CN102952619B - 一种复合锆基润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合锆基润滑脂，以润滑脂重量为基准，包含：基础油50％～95％，复合锆基稠化剂5％～50％，添加剂余量，所述复合锆基稠化剂是由高级脂肪酸和芳酸与锆的氧化物和/或氢氧化物反应而成的复合锆皂。该润滑脂具有很高的滴点、良好的胶体安定性，而且还具有优良的极压抗磨性等特点。

Description

一种复合锆基润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑剂，确切地说是润滑脂。

背景技术

锆作为一种过渡金属元素属于IVB族，位于第5周期。含锆化合物具有优良的润滑作用，常被用作润滑添加剂，如CN 101113382和JP1973038444将锆的氧化物作为润滑剂添加剂改善了磨损性；WO2007143414和US 20060063682介绍了四氟化锆可作为减磨添加剂成为润滑剂的组分之一；US 20060254823发现含有2-乙基己酸锆盐的润滑剂表现出很好的耐重负荷和抗磨性能；US 20050043189发现氟锆酸盐如氟锆酸铝可作为氧化抑制剂用在润滑剂中；DE 102004021812发现将碳酸锆、磺酸锆或磷酸锆等无机盐加入到润滑脂里面可以提高抗磨损性。

以锆盐作为稠化剂制备锆基润滑脂的专利有US 4189387，稠化剂只含一种锆盐，由烷基取代的次磷酸或一元羧酸与氢氧化锆反应制得，所得产品极压性较好，但滴点不够高，且效果相对较好的产品的稠化剂含氟元素，原料不易获得。

发明内容

本发明旨在提供一种复合锆基润滑脂，该润滑脂具有很高的滴点、良好的胶体安定性，而且还具有优良的极压抗磨性等特点。

本发明还提供上述复合锆基润滑脂的制备方法。

本发明提供的润滑脂，以润滑脂重量为基准，包含：基础油50％～95％，优选65％～92％，更优选75％～90％，复合锆基稠化剂5％～50％，优选8％～35％，更优选10％～25％，添加剂余量。

所述的基础油100℃粘度为2mm²/s～150mm²/s，优选5mm²/s～100mm²/s，最好为8mm²/s～50mm²/s，可以为矿物油、合成油或植物油等中的一种或几种，其中合成油可以是聚α-烯烃油(PAO)、酯类油、烷基硅油、费托合成油等。

所述复合锆基稠化剂是由高级脂肪酸和芳酸与锆的氧化物和/或氢氧化物反应而成的复合锆皂，包括高级脂肪酸氧锆和芳酸氧锆。芳酸与高级脂肪酸的摩尔比为0.5～7∶1，优选1～4∶1。

所述锆的氧化物和/或氢氧化物可以是ZrO₂、ZrO(OH)₂、ZrO₂·xH₂O、ZrO(OH)₂·xH₂O或其混合物，优选ZrO(OH)₂。

所述高级脂肪酸是碳数为8-24，优选10-20的直链脂肪酸或羟基脂肪酸，优选月桂酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸、二十烷基羧酸等中的一种或几种，特别优选12-羟基硬脂酸。

所述芳酸是至少有1个羧基与芳环直接相连的羧酸，其它取代基可以是氢、烷基、烯基、炔基、芳基、氟代或全氟代的烷基或芳基等。所述芳酸优选二元芳酸，例如，可以选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、取代的邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸等，优选邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、联苯二甲酸、多联苯二甲酸、取代的联苯二甲酸、多联苯二甲酸等中的一种或几种。

本发明润滑脂中可以含或不含添加剂。所述添加剂可以是抗氧剂、抗磨剂、防锈剂、极压剂等中的一种或几种，还可以是其它添加剂。

本发明润滑脂的制备方法包括：

(1)将高级脂肪酸和芳酸与锆的氧化物和/或氢氧化物在部分基础油中混合，加热脱水；

(2)升温到200℃-220℃恒温炼制，加入余量基础油，冷却，加入必要的添加剂，得到成品。

步骤(1)中，将高级脂肪酸和芳酸与锆的氧化物和/或氢氧化物在部分基础油(约占全部基础油重量的30％～60％)中混合，可以使基础油先与高级脂肪酸和/或芳酸混合，也可以使基础油先与锆的氧化物和/或氢氧化物混合；高级脂肪酸和芳酸可以同时在基础油中与锆的氧化物和/或氢氧化物反应脱水，也可以分别反应脱水。

理论上芳酸与高级脂肪酸所含H⁺的摩尔数之和等于全部中和氧化锆和/或氢氧化锆所需的摩尔数，但氧化锆和/或氢氧化锆的摩尔数可以过量1～10％。

步骤(2)中，升温到200℃-220℃恒温5-10分钟；在160℃-220℃加入余量润滑基础油，待温度冷却到100℃-120℃，加入必要的添加剂，搅拌，循环过滤、均化、脱气得到成品。

本发明提供的复合锆基润滑脂具有优良的胶体安定性、机械安定性和极压抗磨性。该润滑脂可用于广泛用于各领域轴承润滑。

具体实施方式

实施例1

将120g 500SN油(100℃粘度11mm²/s)和34g ZrO(OH)₂于室温下混合，搅拌，升温至95℃加入48g 12-羟基硬脂酸，反应20分钟后升温至105℃排水皂化2小时，后升温至150℃加入26.6g邻苯二甲酸，升温至205℃，加200g急冷油500SN，搅拌降温，研磨，得到复合锆基润滑脂。润滑脂组成：基础油76％，稠化剂24％，其中邻苯二甲酸与12-羟基硬脂酸摩尔比为1∶1。所得脂各理化性能详见下表1。

