CN102002414A - 一种聚脲润滑脂组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚脲润滑脂组合物。该润滑脂组合物含有基础油和二脲稠化剂，稠化剂和基础油按重量百分比计算，基础油的含量为72-95％，二脲稠化剂的含量为5-28％，二脲稠化剂优选为7-20％；二脲稠化剂采用一元胺和二异氰酸酯反应制得，一元胺是脂肪族胺和芳香族胺的混合物，脂肪族胺和芳香族胺的摩尔比为5∶1～1∶5。本发明的润滑脂组合物为聚脲润滑脂，具有优良的耐高温性，其特点是经长时间的高温烘烤后锥入度值与室温相比变化小，也就是说其稠度变化小，既不会明显变硬而影响润滑效果，也不会明显变软导致高温流失。其与一般高温润滑脂的室温与高温锥入度变化如表1所示，其中在高温下的恒温时间均为24小时。

Description

一种聚脲润滑脂组合物 

技术领域

本发明属于润滑脂技术领域，涉及一种聚脲润滑脂组合物。 

背景技术

目前生产润滑脂均是以稠化剂稠化基础油制成润滑脂。聚脲润滑脂一般采用胺和异氰酸酯在基础油中进行反应并经均化后制得。与皂基润滑脂不同，聚脲润滑脂中不含金属离子，在高温下不存在金属离子对润滑脂的催化氧化作用，同时聚脲稠化剂本身具备一定的抗氧化作用，与皂基润滑脂相比聚脲润滑脂具有更长的润滑寿命，这使得聚脲润滑脂非常适用于高温条件下的润滑。但是目前的聚脲润滑脂在高温下存在锥入度变硬的问题，应用于轴承润滑时，聚脲润滑脂的高温硬化会导致润滑脂向摩擦接触区的流入不足，进而使摩擦接触部位磨损或发生烧结；应用于集中润滑系统时，例如炼钢厂的集中润滑管线受环境影响常常受到高温的烘烤，聚脲润滑脂在管线内受到高温烘烤时导致润滑脂锥入度变硬使流动阻力急剧变大，润滑系统原有的泵送力无法驱动管线内的润滑脂流动导致管线堵塞，最终润滑脂无法被输送到润滑点而导致设备润滑故障。现有润滑脂中虽然锂基润滑脂、复合锂基润滑脂、复合铝基润滑脂应用于集中润滑系统不会出现因为高温而使管线堵塞的问题，但是这些润滑脂在高温下软化严重，而使润滑部位的润滑脂流失严重，所以润滑脂的消耗量很大。CN 1723268A公开了一种聚脲润滑脂组合物，采用二苯基甲烷二异氰酸酯与C6-C10饱和烷基胺、C14-C40的饱和或不饱和烷基胺反应制得，该聚脲润滑脂组合物具有良好的静音性能。CN 1272530A公开了一种高滴点聚脲润滑脂的制备方法，在基础油存在下C8-C24的脂肪胺与过量的二异氰酸酯反应，用水将过量的二异氰酸酯除去，继续升温至130-200℃，该方法制备的润滑脂滴点达到260-330℃。CN 1069919C公开了一种纤维状聚脲润滑脂，采用甲苯基二异氰酸酯与烷基苯基胺、脂肪族胺、脂环族胺制备。CN 177667A公开了一种新型低噪音润滑脂胶凝剂，含有≥80％(重量)二脲和0.1-20％(重量)聚脲混合物组成的润滑脂胶凝剂，具有良好的低噪特性、剪切稳定性和耐热性。以上现有公开文献都涉及到聚脲润滑脂，但都未涉及到聚脲润滑脂的高温锥入度值变化即高温硬化问题。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明经过试验研究开发了一种新型聚脲润滑脂，其锥入度在高温 环境下的变化明显优于目前的聚脲润滑脂，确保新型聚脲润滑脂在使用过程中锥入度不因温度的变化而发生显著的变化，既保证聚脲润滑脂的高温润滑性能又确保聚脲润滑脂不会因为高温而导致锥入度变硬造成润滑故障。 

本发明的技术方案如下： 

一种聚脲润滑脂组合物，该润滑脂组合物含有基础油和二脲稠化剂，稠化剂和基础油按重量百分比计算，基础油的含量为72-95％，二脲稠化剂的含量为5-28％，二脲稠化剂优选为7-20％；二脲稠化剂采用一元胺和二异氰酸酯反应制得，一元胺是脂肪族胺和芳香族胺的混合物，脂肪族胺和芳香族胺的摩尔比为5∶1～1∶5。 

所述的一元胺的脂肪族胺包括己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二烷胺、十四烷胺、十六烷胺、十八烷胺、油胺或二十烷胺及其混合物；芳香族胺包括苄基胺、苯胺、甲基苯胺或烷基取代苄基胺及其混合物。 

所述的二异氰酸酯包括萘基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，6-亚己基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1，4-二异氰酸酯-4-甲基戊烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯以及这些异氰酸酯的烷基取代化合物单独或混合使用。 

