CN102286306A

CN102286306A - 高温抗水长寿命复合锂钙基润滑脂及制备方法

Info

Publication number: CN102286306A
Application number: CN2011101932813A
Authority: CN
Inventors: 李勇; 刘庆廉; 吴宝杰; 高艳青; 马爱民; 刘志颖; 莫林和; 董禄虎
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: CN102286306B

Abstract

本发明提供一种高温抗水长寿命复合锂钙基润滑脂及制备方法，稠化剂由12-羟基硬脂酸、硼酸、水杨酸与氢氧化锂和氢氧化钙水溶液的反应物组成；添加剂包括高碱值烷基苯璜酸钙、极压剂为噻二唑衍生物和防锈剂。将12羟基硬脂酸、水杨酸和高碱值烷基苯璜酸钙加入到基础油中，加入硼酸的单水氢氧化锂和氢氧化钙皂化复合；依次加入极压剂噻二唑衍生物、防锈剂，进行后处理即得产物。本发明由于选用了合适的原料配比，使得该润滑脂具有良好高温性能，滴点大于280℃，达到高温长寿命润滑效果。同时此润滑脂的抗水能力和极压抗磨能力得到显著提高。充分发挥复配添加剂的协同效应，使其满足对润滑脂的高低温性能和抗磨极压性、抗水性、机械安定性等苛刻润滑部位。

Description

高温抗水长寿命复合锂钙基润滑脂及制备方法

技术领域

本发明属于润滑脂技术领域，特别是涉及一种高温抗水长寿命润滑脂及制备方法。

背景技术

润滑脂是机械设备润滑时经常使用的一种润滑剂，在工业生产应用中占有很重要的地位。复合锂基脂于1962年问世，发展到现在已成为一类非常重要的润滑脂，年产量所占比例呈逐年上升趋势。国内传统复合锂基润滑脂主要为含有癸二酸、壬二酸等至少一种C₄～C₁₈的二元有机酸和C₁₂～C₂₄的一元有机酸复合，此类润滑脂滴点较高一般大于260℃，但在160℃高温条件下CRC试验表明此类润滑脂的高温寿命并没有比传统锂基润滑脂有优势。国外对复合锂基润滑脂稠化剂的基础研究工作涉及的范围较广，特别是对小分子酸(硼酸、水杨酸和对苯二甲酸等)复合剂的研究比较深入。由于小分子结构的酸破坏C₁₂～C₂₄的一元有机酸的稠化能力，导致润滑脂皂纤维较短，从而纤维团聚使其成脂能力较弱。因此，尽管目前有关这方面通过实验室条件能够成脂的配方工艺专利比较多，但是，能够通过此种配方工艺进行大规模批量生产的复合锂基润滑脂依然很少。

高碱性烷基苯磺酸钙作为清净剂，广泛用于内燃机润滑油中。CN1414076A公开了一种将聚脲与磺酸钙复合的润滑脂，而CN 1616612A将传统的复合锂基润滑脂(二元有机酸作为复合剂)与大量的高碱性磺酸钙复合使用。WO 98/11180介绍了向传统的复合锂基润滑脂中加入水杨酸锂通过ASTM D3336测试可以看出轴承寿命明显延长，同时作者对比了传统复合锂基润滑脂和聚脲，可以看出发明的产品轴承寿命比前两者都明显长。CN101153236A介绍了不同粒径分布的固体颗粒加入到不同稠化剂类型的润滑脂中通过38℃下水淋流失量和抗水喷雾试验考察抗水能力。

本文通过加入微量的高碱性烷基苯磺酸钙分散小分子酸与C₁₂～C₂₄的一元有机酸复合皂，从而解决此种配方工艺的复合锂基润滑脂成脂难、皂份高和抗水能力弱的缺点，发挥其长寿命和抗水能力强的优势，加入氢氧化钙后，发现润滑脂滴点提高50℃，进一步通过加入抗磨极压添加剂摩擦系数显著减小，达到广泛用于钢铁、冶金、汽车、矿山、印染、宇航等工业部门对润滑脂的高低温性能和抗磨极压性、抗水性、机械安定性等苛刻润滑部位。

