CN102433205A - 一种锂钙润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锂钙润滑脂，该锂钙润滑脂包括重量百分数如下的各组分：基础油60～95%；磺酸钙1～10%；单水氢氧化锂0.5～5%；脂肪酸3～15%与硼酸0～5%；抗氧添加剂0.1～5%；抗腐蚀添加剂0.01～1%；增粘添加剂0～10%。由于采用油溶性的磺酸钙作为钙皂原料，以及短链脂肪酸或硼酸原料，使得制备的钙皂中含短链脂肪酸钙和/或硼酸的钙盐，而短链脂肪酸钙和/或硼酸的钙盐本身就是较好的极压抗磨添加剂，因此制得的产品在不加极压抗磨添加剂时就具备极佳的极压抗磨性能。由于成品中含中、高碱值或中性磺酸盐，在不加防锈剂的同时，制备的润滑脂产品有更好的防锈性能、抗水性能、胶体稳定性能以及更高的滴点。

Description

一种锂钙润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种锂钙润滑脂及其制备方法，属于润滑油的制备领域。

背景技术

锂基润滑脂具有较高的使用温度，但其抗水性能和机械安定性能在一些应用场合很难满足要求，而钙基润滑脂具有极好的抗水性能和机械安定性能，但其高温性能不好，滴点低（一般滴点不到100℃），且放置一段时间后，脂的表面易产生硬化现象。锂钙润滑脂兼顾锂基润滑脂和钙基润滑脂优点，具有较好的机械安定性、胶体稳定性、耐高温性、抗水性以及抗磨极压性能 。因此，锂钙润滑脂在国内外有很多研究，研制出的锂钙润滑脂产品得到广泛应用。特别是在与水容易接触的应用场合（如钢铁厂），较好的取代了极压锂基润滑脂。

中国专利CN86103103A公开了一步法制备锂钙润滑脂的新工艺，该工艺是将基础油、脂肪酸和氢化蓖麻油、单水氢氧化锂、氢氧化钙悬乳液同时加入皂化釜中进行皂化反应。皂化反应结束后，升温脱水，然后加入添加剂，循环剪切，分散均匀后得产品。该法制备的锂钙润滑脂具有滴点高、机械安定性好、抗水性和胶体安定性好等特点。

中国专利CN1718702A公开了一种高极压锂基润滑脂，其生产工艺为：按规定的重量份配比加入基础油（高粘度矿油）的1/2，脂肪酸和氢氧化锂、氢氧化钙在100℃进行皂化反应，然后加入升温基础油（高粘度矿油）的1/2,最高升温到200℃进行高温炼制，然后冷却到180℃，降温到110℃加入抗氧剂、极压剂、油性剂、增粘剂，循环剪切均化后得产品。该锂钙润滑脂产品具有较好的抗水性能、防锈性能，与传统极压锂基润滑脂具有更好的极压抗磨性能。

美国专利USP5015403报道了一种锂钙润滑脂的制备方法，是将基础油加热到82～93℃后，加入脂肪和/脂肪酸、氢氧化锂常压皂化反应到196～210℃，于100～150psi循环剪切到变稠。冷却到188℃，加入干燥的氢氧化钙，常压下于143～182℃搅拌反应，最后在100～150psi循环剪切，得润滑脂。此方法制备的锂钙润滑脂具有较好的剪切安定性。

美国专利USP5350531报道了一种复合锂钙润滑脂的制备方法，是将光亮油与12-羟基硬脂酸混合，加入氢氧化钙和氢氧化锂在182～232℃进行皂化反应，制得的润滑脂产品有很好的机械安定性，但滴点较低（低于200℃）。

以上方法制备锂钙润滑脂都使用氢氧化钙原料，为提高其抗磨极压性能，必须加入其他类型的抗磨极压添加剂。同时，由于使用氢氧化钙原料，使得钙皂的制备在非均相反应下进行，氢氧化钙反应不完全，从而导致产品中含氢氧化钙颗粒，在实际使用过程中，这些氢氧化钙颗粒是一种硬质磨料，会使摩擦部件产生磨料磨损，缩短设备使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供了一种不使用氢氧化钙、不加抗磨极压添加剂的锂钙润滑脂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种锂钙润滑脂，所述锂钙润滑脂包括重量百分数如下的各组分：

