CN103497808A - 一种汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车轮毂轴承润滑脂组合物及制备方法；组合物包括基础油84～89%；稠化剂10～54%；抗氧剂0.5%；增粘剂0.5%；按以上述组分总量为100%计算，加入金属减活剂0.3‰。本发明通过调整润滑脂配方和工艺，获得了最佳的复合皂纤维结构，使得皂纤维的形状、大小和皂纤维之间的作用力适当，因而决定了该润滑脂具有良好的控制轴承温升能力；确保润滑脂具有极佳的抗高温漏失性、对金属表面的粘附性、润滑性和密封性好等优点外，还具有较好的控制温升能力，缓解由于设计和使用特点造成的高温软化流失和润滑早期失效问题；具有一般复合皂基润滑脂多效、通用的特点，可以较好的满足汽车轮毂轴承润滑的要求。

Description

一种汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑脂技术领域，特别是涉及一种汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法。

背景技术

汽车轮毂是汽车非常重要的安全件，它的主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导。国外一些轴承厂商已设计并生产出一体化的商用车轮毂单元，使得轴承的整体经济性和可靠性得到很大提高。然而，目前国内商用车轮毂轴承大多采用传统的双列圆锥滚子轴承，这麽多年从形式上没有太多改变。随着我国汽车工业的迅速发展，载重量提高、行驶速度加快，汽车尤其是卡车车辆的安全性能和质量稳定性，愈来愈受到人们的关注，相应对于轮毂轴承润滑脂也提出了更高的要求，如非常好的耐高温性、抗水性、抗漏失性、粘附性、成膜性以及更长的使用寿命等。因此，为了提高稳定性，减少维修故障的发生率，设计并开发出满足商用车辆特定需求的轮毂轴承润滑脂非常必要。经多年应用实践发现：汽车通用锂基润滑脂适合在轻型车、中型车以及中低速行驶的车辆上使用，一般情况下可满足基本要求，但在高速、重载等工况条件下使用时，暴露出耐温性差、易甩脂，严重时甩至轮胎、刹车片上，将严重威胁行车安全；而复合皂基润滑脂如复合锂基/复合锂钙基润滑脂的成功应用，赋予了汽车轮毂润滑脂耐高温、高性能和多效通用等特点，极大地缓解了润滑脂出现过早流失而导致润滑早期失效的情况发生。

近年来，一些专利文献报道了针对复合皂类型轮毂轴承润滑脂的组合物、制备方法和性能提高等方面开展的许多研究工作。中国专利CN102399615提供了一种汽车轮毂轴承润滑脂及其制备方法，采用复合锂皂或复合锂钙皂稠化基础油，并加入极压抗磨剂、增粘剂和抗氧剂制得，该润滑脂具有高温性、极压性、粘附性、抗剪切性、抗水性能俱佳的特点；中国专利CN102140382A提供了一种轮毂轴承润滑脂及其制备方法，采用复合锂为稠化剂，并加入防锈剂、抗氧剂、极压抗磨剂、防水剂和纳米添加剂，制得的润滑脂具有滴点较高、极压抗磨性好、不易氧化、粘附性好，防水和防锈性能优良；中国专利CN1276412提供了一种复合锂钙基润滑脂的制备方法，采用压力容器皂化法，制得的润滑脂具有高滴点、优良的剪切安定性和光亮的外观，可用于汽车轮毂轴承的润滑；中国专利CN102618368A提供了一种重型汽车轮毂用润滑脂，该润滑脂采用复合锂皂稠化剂并添加多种添加剂，所制得的润滑脂外观细腻，并具有优良的耐热性、黏附性、机械安定性、抗水性、极压抗磨性等，可满足较苛刻条件下的汽车轮毂轴承的润滑与防护。

关于复合皂类型轮毂轴承润滑脂的组成和制备方法，现有专利文献中提及的都是侧重于润滑脂的滴点、高温性、极压抗磨性、抗剪切性、抗氧化、防水防锈性、粘附性等理化性能的提高，以上没有涉及润滑脂本身控制轴承温升的性能、在金属表面的保持能力和油膜形成能力。

汽车轮毂轴承的热源主要来自于制动摩擦传热和轮毂轴承润滑脂的内摩擦生热。由于摩擦、制动频繁等原因引起的轮毂轴承温度升高，加速润滑脂老化变质的同时，导致其稠度、抗压能力和粘附能力降低，缩短寿命，造成润滑脂流失和轴承早期失效；另一方面，轴承高速运转时，润滑脂的纤维组织受到强烈剪切，搅动损耗大，主要表现为轴承温升快，过程中轴承钢材材质的变化会使轴承运转精度大大降低，寿命急剧缩短。温升过高会导致部件的提前失效，因此脂润滑首先面临的问题就是控制温升。除了使用过程中的注脂量和注脂方法两个因素外，轴承温升与选用润滑脂本身的组成与结构特性有着直接关系。不同润滑脂在滚动体外形成轮廓和控制温升的能力不一样。