发明内容

本发明的目的是提供了一种高温抗水长寿命复合锂钙基润滑脂的制备方法：选用长链脂肪酸、水杨酸和硼酸作稠化剂，通过加入微量的烷基苯璜酸钙分散稠化矿物油、合成油或二者的调和油，添加极压抗磨剂和防锈剂等形成一种具有特殊性能的润滑脂。本发明的润滑脂广泛用于钢铁、冶金、汽车、矿山、印染、宇航等工业部门对润滑脂的高低温性能和抗磨极压性、抗水性、机械安定性等苛刻润滑部位。

本发明的技术方案如下：

本发明点的高温抗水长寿命复合锂钙基润滑脂，组分与现有技术的组分相同包括基础油、稠化剂和添加剂；所不同的是在稠化剂和添加剂做了改进。

基础油为矿物油、合成油或二者的调合油，其含量为60～87％，其100℃粘度为5～30mm²/s。

稠化剂由12-羟基硬脂酸、硼酸、水杨酸与氢氧化锂和氢氧化钙水溶液的反应物组成，其中12-羟基硬脂酸、硼酸、水杨酸三种酸的摩尔比为1∶0.3～0.8∶0.3～0.8；12羟基硬脂酸∶单水氢氧化锂＝0.8∶1；单水氢氧化锂∶氢氧化钙＝6∶1；稠化剂用量为润滑脂重量的8～25％；

添加剂包括：(a)高碱值烷基苯璜酸钙，含量为3～8％；(b)极压剂为噻二唑衍生物含量为1～5％；(c)防锈剂为磺酸盐类，含量为1～2％。

润滑脂中优选12羟基硬脂酸、硼酸和水杨酸的摩尔比为1∶0.4～0.7∶0.4～0.6。

润滑脂中优选12羟基硬脂酸和单水氢氧化锂的摩尔比为1∶1。

润滑脂中优选高碱值烷基苯璜酸钙的碱值为200～400mgKOH/g。

润滑脂中防锈剂优选含量为1～1.2％，优选防锈剂包括二壬基萘磺酸钡和环烷酸锌。

润滑脂中优选极压剂包括vanlube829或vanlube972；噻二唑衍生物含量优选为1～3％。

本发明制备方法：本发明的润滑脂的制备的方法的特点在于采用一步法皂化复合工艺，具体步骤包括：

(1)将12羟基硬脂酸、水杨酸和高碱值烷基苯璜酸钙加入到基础油中，混合加热至60～90℃，加入硼酸的单水氢氧化锂和氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；

(2)用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；

(3)继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂噻二唑衍生物、防锈剂，进行后处理即得所需产物。

本发明的润滑脂通过性能试验表明具有下述优点：本发明的润滑脂由于选用了合适的原料配比，使得该润滑脂具有良好高温性能，滴点大于280℃，达到高温长寿命润滑效果，克服了聚脲高温硬化而传统复合锂高温寿命短的缺点。同时此润滑脂的抗水能力和极压抗磨能力得到显著提高。本发明充分发挥复配添加剂的协同效应，使其满足钢铁、冶金、汽车、矿山、印染、宇航等工业部门对润滑脂的高低温性能和抗磨极压性、抗水性、机械安定性等苛刻润滑部位。另外，本发明润滑脂的制备方法采用一步法直接复合反应，从而使工艺简单，节约能耗，降低了生产成本，而且该工艺生产的产品质量也比较稳定。

具体实施方式

本发明的效果通过下面的实施例进一步说明。但应明白，下面的实施例不是限制本发明的范围，任何不超出本发明构思和范围的改动，都在本发明的范围之内。

实施例1：

将300g(质量份数为15.1％)12羟基硬脂酸和61g(质量份数为3.1％)水杨酸加入到1600g(质量份数为80.4％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入28g(质量份数为1.4％)硼酸的70g单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温即得所需产物。样品编号A。

实施例2：

将300g(质量份数为14.5％) 12羟基硬脂酸、61g(质量份数为2.9％)水杨酸和80g(质量份数为3.9％)高碱值烷基苯璜酸钙加入到1600g(质量份数为77.3％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入28g(质量份数为1.4％)硼酸的63.5g单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温即得所需产物。样品编号B。从表1分析数据可以看出，加入高碱值烷基苯璜酸钙后，样品B的轴承寿命明显比样品A和传统复合锂基础脂的时间长，滚筒试验可以看出，样品A和传统复合锂基础脂的遇水完全乳化，微锥软化30个左右，而样品B抗水能力较强吸水量仅7ml(吸水率14％)，余水量43ml(余水率86％)，同时微锥变化较小。

