CN102533395A - 一种润滑添加剂超细复合硼酸盐及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种润滑添加剂超细复合硼酸盐及制备方法，其原料的重量配比如下：矿物基础油40～50%，合成硼酸钾50～55%，复合皂化悬浮化合物1～5%，其中合成硼酸钾为含量99.5%以上硼酸和含量56%以上氢氧化钾经酸碱中合反应合成；复合皂化悬浮化合物为长碳链脂肪酸和碱金属氢氧化物先皂化后再与短链有机酸或无机酸复合形成。本发明有益的效果：该方法不仅可有效解决传统工艺制备方法操作困难、脱水时间长、硼酸盐容易沉降很难获得粒度较小分散体系的缺陷，而且可解决由于加入表明活性剂形成硼酸盐分散体系破乳化抗水不好稳定性差的弊端。同时，本发明超细复合硼酸盐制备方法制备的硼酸盐还极大提高了产品的极压抗磨性和长期润滑性能。

Description

一种润滑添加剂超细复合硼酸盐及制备方法

技术领域

本发明涉及添加剂领域，主要是一种润滑添加剂超细复合硼酸盐及制备方法，适用于添加在润滑油、润滑脂等，提高油脂极压耐磨性。

背景技术

目前商品硼酸盐添加剂主要靠加入大量的表面活性剂如石油磺酸盐或丁二酰亚胺等分散剂，以保证硼酸盐微粒均匀稳定悬浮在油中，并保证在有水存在的情况下，硼酸盐不会结晶析出。但这些分散剂都为极性化合物，对润滑油脂的破乳化性能影响较大，因此一般不能用在有抗水要求高的润滑油脂配方中，如：抗水润滑脂、抗磨液压油。同时，此方法制备的硼酸盐添加剂最大的弊端是稳定性差，使用及储存时易腐化变质而导致硼酸析出，从而影响硼酸盐添加剂功能的正常发挥，而且有水存在时，硼酸盐添加剂会发生水解而降低功效，甚至结晶析出。另外，采用传统工艺很难获得粒度较小的硼酸盐分散体系，且脱水时间长，操作困难，硼酸盐极易在脱水过程中凝结析出。由于这种方法制备的胶体硼酸盐的颗粒多较大，需要通过研磨粉碎而成，其形态为玻璃状细微粒子，在润滑油中的分散稳定性和水解稳定性差，易产生沉淀而析出，从而导致润滑油脂的性能不稳定，还会导致输油管线或滤网的堵塞，造成设备润滑失败。

从硼酸盐的结构可以看出，硼酸盐粒子表面具有丰富的活性羟基基团，使表明结构很不稳定，相互之间极易形成氢键产生软团聚，进而通过表面羟基缩合而产生硬团聚形成大颗粒，具有不可逆性。正因为此国内一些科研机构开展了纳米硼酸盐添加剂制备技术的研究，如解放军后勤工学院对纳米硼酸盐的抗磨减磨性能作了大量研究，结果表明纳米硼酸锌、硼酸钛、硼酸铜及硼酸镁等纳米硼酸盐尤其是稀土及碱土金属硼酸盐具有极佳的摩擦学性能。目前，能够实现硼酸盐颗粒纳米化的主要思路有：表明修饰、化学方法、物理方法、有机改性、干燥工艺。但是都很难产业化。

CN1986756公开了硼酸盐超细颗粒润滑油添加剂的制备方法。该方法利用的是用溶剂溶解硼酸盐再通过一定工艺参数条件喷雾干燥工艺制备。CN1175621公开了一种涉及相转移制备超细硼酸盐添加剂的方法，主要是通过添加一定量的分散剂、促进剂和稀释剂再经超声波乳化分散而成。CN1903722公开了一种纳米硼酸锌的方法。还有一些主要通过表明修饰方法制备的工艺。但上述专利未见述及采用通过皂化复合工艺方法制备润滑添加剂超细复合硼酸盐制备工艺。

