CN102433206A - 一种复合锂钙润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合锂钙润滑脂，包括重量百分数如下的各组分：基础油 70-95%、磺酸钙1-10%、单水氢氧化锂0.5-5%、12-羟基硬脂酸2-15%、癸二酸1-7.5%、高温抗氧添加剂0-5%、极压抗磨添加剂0-5%、抗腐蚀添加剂0-1%、增粘添加剂0-15%。本发明减少了水的加入量，避免了氢氧化钙产生的磨料磨损以及减少了反应脱水时间。由于成品中含低碱值或中性磺酸盐，且使用无灰抗磨极压添加剂，使得制备的润滑脂产品与普通方法制备的复合锂钙润滑脂相比有更好的防锈性能、抗水性能、胶体稳定性能、极压抗磨性能以及更高的滴点。

Description

一种复合锂钙润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合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

复合锂钙润滑脂兼顾复合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，复合锂钙润滑脂在国内外有很多研究，研制出的复合锂钙润滑脂产品也广泛应用于很多工业领域。

中国专利CN101792689A公开了一种复合锂钙润滑脂及其制备方法，采用一元有机酸、二元低分子酸、氢氧化钙和氢氧化锂为原料，常压一步法制备复合锂钙润滑脂。中国专利CN1276412A发明了一种复合锂-钙润滑脂的制备方法，采用压力皂化法制备了复合锂-钙润滑脂，该脂与一般方法制备的复合锂钙润滑脂相比，具有滴点高、外观光亮等优点；中国专利CN1252434A发明了一种复合里钙基润滑脂组合物及其制皂工艺，该组合物含12-羟基硬脂酸、癸二酸、硼酸和环烷酸的锂钙复合皂稠化剂，采用两步法生产。即：一元酸、环烷酸先与氢氧化钙乳液皂化反应，然后癸二酸、硼酸再与氢氧化锂水溶液反应制得复合锂钙稠化剂。

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（只有200℃）。

以上方法制备复合锂钙润滑脂无一例外都使用氢氧化钙为原料，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。同时，由于采用氢氧化钙为原料时，氢氧化钙需要先用水制成乳液，这样在生产过程中水的加入量增加，能耗高，生产成本也相应增加。

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、用水量少、成本低的复合锂钙润滑油及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种复合锂钙润滑脂，所述复合锂钙润滑脂包括重量百分数如下的各组分：

基础油               70-95%

磺酸钙               1-10%

单水氢氧化锂         0.5-5%

12-羟基硬脂酸         2-15%

癸二酸                1-7.5%

高温抗氧剂            0-5%

极压抗磨剂            0-5%

抗腐蚀剂              0-1%

增粘剂                0-15%。

进一步地，所述基础油为矿物基础油， 40℃运动粘度为25～500mm²/s。所述基础油为两种或两种以上矿物基础油的混合物。

进一步地，所述磺酸钙为石油磺酸钙或合成磺酸钙以及它们的混合物；所述磺酸钙的总碱值为150-450mgKOH/g。

进一步地，所述单水氢氧化锂与水配成混合液使用；其中，单水氢氧化锂与水的质量比为1：3-10。

进一步地，所述高温抗氧剂为胺型抗氧剂；所述高温抗氧剂选自二异辛基二苯胺、N-苯基-α-萘胺、N-苯基-β-萘胺、二苯胺中的一种或几种。

进一步地，所述极压抗磨剂选自T323氨基硫代酯极压抗磨剂（T323）、T306三甲酚磷酸酯极压抗磨剂（T306）、T304亚磷酸二正丁酯极压抗磨剂（T304）、T305硫磷双含氮衍生物极压抗磨剂（T305）、T307硫代膦酸复酯胺盐极压抗磨剂（T307）和T308酸性磷酸胺盐极压抗磨剂（T308）中的一种或几种。

进一步地，所述抗腐蚀剂选自T706苯三唑抗腐蚀剂（T706）、T551苯三唑衍生物抗腐蚀剂（T551）、T553苯三唑衍生物抗腐蚀剂（T553）、T561噁二唑衍生物抗腐蚀剂（T561）中的一种或几种。

进一步地，所述的增粘剂选自聚丁烯(PB)、聚异丁烯(PIB)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)和乙丙共聚物(OCP)中的一种或几种。

