：将润滑脂组合物涂于金属板中部，涂抹厚度为2mm，装在烧杯中，装填的高度为10厘米，未装填部分的高度为5厘米，然后将烧杯金属板倾斜45°置于烘箱中，涂脂面朝上，观察润滑脂组合物在180℃和200℃分别放置4小时后是否出现下滑以及析出物(将润滑脂组合物在高温烘烤的情况下都会析出少许润滑油)的颜色，在相同温度下下滑越严重，则说明耐高温性越差；在相同的烘烤时间内和相同烘烤温度下，析出物的颜色越深，说明润滑脂组合物的抗氧化性能越差，颜色越浅，则抗氧化性能越好。

按照上述方法测试实施例1-5以及对比例1-4制得的润滑脂组合物的上述理化性能，结果如表1所示。其中对比例3和4的润滑脂组合物分别为制备例1制得的复合钡基础脂和制备例2制得的复合锂基础脂。

表1

从上表1的结果可以看出，本发明提供的润滑脂组合物的氧化安定性、高温烘烤性和极压抗磨性均非常优异，非常适合用作高速轴承的润滑油。另外，通过按照GB/T7326方法测试抗腐蚀性(T2铜片、100℃、24小时)和按照GB/T5018方法测试防锈性(52℃、48小时)的结果表明，本发明提供的润滑脂组合物的抗腐蚀性和防锈性均合格。

从实施例1与对比例1和对比例2的结果相比可以看出，在其它条件相同的情况下，由于对比例1和对比例2分别不含有硫磷添加剂和噻二唑基化合物，因而润滑脂组合物的极压抗磨性和氧化安定性明显降低。

Claims

1.一种润滑脂组合物，该润滑脂组合物含有基础油、稠化剂和添加剂，其特征在于，所述稠化剂为复合钡皂和复合锂皂，所述添加剂含有硫磷添加剂和噻二唑基化合物，且以该润滑脂组合物的总重量为基准，复合钡皂的含量为1.5-7.5重量％、复合锂皂的含量为5-15重量％、硫磷添加剂的含量为0.1-5重量％、噻二唑基化合物的含量为0.1-3重量％和基础油的含量为70-93.3重量％。

2.根据权利要求1所述的润滑脂组合物，其中，以该润滑脂组合物的总重量为基准，复合钡皂的含量为1.8-7重量％、复合锂皂的含量为8-13重量％、硫磷添加剂的含量为1-3重量％、噻二唑基化合物的含量为0.5-2重量％和基础油的含量为75-88.7重量％。

3.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物，其中，所述硫磷添加剂为含有硫和磷的烷基锌盐和/或含有硫和磷的烷基酯，所述噻二唑基化合物为含有噻二唑基团的化合物。

4.根据权利要求3所述的润滑脂组合物，其中，所述硫磷添加剂中烷基的碳原子数为3-8，所述噻二唑基化合物为硫化噻二唑、磺化噻二唑、氨基噻二唑中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的润滑脂组合物，其中，所述硫磷添加剂为异辛基硫代磷酸锌、异辛基硫代磷酸辛酯和异辛基硫代磷酸丁酯中的一种或几种；所述噻二唑基化合物为二巯基硫代噻二唑、巯基苯并噻二唑、苯磺酸硫代噻二唑和氨基苯并噻二唑中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物，其中，所述复合钡皂为碳原子数为16-20的脂肪酸、碳原子数为16-20的羟基脂肪酸以及碳原子数为6-10的二元羧酸中的至少一种与氢氧化钡通过中和反应所生成的复合钡皂；所述复合锂皂为碳原子数为16-20的脂肪酸、碳原子数为16-20的羟基脂肪酸以及碳原子数为6-10的二元羧酸中的至少一种的酸与氢氧化锂通过中和反应所生成的复合锂皂。

7.根据权利要求6所述的润滑脂组合物，其中，所述碳原子数为16-20的脂肪酸为棕榈酸、硬脂酸和花生酸中的一种或几种；所述碳原子数为16-20的羟基脂肪酸为12-羟基硬脂酸；所述碳原子数为6-10的二元羧酸为己二酸、癸二酸、邻苯二甲酸中的一种或几种。

8.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物，其中，所述基础油为100℃粘度为2-12厘斯的聚α-烯烃油合成油或者100℃粘度为2-12厘斯的聚α-烯烃油合成油与碳原子数为5-10的酯类油的混合物，所述碳原子数为5-10的酯类油为邻苯二甲酸二异辛酯、癸二酸二异辛酯、三羟甲基丙烷酯、己酸季戊四醇酯和壬酸季戊四醇酯中的一种或几种。

9.根据权利要求8所述的润滑脂组合物，其中，所述基础油中100℃粘度为2-12厘斯的聚α-烯烃油合成油的含量为40-100重量％。