发明内容

本发明的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种润滑添加剂超细复合硼酸盐及制备方法，该方法不仅可有效解决传统工艺制备方法操作困难、脱水时间长、硼酸盐容易沉降很难获得粒度较小分散体系的缺陷，而且可解决由于加入表明活性剂形成硼酸盐分散体系破乳化抗水不好稳定性差的弊端。同时，本发明超细复合硼酸盐制备方法制备的硼酸盐还极大提高了产品的极压抗磨性和长期润滑性能，通过添加该制备方法超细硼酸盐的润滑油脂抗重负荷能力大大提高，大大延长润滑油脂润滑零部件的使用寿命。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种润滑添加剂超细复合硼酸盐，其原料的重量配比如下：矿物基础油40～50％，合成硼酸钾50～55％，复合皂化悬浮化合物1～5％，其中合成硼酸钾为含量99.5％以上硼酸和含量56％以上氢氧化钾经酸碱中合反应合成，两组分含量的重量百分比是：硼酸70～80％，氢氧化钾20～30％(进一步优选重量百分比可以是：硼酸75％，氢氧化钾25％)；复合皂化悬浮化合物为长碳链脂肪酸和碱金属氢氧化物先皂化后再与短链有机酸或无机酸复合形成，其中长碳链脂肪酸、短链有机酸或无机酸、碱金属氢氧化物的重量百分比是：7～10∶1～4∶2～4(进一步优选配比是：8∶3∶2.5)。

作为优选，其原料的重量配比如下：矿物基础油46％，合成硼酸钾52％，复合皂化悬浮化合物2％。

所述的矿物基础油为高压加氢系列光亮油和环烷基系列低粘度油的混合物，作为组分的矿物基础油为高压加氢系列光亮油(即125BS、150BS、175BS、250BS系列等)、环烷基系列低粘度油(即150SN、250SN、400SN、500SN、600SN系列等)的一种、两种或三种的混合物，上述BS系列基础油与SN系列基础油复合的质量比为1∶4～4∶1，进一步优选配比可以为1∶1。BS系列基础油可优选为150BS、SN系列基础油可优选为500SN.其技术指标为：40℃运动粘度40～800mm2/s，粘度指数不低于95，闪点不低于220℃，倾点-35-20℃。

所述的长碳链脂肪酸(指高级饱和脂肪酸)是十二羟基硬脂酸、硬脂酸或棕榈酸的一种或任意两种的混合物。所述的短链有机酸或无机酸是癸二酸、壬二酸、醋酸、硼酸或苯甲酸的一种或任意两种的混合物。所述的碱金属氢氧化物是氢氧化钙或氢氧化锂一种或两种的混合物。

更进一步地，长碳链脂肪酸可选为十二羟基硬脂酸、短链有机酸或无机酸可选为癸二酸或硼酸、碱金属氢氧化物可选为氢氧化锂与氢氧化钙的混合物(氢氧化锂与氢氧化钙的重量百分比是：6～10∶1～4)或单独一种。

本发明所述的润滑添加剂超细复合硼酸盐的制备方法，步骤如下：

1)首先将1/2的矿物基础油加入反应釜中，搅拌升温到70-90℃，加入长碳链脂肪酸搅拌溶解，再搅拌升温到90-100℃，加入短链有机酸或无机酸溶液，搅拌10～20分钟，升温再加入金属氢氧化物溶液，在90-110℃保温搅拌反应1～2小时。

2)其次将硼酸溶液加入反应釜中，搅拌10～20分钟，搅拌恒温在100-120℃范围，慢慢加入氢氧化钾，持续恒温搅拌反应1～2小时。

3)继续升温搅拌，在3～4小时范围内升温到180-190℃，加入剩余1/2矿物基础油，搅拌20～50分钟，再冷却降温到130℃以下；

4)最后通过高压均质机均化而成润滑添加剂超细复合硼酸盐产品。

本发明有益的效果是：1)产品具备了稳定的分散体系，具有粒度小外观细腻、长期稳定不结晶不沉降等特点。2)产品具备了极强的减磨耐磨能力和抗重负荷能力，四球承载能力最大无卡咬负荷PB值可达3920N(磨斑直径小于0.45mm)、烧结负荷PD值大于7840N。产品同时也具备了优良的耐高温性能，温度升到300℃不分解极压耐磨能力不失效。本发明提高的润滑添加剂超细复合硼酸盐产品因其特殊良好的润滑性能，可广泛应用于聚脲基润滑脂、锂基润滑脂、复合锂基润滑脂、钙基润滑脂、复合铝基润滑脂、高温润滑脂、润滑油等润滑剂中，大大提高润滑剂的减磨耐磨和抗重负荷能力。一般在润滑剂中添加2～5％该发明超细复合硼酸盐产品，四球承载能力最大无卡咬负荷PB值可提高到1980N以上(磨斑直径小于0.45mm)、烧结负荷PD值可提高到3920N以上，长期抗磨性突出，可极大的延长润滑剂在摩擦部位的使用寿命，减少机械设备的故障。3)产品具备了良好的抗水破乳化能力，可广泛运用于有水或潮湿环境。4)本发明的制备技术工艺简单、操作方便安全、生产用时短能耗少。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合举例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