本发明的一种复合锂钙润滑脂的制备方法，制备方法如下：

（1）将基础油总量的30～50%、磺酸钙以及12-羟基硬脂酸加入反应釜中，加热皂化反应到130～160℃，使反应生成的水蒸发完全；

（2）在步骤（1）的反应液中加入癸二酸，保持温度130-160℃，加入单水氢氧化锂水溶液，搅拌复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入余下基础油，升温到210-230℃，恒温搅拌10～20分钟；其中，单水氢氧化锂水溶液中单水氢氧化锂与水的重量比=1:3～10；

（3）将步骤（2）得到的溶液转入调和釜，加入增粘剂和其它呈固体状的添加剂，冷却到100～120℃，加入剩余添加剂，搅拌混合均匀后，均化脱气后得成品。

本发明的一种复合锂钙润滑脂的制备方法，制备方法如下：

（1）将基础油总量的30～50%、磺酸钙以及12-羟基硬脂酸加入反应釜中，加热皂化反应到130～160℃，使反应生成的水蒸发完全；

（2）在步骤（1）的反应液中加入癸二酸，保持温度130-160℃，加入单水氢氧化锂水溶液，搅拌复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入余下基础油，升温到210-230℃，恒温搅拌10～20分钟；其中，单水氢氧化锂水溶液中单水氢氧化锂与水的重量比=1:3～10；

（3）将步骤（2）得到的溶液转入调和釜，加入所有添加剂，冷却到100～120℃，搅拌混合均匀后，均化脱气后得成品。

本发明由于采用油溶性的磺酸钙作为钙皂原料，使得钙皂的制备在均相反应下进行，制得的复合锂钙润滑脂产品中不含固体氢氧化钙，减少了水的加入量，避免了氢氧化钙产生的磨料磨损以及减少了反应脱水时间。同时，由于成品中含反应生成的低碱值或中性磺酸盐，且使用无灰抗磨极压添加剂，使得制备的润滑脂产品与普通方法制备的复合锂钙润滑脂相比有更好的防锈性能、抗水性能、胶体稳定性能、极压抗磨性能以及更高的滴点。由于普通方法采用的氢氧化钙需要用大量水制成乳化液后反应，因此，除反应生成的水以外，制备氢氧化钙乳化液加入的水蒸发完时，一是需要很长的脱水时间，二是需要消耗更多的电能和热能，因此生产成本较高。采用本方法无需加入水参与反应，因此蒸发完所产生的水需要的时间短，电能与热能耗耗量低，因此可以降低产品成本。