本发明旨在通过调整润滑脂配方和工艺，发明一种汽车轮毂润滑脂，确保润滑脂具有极佳的抗高温漏失性、对金属表面的粘附性外，还具有较好的控制温升能力，在一定程度上缓解由于设计和使用特点造成的高温软化流失和润滑早期失效问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制轴承温升能力较好的汽车轮毂轴承润滑脂，在保证其它通用性能的前提下，通过合理控制和选择配方组分及制备工艺，以达到避免圆锥滚子轮毂轴承润滑脂在重载高速条件下出现润滑脂软化流失、寿命缩短和润滑部件早期失效的问题。

本发明的技术如下：

一种汽车轮毂轴承润滑脂组合物，组份和百分含量如下：

（1）基础油84～89%；

（2）稠化剂10～15%；

（3）抗氧剂0.5%。；

（4）增粘剂0.5%；

按以上述组分总量为100%计算，加入金属减活剂0.3‰。

基础油是矿物基础油或合成基础油中的至少一种或几种的混合物，40℃时运动粘度为130～250mm²/s，优选为150～220mm²/s；

矿物基础油是指由常减压馏分油，经过溶剂精制、溶剂脱蜡和白土精制工艺制得的石蜡基矿物油、中间基矿物油或环烷基矿物油，如HVI500、500SN和MVI500等；所述的合成基础油是指由化工原料经聚合、缩合、酯化和取代等化学反应制得的，如聚烯烃合成油、酯类油等。

基础油的闪点不小于260℃。

稠化剂为脂肪酸与碱的水溶液反应生成的脂肪酸盐；碱为氢氧化锂、或氢氧化锂与氢氧化钙的混合物。

稠化剂中一水氢氧化锂与氢氧化钙的摩尔比范围为1:0～0.13。

稠化剂中脂肪酸为一元有机酸和碳数为C5～C30二元羧酸中至少一种的混合物。

稠化剂中脂肪酸为一元有机酸和C5～C30二元羧酸的摩尔比为0.9～2.6:1。

稠化剂中所述的一元有机酸包括氢化蓖麻油、12-羟基硬脂酸、十六烷酸和硬脂酸等，其中优选为氢化蓖麻油和12-羟基硬脂酸。

稠化剂中C5～C30二元羧酸为己二酸、壬二酸、癸二酸或1，10癸二酸，其中优选为癸二酸、1，10癸二酸或壬二酸。

抗氧剂为胺型抗氧剂和二烷基二硫代氨基甲酸盐或磷酸盐中的至少一种的组合物，其中，酚胺型抗氧剂优选为苯基-α-萘胺，二烷基二硫代氨基甲酸盐或磷酸盐优选为丁辛基或双辛基或仲烷基取代的氨基甲酸锌或氨基甲酸锑或磷酸锌。

增粘剂为聚异丁烯或聚甲基丙烯酸酯或乙丙共聚物中的一种或两种。

金属减活剂为苯三唑及衍生物或噻二唑及衍生物的一种。

本发明所使用的润滑脂的制备方法和步骤如下：

其特征在于将五分之二基础油加入压力反应釜中，加入一元有机酸和C5～C30二元羧酸，升温至90～100℃，加入碱的水溶液，加热进行皂化反应，皂化反应温度为120～140℃，反应时间不少于120min；皂化结束后泄压，进行复合反应不少于60min，反应温度为130～150℃；而后加入五分之一基础油作为升温油，继续升温至最高炼制温度为200～220℃后，加入五分之一基础油进行急冷，冷却至150～190℃，恒温晶化不少于60min，后用剩余基础油降温、调整稠度；稠度合适，加入抗氧添加剂、增黏剂和金属减活剂，经过滤均质、脱气等后处理工序得到成品润滑脂。

本发明的润滑脂具有下述优点：由于采用了特殊的组分配比、适宜的工艺条件，获得了最佳的复合皂纤维结构，使得皂纤维的形状、大小和皂纤维之间的作用力适当，因而决定了该润滑脂具有良好的控制轴承温升能力；使用该发明生产的润滑脂不仅具有对金属表面粘附性好、抗高温漏失、润滑性和密封性好等优点，还具有一般复合皂基润滑脂的特点。在一般的工况参数下，汽车轮毂（圆锥滚子）轴承接触的润滑状态主要以线接触弹性流体动力润滑为主，润滑脂的塑性粘度是决定润滑性能的基本参数，而塑性粘度又在很大程度上取决于基础油的粘度。因此，对于轴承温度和润滑寿命，有一个最佳的基础油粘度，小于此粘度时，由于抗负荷能力不足，不能形成充分的润滑脂膜，所以轴承的转矩大、温度高、润滑寿命短；大于此粘度时，由于内摩擦增大，造成轴承转矩增大、温度升高，润滑使用寿命缩短。由于该润滑脂基础油自身的粘度范围适宜，同时兼顾了润滑脂本身较好的流动性、耐高温漏失性和密封性，可有效补充滚动表面由于离心力作用而造成的润滑脂缺少，确保形成充足和牢固的油膜厚度，延长使用轴承寿命。