实施例2

将400g 150BS油(100℃粘度31mm²/s)和79g ZrO(OH)₂于室温下混合，搅拌，升温至95℃加入48g 12-羟基硬脂酸，反应20分钟后升温至105℃排水皂化2小时，后升温至150℃加入80g间苯二甲酸，升温至205℃，加600g急冷油150BS，搅拌降温，研磨，得到复合锆基润滑脂。润滑脂组成：基础油84％，稠化剂16％，其中间苯二甲酸与12-羟基硬脂酸摩尔比为3∶1。所得脂各理化性能详见下表1。

实施例3

将400g聚α-烯烃油PAO 10(100℃粘度11mm²/s)和45.5g硬脂酸、26.6g对苯二甲酸于室温下混合，搅拌，升温至95℃加入28g ZrO₂，恒温10分钟后升温至105℃排水皂化2小时，后升温至205℃，加600g急冷油PAO 10，搅拌降温，研磨，得到复合锆基润滑脂。润滑脂组成：基础油90％，稠化剂10％，其中对苯二甲酸与硬脂酸摩尔比为1∶1。所得脂各理化性能详见下表1。

实施例4

将400g聚α-烯烃油PAO 40(100℃粘度41mm²/s)和48g 12-羟基硬脂酸于室温下混合，搅拌，升温至95℃加入79g ZrO(OH)₂，反应20分钟后升温至105℃排水皂化2小时，后升温至130℃加入116g 4，4′-联苯二甲酸，升温至205℃，加600g急冷油癸二酸二异辛酯(100℃粘度3.3mm²/s)，搅拌降温，研磨，得到复合锆基润滑脂。润滑脂组成：基础油82％，稠化剂18％，其中4，4′-联苯二甲酸与12-羟基硬脂酸摩尔比为3∶1。所得脂各理化性能详见下表1。

对比例1

将280g 500SN油(100℃粘度11mm²/s)、90g 12-羟基硬脂酸加入常压制脂釜中，搅拌，升温到90℃后变成均一体系，此时加入24gZrO(OH)₂，升温至105℃排水皂化2小时，后升温至205℃，加180g急冷油500SN，搅拌降温，并常温研磨，得到锆基润滑脂。润滑脂组成：基础油81％，稠化剂19％。所得脂各理化性能详见下表1。

对比例2

将280g 500SN油(100℃粘度11mm²/s)、45g 12-羟基硬脂酸和15g癸二酸加入常压制脂釜中，搅拌，升温到90℃后变成均一体系，此时将50g溶有12.3g LiOH·H₂O的水溶液缓慢加入其中，升温至105℃排水皂化2小时，后升温至205℃，加180g急冷油500SN，搅拌降温，并常温研磨，得到锆基润滑脂。润滑脂组成：基础油88％，稠化剂12％，其中二元酸与一元酸摩尔比为0.5∶1。所得脂各理化性能详见下表1。

从表1可以看出，本发明方法制备的润滑脂，具有良好的胶体安定性和优异的极压抗磨性能。相对于对比例1而言，按本发明润滑脂各方面性能均更好。相对于对比例2而言，按本发明方法制备的润滑脂的四球试验结果要好很多，同时胶体安定性更好。在此基础上可以加入各种添加剂得到更好性能的润滑脂。

表1润滑脂理化性能

Claims (7)

1.一种复合锆基润滑脂，以润滑脂重量为基准，包含：基础油50％～95％，复合锆基稠化剂5％～50％，添加剂余量，所述复合锆基稠化剂是由高级脂肪酸和芳酸与锆的氧化物和/或氢氧化物反应而成的复合锆皂，所述的基础油100℃粘度为2mm²/s～150mm²/s，所述的基础油为矿物油、合成油和植物油中的一种或几种的混合物，所述高级脂肪酸是碳数为8-24的直链脂肪酸或羟基脂肪酸，所述芳酸为二元芳酸，芳酸与高级脂肪酸的摩尔比为0.5～7∶1。

2.按照权利要求1所述的润滑脂，以润滑脂重量为基准，包含：基础油65％～92％，复合锆基稠化剂8％～35％，添加剂余量。

3.按照权利要求1所述的润滑脂，所述的基础油100℃粘度为5mm²/s～100mm²/s。

4.按照权利要求1所述的润滑脂，所述高级脂肪酸选自月桂酸、油酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸中的一种或几种。

5.按照权利要求1所述的润滑脂，所述芳酸选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、取代的邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、联苯二甲酸、多联苯二甲酸、取代的联苯二甲酸、多联苯二甲酸中的一种或几种。

6.按照权利要求1所述的润滑脂，芳酸与高级脂肪酸的摩尔比为1～4∶1。

7.权利要求1所述润滑脂的制备方法，包括：

(1)将高级脂肪酸和芳酸与锆的氧化物和/或氢氧化物在部分基础油中混合，加热脱水；

(2)升温到200℃-220℃恒温炼制，加入余量基础油，冷却，加入必要的添加剂，得到成品。