将115克150BS矿物基础油和115克500SN矿物基础油加入反应容器中，搅拌升温到80-85℃，加入11.5克十二羟基硬脂酸搅拌溶解，再搅拌升温到90-95℃，加入5克癸二酸，搅拌10～20分钟，升温再加入3.5克氢氧化锂溶液，在100-105℃保温搅拌反应1小时。将390克硼酸溶液加入反应容器中，搅拌10～20分钟，搅拌恒温在115-120℃范围，慢慢加入130克氢氧化钾，持续恒温搅拌反应90分钟。继续升温搅拌，在3小时范围内升温到180-190℃，加入剩余115克150BS矿物基础油和115克500SN矿物基础油，搅拌30分钟，再冷却降温到130℃以下。最后通过胶体磨均化而成润滑添加剂超细复合硼酸盐产品。分析数据见表1.

实施例2

将165克175BS矿物基础油和80克400SN矿物基础油加入反应容器中，搅拌升温到80-85℃，加入13克十二羟基硬脂酸搅拌溶解，再搅拌升温到90-95℃，加入3.5克癸二酸，搅拌10～20分钟，升温再加入3.5克氢氧化锂溶液，在100-105℃保温搅拌反应1小时。将375克硼酸溶液加入反应容器中，搅拌10～20分钟，搅拌恒温在115-120℃范围，慢慢加入125克氢氧化钾，持续恒温搅拌反应90分钟。继续升温搅拌，在3小时范围内升温到180-190℃，加入剩余165克175BS矿物基础油和80克400SN矿物基础油，搅拌30分钟，再冷却降温到130℃以下。分析数据见表1.

实施例3

将115克150BS矿物基础油和115克500SN矿物基础油加入反应容器中，搅拌升温到80-85℃，加入10克十二羟基硬脂酸和1.5克硬脂酸搅拌溶解，再搅拌升温到90-95℃，加入5克癸二酸，搅拌10～20分钟，升温再加入4克氢氧化锂溶液，在100-105℃保温搅拌反应75分钟。将375克硼酸溶液加入反应容器中，搅拌10～20分钟，搅拌恒温在115-120℃范围，慢慢加入125克氢氧化钾，持续恒温搅拌反应75分钟。继续升温搅拌，在3小时范围内升温到180-190℃，加入剩余115克150BS矿物基础油和115克500SN矿物基础油，搅拌30分钟，再冷却降温到130℃以下。最后通过胶体磨均化而成润滑添加剂超细复合硼酸盐产品。分析数据见表1.

实施例4

将80克150BS矿物基础油、35克175BS矿物基础油和115克500SN矿物基础油加入反应容器中，搅拌升温到80-85℃，加入11克十二羟基硬脂酸搅拌溶解，再搅拌升温到90-95℃，加入4克癸二酸，搅拌10～20分钟，升温再加入5克氢氧化锂溶液，在100-105℃保温搅拌反应1小时。将390克硼酸溶液加入反应容器中，搅拌10～20分钟，搅拌恒温在115-120℃范围，慢慢加入130克氢氧化钾，持续恒温搅拌反应90分钟。继续升温搅拌，在3小时范围内升温到180-190℃，加入剩余115克150BS矿物基础油和115克500SN矿物基础油，搅拌30分钟，再冷却降温到130℃以下。最后通过胶体磨均化而成润滑添加剂超细复合硼酸盐产品。分析数据见表1.