本发明主要采用润滑脂温升模拟试验、汽车轮毂轴承润滑脂高温漏失试验和润滑脂抗水喷雾试验，并结合其他理化试验来对润滑脂的性能进行模拟评定。

根据本发明所述的实例性实施方案用于汽车轮毂轴承润滑脂与现有技术润滑脂的典型数据，见下表：

具体实施方式

实例一：各组分按组合物的总重量计，包括：

（1）基础油86.0%；

（2）稠化剂13.0%；

（3）抗氧剂0.5%。

（4）增粘剂0.5%

以上述组分总量为100%计算，加入金属减活剂0.3‰

将300克12-羟基硬脂酸、50克壬二酸、25克癸二酸和1200g基础油(闪点为270℃，40℃黏度为180mm²/s)投入到压力反应釜中，加热到90-100℃，加入75.5克单水氢氧化锂水溶液。升温至120-140℃开始计时皂化，皂化120min结束后，泄压升温并加入基础油600g，升温至130-150℃，进行复合反应60min，继续升温至200-220℃后，用600g的基础油在反应釜内进行冷却，冷却后温度控制在150-190℃时恒温60min，加入剩余578g基础油，温度至80-100℃后，加入17.33克苯基-α-萘胺、17.33克聚甲基丙烯酸酯和1.04g苯骈三氮唑添加剂，经研磨均质、脱气等后处理工序得到成品润滑脂。

实例二：各组分按组合物的总重量计，包括：

（1）基础油85.0%；

（2）稠化剂14.0%；

（3）抗氧剂0.5%。

（4）增粘剂0.5%

以上述组分总量为100%计算，加入金属减活剂0.3‰

将225克12-羟基硬脂酸、85克1，10癸二酸和909g基础油(闪点为260℃，40℃黏度为150mm²/s)投入到压力反应釜中，加热到90-100℃，加入55.6克单水氢氧化锂和7.9g氢氧化钙配置的水溶液。升温至120-140℃开始计时皂化，皂化120min结束后，泄压升温并加入基础油455g，升温至130-150℃，进行复合反应60min，继续升温至200-220℃后，用455g的基础油在反应釜内进行冷却，冷却后温度控制在150-190℃时恒温60min，加入剩余447g基础油，温度至80-100℃后，加入8.00克苯基-α-萘胺、5.34g双辛基二硫代氨基甲酸锌、13.34克聚异丁烯和0.80gN，N-二烷基氨基亚甲基苯三唑添加剂，经研磨均质、脱气等后处理工序得到成品润滑脂。

实例三：各组分按组合物的总重量计，包括：

（1）基础油84.0%；

（2）稠化剂15.0%；

（3）抗氧剂0.5%。

（4）增粘剂0.5%

以上述组分总量为100%计算，加入金属减活剂0.3‰

将250克氢化蓖麻油、60克癸二酸和824g基础油(闪点为280℃，40℃黏度为250mm²/s)投入到压力反应釜中，加热到90-100℃，加入50.9克单水氢氧化锂和7.8g氢氧化钙配置的水溶液。升温至120-140℃开始计时皂化，皂化120min结束后，泄压升温并加入基础油412g，升温至130-150℃，进行复合反应60min，继续升温至200-220℃后，用412g的基础油在反应釜内进行冷却，冷却后温度控制在150-190℃时恒温60min，加入剩余412g基础油，温度至80-100℃后，加入7.36克苯基-α-萘胺、4.91g丁辛基二硫代磷酸锌、12.27克乙丙共聚物和0.74gN，N-二烷基氨基亚甲基苯三唑添加剂，经研磨均质、脱气等后处理工序得到成品润滑脂。

实例四:各组分按组合物的总重量计，包括：

（1）基础油89.0%；

（2）稠化剂10.0%；

（3）抗氧剂0.5%。

（4）增粘剂0.5%

以上述组分总量为100%计算，加入金属减活剂0.3‰

将225克12-羟基硬脂酸、50克癸二酸、25克1，2癸二酸和1280g基础油(闪点为270℃，40℃黏度为220mm²/s)投入到压力反应釜中，加热到90-100℃，加入50.5克单水氢氧化锂和11.5g氢氧化钙配置的水溶液。升温至120-140℃开始计时皂化，皂化120min结束后，泄压升温并加入基础油645g，升温至130-150℃，进行复合反应60min，继续升温至200-220℃后，用645g的基础油在反应釜内进行冷却，冷却后温度控制在150-190℃时恒温60min，加入剩余651g基础油，温度至80-100℃后，加入10.88克苯基-α-萘胺和7.25g二烷基二硫代氨基甲酸锑、9.07克乙丙共聚物、9.07g聚甲基丙烯酸酯和1.08g二疏基噻二唑衍生物添加剂，经研磨均质、脱气等后处理工序得到成品润滑脂。