基础油                     60～95%；

磺酸钙                     1～10%；

单水氢氧化锂               0.5～3%；

脂肪酸                     3～15%

硼酸                       0～5%；

抗氧添加剂                 0.1～5%；

抗腐蚀添加剂               0.01～1%；

增粘添加剂                 0～10%。

进一步地，所述的基础油为矿物基础油，40℃运动粘度为25～500mm²/s；所述基础油是两种或两种以上矿物基础油的混合物。

进一步地，所述磺酸钙为中、高碱值石油磺酸钙和/或合成磺酸钙；所述磺酸钙的总碱值为150-450mgKOH/g。

进一步地，所述的脂肪酸为以下物质中的一种：12-羟基硬脂酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸和冰乙酸、硬脂酸和冰乙酸、12-羟基硬脂酸和硬脂酸或12-羟基硬脂酸和冰乙酸和硬脂酸。

进一步地，所述抗氧剂为酚型、胺型抗氧剂或抗氧抗腐蚀剂中的一种或几种。

进一步地，所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚、N-苯基-α-萘胺、二苯胺、丁辛基硫代膦酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸酯中的一种或几种。

进一步地，所述的抗腐蚀剂为苯三唑、噻二唑及其衍生物中的一种或几种。

进一步地，所述的增粘剂为聚丁烯、聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙丙共聚物等的一种或几种。

本发明还提供该锂钙润滑脂的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

⑴ 将基础油总量的25～50%、高碱值磺酸钙加入皂化反应釜中，加热搅拌升温到85～95℃，然后加入硼酸的热水溶液或冰乙酸，所述硼酸与水的重量比为1:2～5，所述热水温度为90～98℃，搅拌反应30分钟，然后加入全部脂肪酸，加热升温到85～95℃，加入氢氧化锂水溶液，加热皂化升温脱水反应；

⑵ 将步骤⑴的产物搅拌升温脱水到210-220℃，恒温10～20分钟，停止加热，将剩余基础油与反应物通过急冷混合转入调和釜；

⑶ 加入增粘剂和呈固体状的添加剂，搅拌冷却到80～120℃，然后加入剩余添加剂，循环剪切1～1.5小时，均化脱气后得成品。

本发明提供一种锂钙润滑脂新配方。由于采用油溶性的磺酸钙作为钙皂原料，以及短链脂肪酸或硼酸原料，使得制备的钙皂中含短链脂肪酸钙和/或硼酸的钙盐，而短链脂肪酸钙和/或硼酸的钙盐本身就是较好的极压抗磨添加剂，因此制得的产品在不加极压抗磨添加剂时就具备极佳的极压抗磨性能。同时，由于成品中含低或中碱值或中性磺酸盐，与普通方法制备的锂钙润滑脂相比，在不加防锈剂的同时，制备的润滑脂产品有更好的防锈性能、抗水性能、胶体稳定性能以及更高的滴点。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如未特别指明，本发明所用原料均为市售。

实施例1

在皂化反应釜中，加入475公斤40℃运动粘度为493mm²/s的基础油、10公斤总碱值为150mgKOH/g的合成磺酸钙，搅拌加热升温到85℃，然后加入5公斤冰乙酸，搅拌加热恒温反应30分钟。加入25公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温到85～95℃。加入含6公斤单水氢氧化锂的水溶液（单水氢氧化锂：水=1:5），加热皂化脱水并升温到220℃，恒温15分钟。停止加热，用475公斤40℃运动粘度为493mm²/s的基础油急冷混合转入调和釜。加入3公斤N-苯基-α-萘胺(T531),搅拌循环剪切冷却到80℃，加入1公斤苯三唑衍生物（T551），循环剪切1小时，最后均化脱气后得产品。本实施例的主要性能见表1。

实施例2

在皂化反应釜中，加入300公斤40℃运动粘度为500mm²/s的基础油、3公斤总碱值为250mgKOH/g以及47公斤总碱值为450mgKOH/g的合成磺酸钙，搅拌加热升温到85～95℃，然后加入含50公斤硼酸的热水溶液（硼酸：水=1:2，温度为95℃），搅拌加热恒温反应30分钟。加入30公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温到85～95℃。加入含5公斤单水氢氧化锂的水溶液（单水氢氧化锂：水=1:10），加热皂化脱水并升温到210℃，恒温10分钟。停止加热，用550公斤40℃运动粘度为436mm²/s的基础油急冷混合转入调和釜。加入10公斤二苯胺、4.9公斤2，6-二叔丁基对甲酚（T501），搅拌循环剪切并冷却到100℃后，加入0.1公斤苯三唑衍生物（T551），循环剪切1小时，均化脱气得产品。本实施例的主要性能见表1。