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。

本发明实施例中所用的化学品均为市售。

实施例1

在皂化反应釜中，加入450公斤矿物基础油MVI500（40℃运动粘度为：110mm²/s,占基础油总重量的50%），13.2公斤总碱值为250mgKOH/g的石油磺酸钙与33.3公斤总碱值为300mgKOH/g的合成磺酸钙（磺酸钙为润滑脂原料总量的4.05%），99公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温皂化反应到150℃。加入33公斤癸二酸，保持反应温度在146℃，然后分多次加单水氢氧化锂（单水氢氧化锂质量为21.3公斤）与水的混合液（单水氢氧化锂与水的重量比=1:5），加毕，复合皂化反应1小时。然后升温到160℃，加入450公斤矿物基础油150BS（40℃运动粘度为：500mm²/s），搅拌升温到220℃，恒温搅拌10分钟。停止加热，物料全部转移到调和釜中，加入1公斤二异辛基二苯胺,2公斤N-苯基-β-萘胺，搅拌冷却到120℃，加入1公斤T551，35公斤T308，10公斤T304搅拌混合均匀，均化脱气后的产品。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350公斤矿物基础油HVI500（40℃运动粘度为：98mm²/s,占基础油总重量的41.18%）和11.4公斤总碱值为450mgKOH/g的合成磺酸钙（为润滑脂原料总量的1.0%），99公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温皂化反应到145℃。加入33公斤癸二酸，保持反应温度在138℃，然后分多次加单水氢氧化锂（单水氢氧化锂质量为34.7公斤）与水的混合液（单水氢氧化锂与水的重量比=1:5），加毕，复合皂化反应1小时。然后升温到160℃，加入矿物基础油HVI500基础油（40℃运动粘度为：98mm²/s ）500公斤，搅拌升温到215℃，恒温搅拌15分钟。停止加热，物料全部转移到调和釜中，加入2公斤二苯胺,7公斤N-苯基-α-萘胺以及50公斤PIB（聚异丁烯），2.9公斤T706，搅拌冷却到110℃，加入37公斤T305，20公斤T307搅拌混合均匀，均化脱气后的产品。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300公斤矿物基础油100号机械油（40℃运动粘度为：105mm²/s,占基础油总重量的35.3%）和24公斤总碱值为450mgKOH/g的合成磺酸钙（为润滑脂原料总量的2.14%），99公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温皂化反应到147℃。加入33公斤癸二酸，保持反应温度在137℃，然后分多次加单水氢氧化锂（单水氢氧化锂质量为21.3公斤）与水的混合液（单水氢氧化锂与水的重量比=1:5），加毕，复合皂化反应1小时。然后升温到160℃，加入550公斤矿物基础油120BS（40℃运动粘度为：290mm²/s），搅拌升温到230℃，恒温搅拌15分钟。停止加热，物料全部转移到调和釜中，加入13公斤乙丙共聚物(OCP)、20公斤聚丁烯（PB）和20公斤聚异丁烯（PIB），搅拌冷却到100℃，加入41公斤T323，搅拌混合均匀，均化脱气后的产品。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450公斤矿物基础油SUPER500（40℃运动粘度为：89mm²/s,占基础油总重量的50%）与123.5公斤总碱值为150mgKOH/g的合成磺酸钙（磺酸钙为润滑脂原料总量的10%），99公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温皂化反应到135℃。加入33公斤癸二酸，保持反应温度在130℃，然后分多次加单水氢氧化锂（单水氢氧化锂质量为15公斤）与水的混合液（单水氢氧化锂与水的重量比=1:10），加毕，复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入450公斤矿物基础油J500（40℃运动粘度为：85mm²/s），搅拌升温到218℃，恒温搅拌20分钟。停止加热，物料全部转移到调和釜中，加入15公斤二异辛基二苯胺、12.15公斤聚甲基丙烯酸酯（PMA）和25公斤聚丁烯(PB),搅拌冷却到100℃，加入11.85公斤T561、0.5公斤T551搅拌混合均匀，均化脱气后的产品。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210公斤矿物基础油MVI500（40℃运动粘度为：110mm²/s,占基础油总重量的42.86%）与10公斤总碱值为150mgKOH/g的石油磺酸钙（磺酸钙为润滑脂原料总量的1%），20公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温皂化反应到135℃。加入10公斤癸二酸，保持反应温度在130℃，然后分多次加单水氢氧化锂（单水氢氧化锂质量为5.5公斤）与水的混合液（单水氢氧化锂与水的重量比=1:8），加毕，复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入490公斤矿物基础油J500（40℃运动粘度为：85mm²/s），搅拌升温到218℃，恒温搅拌20分钟。停止加热，物料全部转移到调和釜中，加入10公斤二苯胺，100公斤聚丁烯（PB），50公斤聚异丁烯（PMA）搅拌冷却到100℃，加入50公斤T306,5公斤T561和0.5公斤T553均化脱气后得产品。本实施例的主要性能见表2。

实施例6

在皂化反应釜中，加入300公斤矿物基础油HVI150（40℃运动粘度为：28mm²/s,占基础油总重量的40%）与10公斤总碱值为450mgKOH/g的合成磺酸钙（磺酸钙为润滑脂原料总量的1%），30公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温皂化反应到155℃。加入10公斤癸二酸，保持反应温度在138℃，然后分多次加单水氢氧化锂（单水氢氧化锂质量为5公斤）与水的混合液（单水氢氧化锂与水的重量比=1:6），加毕，复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入450公斤矿物基础油J500（40℃运动粘度为：85mm²/s），搅拌升温到218℃，恒温搅拌20分钟。停止加热，物料全部转移到调和釜中，加入50公斤二苯胺、加入150公斤低分子聚异丁烯（PIB）并搅拌冷却到100℃，均化脱气后得产品。本实施例的主要性能见表2。

实施例7

在皂化反应釜中，加入300公斤矿物基础油HVI150BS（40℃运动粘度为：376mm²/s,占基础油总重量的31.56%）与10公斤总碱值为450mgKOH/g的合成磺酸钙（磺酸钙为润滑脂原料总量的1%），30公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温皂化反应到149℃。加入10公斤癸二酸，保持反应温度在133℃，然后分多次加单水氢氧化锂（单水氢氧化锂质量为5公斤）与水的混合液（单水氢氧化锂与水的重量比=1:9），加毕，复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入650公斤矿物基础油J500（40℃运动粘度为：85mm²/s），搅拌升温到210℃，恒温搅拌20分钟。停止加热，物料全部转移到调和釜中，搅拌冷却到100℃，均化脱气后的产品。本实施例的主要性能见表2。