实例五：各组分按组合物的总重量计，包括：

（1）基础油86.6%；

（2）稠化剂12.4%；

（3）抗氧剂0.5%。

（4）增粘剂0.5%

以上述组分总量为100%计算，加入金属减活剂0.3‰

将300克12-羟基硬脂酸、75克壬二酸和1260g基础油(闪点为264℃，40℃黏度为200mm²/s)投入到压力反应釜中，加热到90-100℃，加入67.7克单水氢氧化锂和8.5g氢氧化钙配置的水溶液。升温至120-140℃开始计时皂化，皂化120min结束后，泄压升温并加入基础油600g，升温至130-150℃，进行复合反应60min，继续升温至200-220℃后，用600g的基础油在反应釜内进行冷却，冷却后温度控制在150-190℃时恒温60min，加入剩余698g基础油，温度至80-100℃后，加入10.89克苯基-α-萘胺、7.26g仲烷基二硫代磷酸锌、9.08克聚异丁烯、9.08g聚甲基丙烯酸酯和1.09g苯骈三氮唑添加剂，经研磨均质、脱气等后处理工序得到成品润滑脂。

实施例1-5性能指标见表2：

表2

通过实施例样品的检验数据可以看出，按本发明所列的原料和制备方法制备出的汽车轮毂轴承润滑脂，其各项性能如抗漏失、粘附性、抗水性、机械安定性、胶体安定性、防腐蚀、防锈性等性能均较好，具有较强的通用性。

本发明提出的一种新型润滑脂配方及制备方法，已经通过较佳的实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的组分和方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (10)

1.一种汽车轮毂轴承润滑脂组合物，其特征是组份和百分含量如下：

（1）基础油84～89%；

（2）稠化剂10～15%；

（3）抗氧剂0.5%。

（4）增粘剂0.5%

按以上述组分总量为100%计算，加入金属减活剂0.3‰。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于基础油是矿物基础油或合成基础油中的至少一种或几种的混合物，40℃时运动粘度为130～250mm²/s。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于稠化剂为脂肪酸与碱的水溶液反应生成的脂肪酸盐；碱为氢氧化锂、或氢氧化锂与氢氧化钙的混合物；氢氧化锂与氢氧化钙的摩尔比范围为1:0～0.13。

4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于稠化剂中脂肪酸为一元有机酸和碳数为C5～C30二元羧酸中至少一种的混合物；脂肪酸为一元有机酸和C5～C30二元羧酸的摩尔比为0.9～2.6:1。

5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于稠化剂中所述的一元有机酸包括氢化蓖麻油、12-羟基硬脂酸、十六烷酸和硬脂酸等，其中优选为氢化蓖麻油和12-羟基硬脂酸。

6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于稠化剂中C5～C30二元羧酸为己二酸和壬二酸、癸二酸和1，10癸二酸。

7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于抗氧剂为胺型抗氧剂和二烷基二硫代氨基甲酸盐或磷酸盐中的至少一种的组合物，其中，酚胺型抗氧剂优选为苯基-α-萘胺，二烷基二硫代氨基甲酸盐或磷酸盐优选为丁辛基或双辛基或仲烷基取代的氨基甲酸锌或氨基甲酸锑或磷酸锌。

8.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于增粘剂为聚异丁烯或聚甲基丙烯酸酯或乙丙共聚物中的一种或两种。

9.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于金属减活剂为苯三唑及衍生物或噻二唑及衍生物的一种。

10.权利要求1所述的用于汽车轮毂润滑脂的制备方法，其特征在于将五分之二基础油加入压力反应釜中，加入一元有机酸和C5～C30二元羧酸，升温至90～100℃，加入碱的水溶液，加热进行皂化反应，皂化反应温度为120～140℃，反应时间不少于120min；皂化结束后泄压，进行复合反应不少于60min，反应温度为130～150℃；而后加入五分之一基础油作为升温油，继续升温至最高炼制温度为200～220℃后，加入五分之一基础油进行急冷，冷却至150～190℃，恒温晶化不少于60min，后用剩余基础油降温、调整稠度；稠度合适，加入抗氧添加剂、增黏剂和金属减活剂，经过滤均质、脱气等后处理工序得到成品润滑脂。