CN102382707B - 一种四脲润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四脲润滑脂及其制备方法。所述四脲润滑脂，包括润滑油基础油和四脲稠化剂，且不含二脲稠化剂和脂肪酸金属盐。本发明提供的四脲润滑脂的制备方法是通过将二异氰酸酯与二胺和单胺分别反应得到的。所述四脲润滑脂相比于二脲润滑脂，具有更高的滴点，更好的极压性能、胶体安定性及剪切安定性能。

Description

一种四脲润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种四脲润滑脂及其制备方法

背景技术

润滑脂是由润滑脂、稠化剂和添加剂组成，稠化剂是润滑脂中不可缺少的成分，其性质是直接影响润滑脂性能的主要因素之一。聚脲稠化剂和聚脲润滑脂是为满足现代工业技术和设备的快速发展进而对润滑材料提出的更为苛刻的要求而发展起来的。

随着现代工业的飞速发展，对润滑材料的要求日益苛刻，在高负荷、高速和高温下连续运转的机械设备，对润滑脂高温使用范围达到175～235℃或者更高，并且要求具有较长的润滑使用寿命，以延长换脂周期，提高生产效率，降低生产成本。聚脲润滑脂就是为了适应上述需要而开发的一类优质高温润滑脂。

聚脲润滑脂(简称聚脲脂或脲基脂)是由分子中含有脲基的有机化合物稠化基础油所制备的。由于聚脲稠化剂不同于金属皂基稠化剂，不含金属离子，避免了皂基稠化剂中金属离子对润滑脂基础油的催化氧化作用，因此聚脲润滑脂具有良好的氧化安定性和热稳定性，并具有一系列优良的使用性能，如良好的泵送性、抗氧性、机械安定性、胶体安定性和抗水淋性，特别适用于高温、高负荷、宽速度范围和与不良介质接触的润滑场合，现在广泛应用与电气工业、冶金工业、食品工业、造纸工业、汽车工业、飞机工业等。

目前，现有技术的报道主要集中在二脲润滑脂的制备与合成方面，而对于四脲润滑脂的报道却很少，CN101111591A虽然提到了四脲润滑脂，但是制备工艺比较复杂，而且还引入了金属离子，这将影响聚脲润滑脂的的氧化安定性，CN1056313专利中也提到了四脲润滑脂，但是其出发点是制备二脲与四脲的混合物，制备工艺采用一步法，虽然能得到四脲成分，但是其含量比较低，并非完全意义上的四脲润滑脂。

发明内容

本发明提供一种四脲润滑脂及其制备方法。

一种四脲润滑脂，包括润滑油基础油和四脲稠化剂，并且不含二脲稠化剂和脂肪酸金属盐。

本发明提供的四脲润滑脂，以润滑脂总重量为100％计，包括以下组分：润滑油基础油重量为70％～90％，优选80％～90％；四脲稠化剂为10％～30％，优选10％～20％。

本发明润滑脂中还可以含有各种添加剂。

所说的润滑油基础油可以是矿物油、植物油、合成油或其混合物，优选矿物油。其中的合成油可以是酯类油、聚烯烃油、醚类油、费托合成油等。

所说的四脲稠化剂具有以下结构：

其中的R¹可以是烷基、环烷基或芳基，烷基或环烷基的碳数可以为8～24，优选10～18，芳基可以是苯基或取代的苯基，优选苯基或C1～C3烷基或卤素取代的苯基。

其中的R²可以是亚烷基或亚芳基，亚烷基的碳数可以为2～12，优选2～8，亚芳基可以是亚苯基或亚联苯基。

其中的R³可以是碳数为6～30，优选6～20的亚芳基、亚烷基或亚环烷基，优选甲苯基、甲基二苯基、二环己基甲基、间苯二甲基和亚己基中的至少一种。

本发明提供的四脲润滑脂的制备方法，包括：

(1)向溶解在部分基础油中的二异氰酸酯中缓慢加入二胺，升温至60℃～100℃进行反应；

(2)向步骤(1)的产物中加入单胺，在60℃～100℃进行反应；

(3)继续升温至180℃～220℃，再加入余量基础油，冷却，研磨。

所说的二异氰酸酯结构为OCN-R³-NCO，R³可以是碳数为6～30，优选6～20的亚芳基、亚烷基或亚环烷基，优选甲苯基，甲基二苯基，二环己基甲基，间苯二甲基，亚己基等。例如所述二异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯(TDI)，甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)，1，6-亚己基二异氰酸酯(HDI)，二环己基甲基二异氰酸酯(HMDI)，或间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)等中的至少一种。