实施例5

将100克150BS矿物基础油和130克500SN矿物基础油加入反应容器中，搅拌升温到80-85℃，加入11.5克十二羟基硬脂酸搅拌溶解，再搅拌升温到90-95℃，加入5克壬二酸，搅拌10～20分钟，升温再加入4克氢氧化锂溶液，在100-105℃保温搅拌反应1小时。将360克硼酸溶液加入反应容器中，搅拌10～20分钟，搅拌恒温在115-120℃范围，慢慢加入120克氢氧化钾，持续恒温搅拌反应90分钟。继续升温搅拌，在3小时范围内升温到180-190℃，加入剩余100克150BS矿物基础油和130克500SN矿物基础油，搅拌30分钟，再冷却降温到130℃以下。最后通过胶体磨均化而成润滑添加剂超细复合硼酸盐产品。分析数据见表1.

实施例6

将160克150BS矿物基础油和70克500SN矿物基础油加入反应容器中，搅拌升温到80-85℃，加入8克十二羟基硬脂酸和3.5克硬脂酸搅拌溶解，再搅拌升温到90-95℃，加入3克壬二酸，搅拌10～20分钟，升温再加入5克氢氧化锂溶液，在100-105℃保温搅拌反应75分钟。将390克硼酸溶液加入反应容器中，搅拌10～20分钟，搅拌恒温在115-120℃范围，慢慢加入130克氢氧化钾，持续恒温搅拌反应75分钟。继续升温搅拌，在3.5小时范围内升温到180-190℃，加入剩余115克150BS矿物基础油和115克500SN矿物基础油，搅拌30分钟，再冷却降温到130℃以下。最后通过胶体磨均化而成润滑添加剂超细复合硼酸盐产品。分析数据见表1.

表1

最后，应当指出，以上实例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种润滑添加剂超细复合硼酸盐，其特征是：其原料的重量配比如下：矿物基础油40～50％，合成硼酸钾50～55％，复合皂化悬浮化合物1～5％，其中合成硼酸钾为含量99.5％以上硼酸和含量56％以上氢氧化钾经酸碱中合反应合成，两组分含量的重量百分比是：硼酸70～80％，氢氧化钾20～30％；复合皂化悬浮化合物为长碳链脂肪酸和碱金属氢氧化物先皂化后再与短链有机酸或无机酸复合形成，其中长碳链脂肪酸、短链有机酸或无机酸、碱金属氢氧化物的重量百分比是：7～10∶1～4∶2～4。

2.根据权利要求1所述的润滑添加剂超细复合硼酸盐，其特征是：其原料的重量配比如下：矿物基础油46％，合成硼酸钾52％，复合皂化悬浮化合物2％。

3.根据权利要求1或2所述的润滑添加剂超细复合硼酸盐，其特征是：所述的矿物基础油为高压加氢系列光亮油和环烷基系列低粘度油的混合物，高压加氢系列光亮油与环烷基系列低粘度油混合的质量比为1-4∶4-1。

4.根据权利要求5所述的润滑添加剂超细复合硼酸盐，其特征是：所述的长碳链脂肪酸是十二羟基硬脂酸、硬脂酸或棕榈酸的一种或任意两种的混合物。

5.根据权利要求5所述的润滑添加剂超细复合硼酸盐，其特征是：所述的短链有机酸或无机酸是癸二酸、壬二酸、醋酸、硼酸或苯甲酸的一种或任意两种的混合物。

6.根据权利要求5所述的润滑添加剂超细复合硼酸盐，其特征是：所述的碱金属氢氧化物是氢氧化钙或氢氧化锂一种或两种的混合物。

7.一种制备如权利要求1所述的润滑添加剂超细复合硼酸盐的方法，其特征是：步骤如下：

1)首先将1/2的矿物基础油加入反应釜中，搅拌升温到70-90℃，加入长碳链脂肪酸搅拌溶解，再搅拌升温到90-100℃，加入短链有机酸或无机酸溶液，搅拌10～20分钟，升温再加入金属氢氧化物溶液，在90-110℃保温搅拌反应1～2小时。

2)其次将硼酸溶液加入反应釜中，搅拌10～20分钟，搅拌恒温在100-120℃范围，慢慢加入氢氧化钾，持续恒温搅拌反应1～2小时。

3)继续升温搅拌，在3～4小时范围内升温到180-190℃，加入剩余1/2矿物基础油，搅拌20～50分钟，再冷却降温到130℃以下；

4)最后通过高压均质机均化而成润滑添加剂超细复合硼酸盐产品。