实施例3：

将300g(质量份数为14.5％) 12羟基硬脂酸、61g(质量份数为2.9％)水杨酸和80g(质量份数为3.9％)高碱值烷基苯璜酸钙加入到1600g(质量份数为77.3％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入28g(质量份数为1.4％)硼酸的63.5g单水氢氧化锂和18.6g氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温即得所需产物。样品编号C。在样品B的配方工艺基础上加入氢氧化钙后，从表1可以看出，制备的样品滴点大幅提高，同时其它轴承寿命和滚筒试验性能变化不大。

(12羟基硬脂酸的摩尔量∶水杨酸的摩尔量∶硼酸的摩尔量＝1∶0.44∶0.45；单水氢氧化锂∶氢氧化钙＝1.512∶0.252)

实施例4：

将300g(质量份数为14.1％)12羟基硬脂酸、61g(质量份数为2.7％)水杨酸和80g(质量份数为3.8％)高碱值烷基苯璜酸钙加入到1600g(质量份数为75.2％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入28g(质量份数为1.3％)硼酸的63.5g单水氢氧化锂和18.6g氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入40g vanlube829(质量份数为1.9％)、22g二壬基萘磺酸钡(质量份数为1.0％)，进行后处理即得所需产物。样品编号D。在样品C的配方工艺基础上加入极压剂和防锈剂后，从表1可以看出，制备的样品摩擦系数显著降低，同时其它轴承寿命、滴点和滚筒试验性能变化不大。

(12羟基硬脂酸的摩尔量∶水杨酸的摩尔量∶硼酸的摩尔量＝1∶0.44∶0.45；单水氢氧化锂的摩尔量∶氢氧化钙的摩尔量＝1.512∶0.252)

表1 分析测试数据对比

根据实施例1～例4可以看出，加入烷基苯璜酸钙、氢氧化钙和极压防锈剂后样品的滴点、抗水性、轴承寿命和摩擦系数等都有明显的改善。下面的实施例进一步调整不同的配方比例并进行分析测试。

实施例5：

将300g(质量份数为20.4％)12羟基硬脂酸、49g(质量份数为3.4％)水杨酸和117.6g(质量份数为8.0％)高碱值烷基苯璜酸钙加入到882g(质量份数为60％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入18.6g(质量份数为1.3％)硼酸的55.8g单水氢氧化锂和16.4g氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入73.5g vanlube829(质量份数为5.0％)、29.4g二壬基萘磺酸钡(质量份数为2.0％)，进行后处理即得所需产物。样品编号E。

(总重：1470，12羟基硬脂酸的摩尔量∶水杨酸的摩尔量∶硼酸的摩尔量＝1∶0.36∶0.3；单水氢氧化锂的摩尔量∶氢氧化钙的摩尔量＝1.328∶0.221)

实施例6：

将300g(质量份数为5.9％)12羟基硬脂酸、75.7g(质量份数为1.5％)水杨酸和151.4g(质量份数为3.0％)高碱值烷基苯璜酸钙加入到4390g(质量份数为87％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入28g(质量份数为0.6％)硼酸的67.2g单水氢氧化锂和19.7g氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入50.5g vanlube829(质量份数为1.0％)、50.5g环烷酸锌(质量份数为1.0％)，进行后处理即得所需产物。样品编号F。(总重：5046.1，12羟基硬脂酸的摩尔量∶水杨酸的摩尔量∶硼酸的摩尔量＝1∶0.55∶0.45；单水氢氧化锂的摩尔量∶氢氧化钙的摩尔量＝1.6∶0.27)

实施例7：

将300g(质量份数为14.1％)12羟基硬脂酸、41.4g(质量份数为1.9％)水杨酸和81g(质量份数为3.8％)高碱值烷基苯璜酸钙加入到1594.0g(质量份数为74.8％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入24.8g(质量份数为1.2％)硼酸的57.1g单水氢氧化锂和16.8g氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入63.9g vanlube829(质量份数为3.0％)、25.6g二壬基萘磺酸钡(质量份数为1.2％)，进行后处理即得所需产物。样品编号G。

(总重：2131，12羟基硬脂酸的摩尔量∶水杨酸的摩尔量∶硼酸的摩尔量＝1∶0.3∶0.4；单水氢氧化锂的摩尔量∶氢氧化钙的摩尔量＝1.36∶0.227)