所述的基础油包括矿物油、聚α烯烃油、酯类油、醚类油或硅油以及上述油品的混合物。 

基础油优选在40℃时的运动粘度范围为19-800mm²/s，优选为40-450mm²/s。 

采用本技术领域通用的方法，在容器A内放入一半的基础油并加入一元胺，升温至60-80℃，在容器B内放入其余的基础油和二异氰酸酯，升温至60-80℃；然后将容器A内的物料倒入容器B中搅拌反应，一元胺与二异氰酸酯反应生成二脲稠化剂；反应完成后将物料升温至140-150℃，然后冷却降温，加入添加剂，经三辊机研磨后制成润滑脂组合物。所述的一元胺是脂肪族胺和芳香族胺的混合物，脂肪族胺和芳香族胺的摩尔比为5∶1-1∶5，优选为4∶1-1∶4。 

本发明的润滑脂组合物为聚脲润滑脂，具有优良的耐高温性，其特点是经长时间的高温烘烤后锥入度值与室温相比变化小，也就是说其稠度变化小，既不会明显变硬而影响润滑效果，也不会明显变软导致高温流失。其与一般高温润滑脂的室温与高温锥入度变化如表2所示，其中在高温下的恒温时间均为24小时。 

附图说明

图1：不同配方的聚脲润滑脂样品常温与高温下的锥入度变化趋势。 

图2：高温润滑脂的室温与高温锥入度变化。 

具体实施方式

1.稠化剂 

本发明的润滑脂组合物中所用的稠化剂为二脲，二脲稠化剂一般采用胺和异氰酸酯反应制得。本发明所用的二脲稠化剂为一元胺与二异氰酸酯按摩尔比2∶1在基础油中反应制得。 

适合本发明使用的二异氰酸酯可以是萘基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，6-亚己基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1，4-二异氰酸酯-4-甲基戊烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯以及这些异氰酸酯的烷基取代化合物。考虑到原材料易得和异氰酸酯毒性的因素，本发明优选二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯作为原料，可以单独或混合使用。 

适合本发明使用的一元胺可以是脂肪胺，例如己胺、辛胺、癸胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、油胺、二十胺，也可以是脂环胺，例如环己胺、烷基取代环己胺，还可以是芳香胺，例如苄基胺、苯胺、甲基苯胺、烷基取代苄基胺。 

经本发明的发明人研究发现当采用一种一元胺与异氰酸酯反应制作聚脲润滑脂时，在高温下的硬化趋势按脂肪族胺、脂环族胺和芳香族胺的顺序依次减弱。当采用芳香族胺与脂肪族胺以一定比例混合与异氰酸酯反应制得的聚脲润滑脂在高温下烘烤时锥入度不硬化或硬化趋势很小。 

本发明中所用的一元胺中必须含有脂肪族胺。本发明中所用的一元胺中必须含有芳香族胺。本发明中所用的一元胺中脂肪族胺与芳香族胺的摩尔比为5∶1-1∶5，优选为4∶1-1∶4。 

本发明中一元胺和二异氰酸酯反应生成的二脲稠化剂重量占本发明润滑脂组合物总重量的5-28％。当二脲稠化剂重量低于润滑脂组合物总重量5％时，润滑脂锥入度太软，难以保持在润滑部位导致润滑效果严重下降；当二脲稠化剂重量高于润滑脂组合物总重量28％时，润滑脂锥入度太硬导致润滑脂流动性变差，难以被输送到润滑部位，或者在轴承内润滑脂难以进入有效的摩擦接触区，导致润滑效果变差。考虑到润滑脂流动性、抗剪切性、耐高温性、润滑性，二脲稠化剂量优选为7-20％。 

2.基础油 

本发明的润滑脂组合物中所用的基础油可以是矿物油、聚α烯烃油、酯类油、醚类油或硅油以及上述油品的混合物。这些油中矿物油价格低廉，当要求润滑脂的使用温度范围为-20-180℃时可以优选矿物油，而聚α烯烃油、酯类油、醚类油、硅油等合成油相对于矿物油而言价格昂贵，但性能优良，可以满足一些特殊的要求，例如高温性能、低温性能以及抗氧化性能等。基础油在本发明的润滑脂组合物中的重量百分数为75-95％。另外，基础油在40℃时的运动粘度选择19-800mm²/s，优选为40-450mm²/s。 

3.添加剂 

为了使本发明的润滑脂组合物适应不同的工况要求，可根据实际要求加入各种添加剂以提高润滑性能。这些添加剂有极压抗磨剂，包括但不限于如下物质：石墨、二硫化钼、氮化硼、三聚氰胺氰尿酸络合物、硼酸盐、有机钼、二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸锌、硫磷型极压抗磨剂，抗氧剂包括但不限于如下物质：胺类、酚类、硫磷类抗氧剂，防锈剂包括但不限于如下物质：磺酸盐、环烷酸锌、十二烯基丁二酸及其衍生物、羊毛脂、亚硝酸钠、磷酸三钠、N-油酰基肌氨酸十八胺盐、苯三唑及其衍生物。以上添加剂可单独使用也可复合使用，添加量无特别要求，只要达到本发明的目的即可。 