所说的单胺可以是脂肪胺、脂环胺或芳胺，结构式为R¹-NH₂，其中的R¹可以是烷基、环烷基或芳基，烷基或环烷基的碳数可以为8～24，优选10～18，芳基可以是苯基或取代的苯基，优选苯基或C1～C3烷基或卤素取代的苯基。优选的单胺可以是选自苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、对甲苯胺的芳胺，和/或选自十二胺、十四胺、十六胺、十八胺的脂肪胺。

所说的二胺可以是脂肪胺或芳胺，结构式为NH₂-R²-NH₂，其中的R²可以是亚烷基或亚芳基，亚烷基的碳数可以为2～12，优选2～8，亚芳基可以是亚苯基或亚联苯基。优选的二胺可以是选自对苯二胺、邻苯二胺、4，4，-联苯二胺的芳香胺和/或选自乙二胺、丙二胺、1，6-己二胺的直链脂肪胺。

所说的润滑油基础油可以是矿物油、植物油、合成油或其混合物，优选矿物油。其中的合成油可以是酯类油、聚烯烃油、醚类油、费托合成油等。

根据本发明方法，步骤(1)的反应温度为60℃～100℃，优选70～85℃，反应时间为3-30分钟。步骤(2)的反应温度为60℃～100℃，优选70～85℃，反应时间为3-30分钟。步骤(3)继续升温至180℃～220℃，优选200℃～210℃，再加入余量基础油，冷却至60℃～100℃，研磨即可。

其中，二异氰酸酯与单胺和二胺的摩尔比为二异氰酸酯∶单胺∶二胺=2∶2∶1。

步骤(1)中，二胺的加入速度为每秒为0.05ml～0.2ml，优选0.05ml～0.1ml。

根据本发明方法，对于呈固态的单胺和二胺可以先溶解在基础油中，以使反应充分。

本发明所述的两步反应进行得很快，通常能够在3min分钟之内完成，控制在30min左右可使反应彻底完成。

本发明合成的四脲润滑脂，在保有二脲润滑脂的性能外，还具有更高的滴点，更好的极压性能、胶体安定性及剪切安定性能，可以用于电器工业、冶金工业、食品工业、造纸工业、汽车工业、飞机工业等领域的机械上。

附图说明

图1为实施例1制备的润滑脂中的四脲稠化剂的红外分析谱图。从图中可以看出，3310～3323cm^-1处的峰为四脲分子中-NH-的伸缩振动吸收峰，1630cm^-1处的峰为四脲分子中-CO-的振动吸收峰。

图2为实施例1制备的润滑脂中的四脲稠化剂的核磁共振分析谱图。从图中可以看出，δ=155HZ左右的峰为四脲分子中-CO-的化学位移。

具体实施方式

实施例1

先将145克左右的500SN(40℃运动粘度为92-98cSt)基础油与29.58克MDI混合加热到50℃，缓慢加入3.56克乙二胺，升温至80℃，反应30min以后，145克左右的基础油与31.87克十八胺混合加热到60℃加入到上述混合物中，升温至80℃，反应30min，继续升温至210℃，再加入145克左右的基础油冷却至100℃左右研磨即可。

取150ml左右的石油醚(馏分90～120)，置于200ml的烧杯中，然后取10g左右产品加入烧杯中，磁力搅拌2h，然后置于振荡器中1～2天，然后取出。用漏斗过滤，过滤时用石油醚洗涤，直到样品为纯白色为止，然后取出样品置于烘箱中，100℃，放置1h左右，取出得到固体白色粉末状物质，即为稠化剂，进行表征，图1、2、3为表征结果。

实施例2

先将146.67克左右的150BS(100℃运动粘度为29cSt)基础油与16.76克TDI混合加热到40℃，缓慢加入3.93克丙二胺，升温至70℃，反应30min以后，146.67克左右的基础油与39.31克十二胺混合加热到50℃加入到上述混合物中，升温至70℃，反应30min，继续升温至200℃，再加入146.67克左右的基础油冷却至80℃左右研磨即可。

实施例3

先将148.33克左右的PAO10合成油(100℃运动粘度为9.8-10.2cSt)基础油与25.04克HDI混合加热到45℃，缓慢加入16.10克对苯二胺，升温至75℃，反应30min以后，148.33克左右的基础油与13.87克苯胺混合加热到55℃加入到上述混合物中，升温至75℃，反应30min，继续升温至205℃，再加入148.33克左右的基础油冷却至90℃左右研磨即可。

实施例4

先将141.67克左右的菜籽油(100℃运动粘度为52.5cSt)基础油与40.4克XDI混合加热到50℃，缓慢加入11.60克邻苯二胺，升温至80℃，反应30min以后，141.67克左右的基础油与23.00克对甲苯胺混合加热到60℃加入到上述混合物中，升温至80℃，反应30min，继续升温至210℃，再加入141.67克左右的基础油冷却至100℃左右研磨即可。