实施例8

在皂化反应釜中，加入300公斤矿物基础油MVI500（40℃运动粘度为：110mm²/s,占基础油总重量的42.86%）与24.5公斤总碱值为150mgKOH/g的石油磺酸钙（磺酸钙为润滑脂原料总量的2.45%），150公斤12-羟基硬脂酸，搅拌升温皂化反应到157℃。加入75公斤癸二酸，保持反应温度在150℃，然后分多次加单水氢氧化锂（单水氢氧化锂质量为50公斤）与水的混合液（单水氢氧化锂与水的重量比=1:3），加毕，复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入400公斤矿物基础油J500（40℃运动粘度为：85mm²/s），搅拌升温到218℃，恒温搅拌20分钟。停止加热，物料全部转移到调和釜中，搅拌冷却到100℃，加入0.5公斤T553均化脱气后得产品。本实施例的主要性能见表2。

表1 各实施例性能分析数据

。

经分析，实施例1-4所得的复合锂钙润滑脂的滴点、抗水性能、防腐蚀性能、机械安性能、胶体稳定性能、抗磨极压性能等都优于普通复合锂钙润滑脂（参考样品）。

表2 各实施例性能分析数据

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 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 (10)

1.一种复合锂钙润滑脂，其特征在于，所述复合锂钙润滑脂包括重量百分数如下的各组分：

基础油                70-95%

磺酸钙                1-10%

单水氢氧化锂          0.5-5%

12-羟基硬脂酸         2-15%

癸二酸                1-7.5%

高温抗氧添加剂            0-5%

极压抗磨添加剂            0-5%

抗腐蚀添加剂              0-1%

增粘添加剂                0-15%。

2.根据权利要求1所述的复合锂钙润滑脂，其特征在于：所述基础油为矿物基础油， 40℃运动粘度为25～500mm²/s；所述基础油为两种或两种以上矿物基础油的混合物。

3.根据权利要求1所述的复合锂钙润滑脂，其特征在于：所述磺酸钙为石油磺酸钙和/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所述的复合锂钙润滑脂，其特征在于：所述单水氢氧化锂与水配成混合液使用；其中，单水氢氧化锂与水的质量比为1：3-10。

5.根据权利要求1所述的复合锂钙润滑脂，其特征在于：所述高温抗氧剂为胺型抗氧剂；所述高温抗氧剂为二异辛基二苯胺、N-苯基-α-萘胺、N-苯基-β-萘胺和二苯胺中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的复合锂钙润滑脂，其特征在于：所述极压抗磨剂选自T323氨基硫代酯极压抗磨剂、T306三甲酚磷酸酯极压抗磨剂、T304亚磷酸二正丁酯极压抗磨剂、T305硫磷双含氮衍生物极压抗磨剂、T307硫代膦酸复酯胺盐极压抗磨剂和T308酸性磷酸胺盐极压抗磨剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的复合锂钙润滑脂，其特征在于：所述抗腐蚀剂选自T706苯三唑抗腐蚀剂、T551苯三唑衍生物抗腐蚀剂、T553苯三唑衍生物抗腐蚀剂、T561噁二唑衍生物抗腐蚀剂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的复合锂钙润滑脂，其特征在于：所述增粘剂选自聚丁烯、聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯和乙丙共聚物中的一种或几种。

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

（1）将基础油总量的30～50%、磺酸钙以及12-羟基硬脂酸加入反应釜中，加热皂化反应到130～160℃，使反应生成的水蒸发完全；

（2）在步骤（1）的反应液中加入癸二酸，保持温度130-160℃，加入单水氢氧化锂水溶液，搅拌复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入余下基础油，升温到210-230℃，恒温搅拌10～20分钟；其中，单水氢氧化锂水溶液中单水氢氧化锂与水的重量比=1:3～10；

（3）将步骤（2）得到的溶液转入调和釜，加入增粘剂和其它呈固体状的添加剂，冷却到100～120℃，加入剩余添加剂，搅拌混合均匀后，均化脱气后得成品。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

（1）将基础油总量的30～50%、磺酸钙以及12-羟基硬脂酸加入反应釜中，加热皂化反应到130～160℃，使反应生成的水蒸发完全；

（2）在步骤（1）的反应液中加入癸二酸，保持温度130-160℃，加入单水氢氧化锂水溶液，搅拌复合皂化反应1小时，然后升温到160℃，加入余下基础油，升温到210-230℃，恒温搅拌10～20分钟；其中，单水氢氧化锂水溶液中单水氢氧化锂与水的重量比=1:3～10；

（3）将步骤（2）得到的溶液转入调和釜，加入所有添加剂，冷却到100～120℃，搅拌混合均匀后，均化脱气后得成品。