实施例8：

将300g(质量份数为14.1％)12羟基硬脂酸、82.8g(质量份数为3.9％)水杨酸和80g(质量份数为3.8％)高碱值烷基苯璜酸钙加入到1496g(质量份数为70.2％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入43.4g(质量份数为2.0％)硼酸的77.3g单水氢氧化锂和22.7g氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入106g vanlube972(质量份数为5.0％)、22g二壬基萘磺酸钡(质量份数为1.0％)，进行后处理即得所需产物。样品编号H。(总重：2131，12羟基硬脂酸的摩尔量∶水杨酸的摩尔量∶硼酸的摩尔量＝1∶0.6∶0.7；单水氢氧化锂的摩尔量∶氢氧化钙的摩尔量＝1.84∶0.307)

实施例9：

将300g(质量份数为14.1％)12羟基硬脂酸、110.4g(质量份数为5.2％)水杨酸和150g(质量份数为7.0％)高碱值烷基苯璜酸钙加入到1404g(质量份数为65.9％)基础油中，混合加热至60～90℃，加入49.6g(质量份数为2.3％)硼酸的87.4g单水氢氧化锂和25.7g氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入85 vanlube972(质量份数为4.0％)、32g环烷酸锌(质量份数为1.5％)，进行后处理即得所需产物。样品编号I。(总重：2131，12羟基硬脂酸的摩尔量∶水杨酸的摩尔量∶硼酸的摩尔量＝1∶0.8∶0.8；单水氢氧化锂的摩尔量∶氢氧化钙的摩尔量＝2.08∶0.347)

表2 分析测试数据对比

通过表1和表2可以得出以下几点结论：

(1)加入高碱值烷基苯璜酸钙后能够很好的分散润滑脂稠化剂体系，通过锥入度数据可以看出能够极大的降低皂含量，通过滚筒试验可以看出润滑脂的抗水性明显得到改善，同时轴承寿命也得到了较大的提高。

(2)向体系中加入氢氧化钙后能够提高滴点，改善润滑脂的高温性。

(3)加入极压剂后润滑脂的摩擦系数明显降低，并且随着含量的增加，摩擦系数降低。

(4)与聚脲基润滑脂和传统复合锂基润滑脂相比，本发明的润滑脂既能够提高润滑脂的高温性和长寿命，同时抗水性得到了明显的提高，加入的极压剂和基础脂有很好的感受性，能够明显的改善抗磨极压性能。

Claims

1.高温抗水长寿命复合锂钙基润滑脂；包括基础油、稠化剂和添加剂；其特征是：他们的质量百分含量为：

基础油： 60～87％；

稠化剂： 8～25％；

添加剂包括：(a)高碱值烷基苯璜酸钙： 3～8％；

(b)极压剂为噻二唑衍生物： 1～5％；

(c)防锈剂为磺酸盐类： 1～2％；

基础油为矿物油、合成油或二者的调合油，其100℃粘度为5～30mm²/s；

稠化剂由12-羟基硬脂酸、硼酸、水杨酸与氢氧化锂和氢氧化钙水溶液的反应物组成；

其中12-羟基硬脂酸、硼酸、水杨酸三种酸的摩尔比为1∶0.3～0.8∶0.3～0.8；12-羟基硬脂酸∶单水氢氧化锂＝1∶0.8～1.1；单水氢氧化锂∶氢氧化钙＝6∶1。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的12羟基硬脂酸、硼酸和水杨酸的摩尔比为1∶0.4～0.7∶0.4～0.6。

3.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于所述的12羟基硬脂酸和单水氢氧化锂的摩尔比为1∶1。

4.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于所述的高碱值烷基苯璜酸钙的碱值为200～400mgKOH/g。

5.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于所述的防锈剂含量为1～1.2％。

6.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于所述的防锈剂为二壬基萘磺酸钡或环烷酸锌。

7.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于所述的极压剂噻二唑衍生物含量为1～3％。

8.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于所述的极压剂包括vanlube829或vanlube972。

9.根据权利要求1所述的润滑脂制备方法，其特征是：将12羟基硬脂酸、水杨酸和高碱值烷基苯璜酸钙加入到基础油中，混合加热至60～90℃，加入含硼酸的单水氢氧化锂和氢氧化钙皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入噻二唑衍生物和防锈剂，当温度降低到40～60℃以后经过三辊机压油三遍后罐装。