对比例1

本对比例制备的是二脲润滑脂。

将145克左右的基础油与20.61克MDI混合加热到50℃，145克左右的基础油与44.39克十八胺混合加热到60℃，加入到上述混合物中，升温至80℃，反应30min，继续升温至210℃，再加入145克左右的基础油冷却至100℃左右研磨即可。

表1分析结果

从表1的分析结果中，可以看出，四脲润滑脂相比于二脲润滑脂，具有更高的滴点，更好的极压性能、胶体安定性及剪切安定性能。

Claims (18)

1.一种四脲润滑脂的制备方法，包括：

(1)向溶解在部分基础油中的二异氰酸酯中缓慢加入二胺，升温至60℃～100℃进行反应；

(2)向步骤(1)的产物中加入单胺，在60℃～100℃进行反应；

(3)继续升温至180℃～220℃，再加入余量基础油，冷却，研磨；

其中，二异氰酸酯与单胺和二胺的摩尔比为二异氰酸酯∶单胺∶二胺=2∶2∶1。

2.按照权利要求1所述的制备方法，其中，所说的单胺结构式为R¹-NH₂，其中的R¹是烷基、环烷基或芳基，烷基或环烷基的碳数为8～24，芳基是苯基或取代的苯基。

3.按照权利要求2所述的制备方法，其中的R¹是苯基或C1～C3烷基或卤素取代的苯基，或碳数为10～18的烷基或环烷基。

4.按照权利要求1或2所述的制备方法，其中，所说的单胺是选自苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺和/或对甲苯胺的芳胺，和/或选自十二胺、十四胺、十六胺和/或十八胺的脂肪胺。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其中，所说的二胺结构式为NH₂-R²-NH₂，其中的R²是亚烷基或亚芳基，亚烷基的碳数为2～12，亚芳基是亚苯基或亚联苯基。

6.按照权利要求5所述的制备方法，其中，所说的二胺选自对苯二胺、邻苯二胺、4，4，-联苯二胺的芳香胺，和/或选自乙二胺、丙二胺、1，6-己二胺的直链脂肪胺。

7.按照权利要求1所述的制备方法，其中，所说的二异氰酸酯结构为OCN-R³-NCO，R³是碳数为6～30的亚芳基、亚烷基或亚环烷基。

8.按照权利要求7所述的制备方法，其中，R³是碳数为6～20的亚芳基、亚烷基或亚环烷基。

9.按照权利要求1或7所述的制备方法，其中，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯，甲基二苯基二异氰酸酯，1，6-亚己基二异氰酸酯，二环己基甲基二异氰酸酯，或间苯二甲基二异氰酸酯中的至少一种。

10.按照权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)的反应温度为70～85℃，反应时间为3-30分钟；步骤(2)的反应温度为70～85℃，反应时间为3-30分钟；步骤(3)继续升温至200℃～210℃，再加入余量基础油，冷却至60℃～100℃，研磨。

11.按照权利要求1所述的制备方法，步骤(1)中，二胺的加入速度为每秒0.05ml～0.2ml。

12.权利要求1～11之一所述方法得到的四脲润滑脂。

13.按照权利要求12所述的润滑脂，以润滑脂总重量为100％计，包括以下组分：基础油重量为70％～90％，四脲稠化剂为10％～30％。

14.按照权利要求12所述的润滑脂，以润滑脂总重量为100％计，包括以下组分：基础油重量为80％～90％，四脲稠化剂为10％～20％。

15.按照权利要求12所述的润滑脂，其中，所说的润滑油基础油是矿物油、植物油、合成油或其混合物。

16.按照权利要求12所述的润滑脂，其中，所说的四脲稠化剂具有以下结构：

其中，R¹是烷基、环烷基或芳基，R²是亚烷基或亚芳基，R³是亚芳基、亚烷基或亚环烷基。

17.按照权利要求16所述的润滑脂，其中，R¹是苯基或取代的苯基，或碳数为8～24的烷基或环烷基；R²是亚苯基或亚联苯基或碳数为2～12的亚烷基；R³是碳数为6～30的亚芳基、亚烷基或亚环烷基。

18.按照权利要求16所述的润滑脂，其中，R¹是苯基或C1～C3烷基或卤素取代的苯基，或碳数为10～18的烷基或环烷基，R²是亚苯基或亚联苯基，或碳数为2～8的亚烷基；R³选自甲苯基、甲基二苯基、二环己基甲基、间苯二甲基和亚己基中的至少一种。

Images