实施例3

在皂化反应釜中，加入200公斤40℃运动粘度为369mm²/s的基础油、50公斤总碱值为250mgKOH/g的合成磺酸钙，搅拌加热升温到85～95℃，然后加入含15公斤硼酸的热水溶液（硼酸：水=1:3，温度为90℃），搅拌加热恒温反应30分钟。加入75公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温到85～95℃。加入含10公斤单水氢氧化锂的水溶液（单水氢氧化锂：水=1:5），加热皂化脱水并升温到215℃，恒温10～20分钟。停止加热，用余下的600公斤40℃运动粘度为369mm²/s的基础油急冷混合转入调和釜。加入10公斤苯三唑（T706）,搅拌循环剪切冷却到90℃，加入20公斤二烷基二硫代氨基甲酸酯（T323）和20公斤丁辛基硫代膦酸锌（T202），循环剪切1小时，最后均化脱气后得产品。本实施例的主要性能见表1。

实施例4

在皂化反应釜中，加入300公斤40℃运动粘度为483mm²/s的基础油、50公斤总碱值为250mgKOH/g的合成磺酸钙，搅拌加热升温到85～95℃，然后加入含45公斤硼酸的热水溶液（硼酸：水=1:2，温度为98℃），搅拌加热恒温反应30分钟。加入100公斤12-羟基硬脂酸和50公斤硬脂酸，搅拌升温到85～95℃。加入加入含30公斤单水氢氧化锂的水溶液（单水氢氧化锂：水=1:3），加热皂化反应并升温脱水到220℃，恒温20分钟。停止加热，用300公斤40℃运动粘度为483mm²/s的基础油急冷混合转入调和釜。加入15公斤2，6-二叔丁基对甲酚（T501）、5公斤苯三唑脂肪胺盐（T406）、5公斤苯三唑（T706）和80公斤聚异丁烯（PIB）增粘剂，搅拌循环剪切冷却到120℃，加入20公斤丁辛基硫代膦酸锌（T202），循环剪切1小时，最后均化脱气后得产品。本实施例的主要性能见表1。

实施例5

在皂化反应釜中，加入300公斤40℃运动粘度为100mm²/s的基础油和100公斤总碱值为150mgKOH/g的石油磺酸钙，搅拌加热升温到85～95℃，然后加入含10公斤硼酸的热水溶液（硼酸：水=1:5，温度为93℃），搅拌加热恒温反应30分钟。加入90公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温到85～95℃。加入加入含5公斤单水氢氧化锂的水溶液（单水氢氧化锂：水=1:10），加热皂化反应并升温脱水到215℃，恒温20分钟。停止加热，用389公斤40℃运动粘度为483mm²/s的基础油急冷混合转入调和釜。加入1公斤N-苯基-α-萘胺(T531)、20公斤聚丁烯（PB）增粘剂、20公斤聚异丁烯（PIB）增粘剂、20公斤聚甲基丙烯酸酯（PMA）增粘剂和20公斤乙丙共聚物（OCP）增粘剂，搅拌循环剪切冷却到120℃，加入5公斤噻二唑衍生物（T561），循环剪切1.5小时，最后均化脱气后得产品。本实施例与参考样品的主要性能见表2。

实施例6

在皂化反应釜中，加入300公斤40℃运动粘度为100mm²/s的基础油和80公斤总碱值为150mgKOH/g的合成磺酸钙，搅拌加热升温到85～95℃，加入10公斤冰乙酸搅拌加热恒温反应30分钟。加入95公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温到85～95℃。加入含10公斤单水氢氧化锂的水溶液（单水氢氧化锂：水=1:7），加热皂化反应并升温脱水到215℃，恒温20分钟。停止加热，用350公斤40℃运动粘度为100mm²/s的基础油急冷混合转入调和釜。加入10公斤2，6-二叔丁基对甲酚（T501）、5公斤N-苯基-α-萘胺(T531)、5公斤苯三唑（T706）和100公斤聚丁烯（PB）增粘剂，搅拌循环剪切冷却到120℃，加入10公斤丁辛基硫代膦酸锌（T202）、10公斤二烷基二硫代氨基甲酸酯（T323）和3公斤噻二唑衍生物（T561），循环剪切1.5小时，最后均化脱气后得产品。本实施例与参考样品的主要性能见表2。

实施例7

在皂化反应釜中，加入300公斤40℃运动粘度为150mm²/s的基础油和50公斤总碱值为150mgKOH/g的合成磺酸钙，搅拌加热升温到85～95℃，然后加入含10公斤硼酸的热水溶液（硼酸：水=1:5，温度为93℃）和6公斤冰乙酸，搅拌加热恒温反应30分钟。加入105公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温到85～95℃。加入含17公斤单水氢氧化锂的水溶液（单水氢氧化锂：水=1:5），加热皂化反应并升温脱水到220℃，恒温20分钟，停止加热。用420公斤40℃运动粘度为150mm²/s的基础油急冷混合转入调和釜。加入3公斤苯三唑（T706）、50公斤聚甲基丙烯酸酯（PMA）增粘剂和19公斤乙丙共聚物（OCP）增粘剂，搅拌循环剪切冷却到120℃，加入10公斤丁辛基硫代膦酸锌（T202）和10公斤二烷基二硫代氨基甲酸酯（T323），循环剪切1.5小时，最后均化脱气后得产品。本实施例与参考样的主要性能见表3。