本发明通过对聚脲润滑脂配方的优化解决了现有聚脲润滑脂在高温下硬化的问题，使本发明的聚脲润滑脂组合物在常温下的锥入度值与高温下的锥入度值的差值小，并保留了聚脲润滑脂原有的优良性能，例如耐高温性优良，不含金属离子，润滑寿命长等。确保了该聚脲润滑脂组合物应用于集中润滑系统时不会出现泵送润滑脂的管线因高温而堵塞也不会因高温而使润滑脂变软流失，或应用于轴承润滑时不会出现因高温润滑脂变硬而出现润滑故障。本发明的润滑脂组合物不但适用于集中润滑系统的润滑，同时适用于其他高温工况的润滑 

不同配方的聚脲润滑脂样品常温与高温下的锥入度变化趋势见附图1所示。本发明的聚脲润滑脂组合物实施例在常温与高温条件下的锥入度变化明显优于对比例。 

高温稠度变化 

不同的温度下润滑脂的锥入度值的变化将直接影响的润滑脂的使用，变硬将使润滑脂的流动性变差，导致润滑故障；变软则使润滑脂在摩擦部位的保持能力下降，容易流失。将制得的润滑脂进行25℃与高温烘烤后锥入度对比试验可以明显的说明润滑脂的上述性能。测试方法如下：将足够的润滑脂试样装入锥入度测试杯内，在25℃环境下恒温2小时，确保试样 达到25℃，然后测试其在25℃时的锥入度值。将同样的润滑脂样品在锥入度测试杯内用刮刀抹平后置于设定好温度的烘箱内烘烤24小时，然后取出立刻测试试样的锥入度值，并与25℃时的锥入度值进行比较。 

耐高温性能 

润滑脂的滴点是用滴点测定仪测定的。在规定的加热条件下，当从仪器的脂杯中滴出第一滴液体时的温度叫做润滑脂的滴点。滴点显示出润滑脂达到一定流动性的温度，根据不同情况滴点可以表示润滑脂的熔点、分油、或软化，因此滴点可以表示润滑脂的耐高温性能。测试方法采用GB/T 3498。本发明润滑脂组合物为耐高温型聚脲润滑脂，虽然润滑脂的滴点和稠化剂种类直接相关，但是稠化剂的含量的高低也会对滴点产生影响，当制作较软的润滑脂时需要较少量的稠化剂，因此滴点会相应降低，本发明的润滑脂组合物滴点至少为240℃。 

典型实例如下： 

在容器A内放入500克的基础油并加入全部的一元胺，升温至60-80℃，在容器B内放入500克基础油和全部的二异氰酸酯，升温至60-80℃。然后将容器A内的物料倒入容器B中搅拌反应。反应完成后将物料升温至140-150℃，然后冷却降温，加入添加剂，经三辊机研磨后制成润滑脂。一元胺和二异氰酸酯反应生成的二脲稠化剂重量占润滑脂组合物总重量的5-30％。实施例和检测结果见表2，表中物料配比为摩尔比。 

表2：典型实例 

表2(续) 

表2中数据对比说明芳香胺与脂肪胺配合使用可以使聚脲润滑脂在高温烘烤前后的锥入度值变化更小。表2中不同配方的聚脲润滑脂样品常温与高温下的锥入度变化趋势见附图1所示。 

Claims (5)

1.一种聚脲润滑脂组合物，其特征在于：该润滑脂组合物含有基础油和二脲稠化剂，稠化剂和基础油按重量百分比计算，基础油的含量为72-95％，二脲稠化剂的含量为5-28％；二脲稠化剂采用一元胺和二异氰酸酯反应制得，一元胺是脂肪族胺和芳香族胺的混合物，脂肪族胺和芳香族胺的摩尔比为5∶1～1∶5。

2.如权利要求1所述的聚脲润滑脂组合物，特征在于所述的一元胺的脂肪族胺包括己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二烷胺、十四烷胺、十六烷胺、十八烷胺、油胺或二十烷胺及其混合物；芳香族胺包括苄基胺、苯胺、甲基苯胺或烷基取代苄基胺及其混合物。

3.如权利要求1所述的聚脲润滑脂组合物，特征在于所述的二异氰酸酯包括萘基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，6-亚己基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1，4-二异氰酸酯-4-甲基戊烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯以及这些异氰酸酯的烷基取代化合物单独或混合使用。

4.如权利要求1所述的聚脲润滑脂组合物，特征在于所述的基础油包括矿物油、聚α烯烃油、酯类油、醚类油或硅油以及上述油品的混合物。

5.如权利要求4所述的聚脲润滑脂组合物，特征在于基础油在40℃时的运动粘度范围为19-800mm²/s。

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