实施例8

在皂化反应釜中，加入100公斤40℃运动粘度为68mm²/s的基础油、200公斤40℃运动粘度为100mm²/s的基础油、30公斤总碱值为150mgKOH/g的合成磺酸钙、10公斤总碱值为250mgKOH/g的合成磺酸钙和10公斤总碱值为450mgKOH/g的合成磺酸钙，加入120公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温到85～95℃。加入含9公斤单水氢氧化锂的水溶液单水氢氧化锂：水=1:8），加热皂化升温到220℃，恒温20分钟，停止加热。用余下的400公斤40℃运动粘度为320mm²/s的基础油急冷混合转入调和釜。加入61公斤聚丁烯（PB）增粘剂，搅拌循环剪切冷却到120℃，加入20公斤丁辛基硫代膦酸锌（T202）、30公斤二烷基二硫代氨基甲酸酯（T323）、5公斤苯三唑衍生物（T551）和5公斤苯三唑（T561），循环剪切1.5小时，最后均化脱气后得产品。本实施例与参考样的主要性能见表3。

经分析，实施例5-8所得的锂钙润滑脂的滴点、抗水性能、防腐蚀性能、机械安性能、胶体稳定性能、抗磨极压性能等方面都优于普通锂钙润滑脂（参考样品）。实施例1-4无参考样品。

表1 实施例1-4性能分析数据

。

       表2 实施例5-6性能分析数据

。

 表3 实施例7-8性能分析数据

。

 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂钙润滑脂，其特征在于，所述锂钙润滑脂包括重量百分数如下的各组分：

基础油                     60～95%；

磺酸钙                     1～10%；

单水氢氧化锂               0.5～3%；

脂肪酸                     3～15%

硼酸                       0～5%；

抗氧添加剂                 0.1～5%；

抗腐蚀添加剂               0.01～1%；

增粘添加剂                 0～10%。

2.根据权利要求1所述的锂钙润滑脂，其特征在于：所述的基础油为矿物基础油，40℃运动粘度为25～500mm²/s；所述基础油是两种或两种以上矿物基础油的混合物。

3.根据权利要求1所述的锂钙润滑脂，其特征在于：所述磺酸钙为中、高碱值石油磺酸钙和/或合成磺酸钙；所述磺酸钙的总碱值为150-450mgKOH/g。

4.根据权利要求1所述的锂钙润滑脂，其特征在于：所述的脂肪酸为以下物质中的一种：12-羟基硬脂酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸和冰乙酸、硬脂酸和冰乙酸、12-羟基硬脂酸和硬脂酸或12-羟基硬脂酸和冰乙酸和硬脂酸。

5.根据权利要求1所述的锂钙润滑脂，其特征在于：所述抗氧剂为酚型、胺型抗氧剂或抗氧抗腐蚀剂中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的锂钙润滑脂，其特征在于：所述抗氧剂为2，6-二叔丁基对甲酚、N-苯基-α-萘胺、二苯胺、丁辛基硫代膦酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸酯中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的锂钙润滑脂，其特征在于：所述的抗腐蚀剂为苯三唑、噻二唑及其衍生物中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的锂钙润滑脂，其特征在于：所述的增粘剂为聚丁烯、聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、乙丙共聚物等的一种或几种。

9.权利要求1-8任一项所述的一种锂钙润滑脂的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

⑴ 将基础油总量的25～50%、高碱值磺酸钙加入皂化反应釜中，加热搅拌升温到85～95℃，然后加入硼酸的热水溶液或冰乙酸，所述硼酸与水的重量比为1:2～5，所述热水温度为90～98℃，搅拌反应30分钟，然后加入全部脂肪酸，加热升温到85～95℃，加入氢氧化锂水溶液，加热皂化升温脱水反应；

⑵ 将步骤⑴的产物搅拌升温脱水到210-220℃，恒温10～20分钟，停止加热，将剩余基础油与反应物通过急冷混合转入调和釜；

⑶ 加入增粘剂和呈固体状的添加剂，搅拌冷却到80～120℃，然后加入剩余添加剂，循环剪切1～1.5小时，均化脱气后得成品。