CN103740443A

CN103740443A - 聚脲润滑脂及其制备方法

Info

Publication number: CN103740443A
Application number: CN201410025909.2A
Authority: CN
Inventors: 耿飞; 惠进德; 惠泽民
Original assignee: SUZHOU HUIFENG LUBRICANT CO Ltd
Current assignee: SUZHOU HUIFENG LUBRICANT CO Ltd
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-04-23

Abstract

一种聚脲润滑脂及其制备方法，属于润滑脂技术领域。包含占所述聚脲润滑脂重量10-30%的脲基稠化剂、54-89%的基础油和1-16%的添加剂，所述的添加剂为氟化石墨。有利于降低摩擦提高润滑性能；有助于改善聚脲润滑脂的抗磨、减摩擦、抗极压等性能，并且有助于降低轴承在高温环境下工作时的摩擦因素、降低能耗并且减少润滑脂的消耗，延长润滑脂的使用寿命；有助于提高聚脲润滑脂的氧化稳定性、热稳定性等综合性能。提供的制备方法工艺步骤简而不繁，工艺要素不苛刻，能保障聚脲润滑脂的所述技术效果的全面体现。

Description

聚脲润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑脂技术领域，具体涉及一种聚脲润滑脂，并且还涉及其制备方法。

背景技术

由于聚脲润滑脂具有诸如滴点高、机械剪切稳定性好、防锈及抗沉淀优良等综合性能，尤其具有突出的氧化稳定性、热稳定性及长的使用寿命，在钢铁工业、汽车工业、电器设备、国防工业等各个领域获得了日益广泛的应用，已成为当今世界上高性能润滑脂品种的一个发展方向。随着轴承行业的迅速发展，要求润滑脂具有良好的抗磨减摩性能以降低设备驱动功率，节省能耗并且提高使用寿命。已有技术中抗磨减摩润滑脂多以添加油性剂或极压抗磨剂达到目的。

关于聚脲润滑脂的技术信息可在公开的中国专利文献中见诸，略以例举的如发明申请公布号CN101988022A(聚脲润滑脂及其制备方法)，该专利申请方案由按重量百分比计的稠化剂10-15％、基础油72-78％、烷基萘3-5％和添加剂2-8％组成，添加剂择用有机胺类抗氧化剂、抗腐防锈剂和/或抗磨极压剂；CN100358986C(复合高温脲基脂)，由按重量份数计的高粘度矿油70-75份、复合聚脲15-20份、抗氧剂0.5-2份、极压剂3-6份和防锈剂0.5-2份组成，抗氧剂、极压剂和防锈剂实质上为添加剂，其中：抗氧剂为苯基-α-萘胺，极压剂为硼酸类化合物、磷酸酯类化合物或亚磷酸酯类化合物，防锈剂为石油磺酸钡类化合物；CN101173199B(一种自修复脲基润滑脂)，由按重量百分比计的稠化剂8-15％、基础油80-90％和添加剂2-12％构成，添加剂为抗氧化剂、极压抗磨剂和自修复纳米复合润滑材料的混合物(见说明书第10段)；CN1657599A(聚脲润滑脂组合物)，质量百分为：稠化剂3-20％、基础油65-95％、钙基稠化剂3-20％和作为添加剂的极压剂0-8％(优选0.5-5％)，极压剂为二丁基硫代氨基甲酸铅、环烷酸铅、苯三唑脂肪胺盐、硫化烯烃籽棉油、硫化异丁烯等中的一种或以上的组合；CN101096611A(减磨抗磨润滑脂组合物)，稠化剂6-48％，基础油50-92％和添加剂0.01-5％，添加剂为纳米二氧化钛，并且以制成凝胶的方式加入至配方中(见说明书第2页第9至11行)，等等。此外，在文献中还可见诸锂基润滑脂，如CN1017344B(减磨型交合锂基润滑脂)，添加剂为二苯胺抗氧剂、烷基胺防锈剂和邻苯二甲酸二丁酯油性剂(添加量为0.25-5％)，该专利推荐的添加剂组合不具有极压性。又如，美国专利US6376432添加含有多效剂硫代氨基甲酸金属盐添加剂，添加量为0.5％-30％，但是该添加剂组合的颗粒尺寸较大，对轴承的噪音影响艮大。也有向润滑脂中添加固体填充剂以达到改善润滑性、降低摩擦系数的目的，对于固体粉末，颗粒度的大小是其关键指标，颗粒的分散度越高，并且粒度范围越窄即粒度越小是有利的。

由上述文献可知，业界对构成脲基润滑脂的添加剂的选择较为关注，并且十分活跃，这是因为添加剂选择的合理与否会直接对脲基润滑脂的诸如抗磨抗挤压性能、润滑性能和对金属表面的粘附性能等的优劣产生直接影响，鉴此，探索有助于改善这些性能的添加剂具有积极意义，下面将要介绍的技术方案例是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于显著改善抗磨抗挤压性能、有利于体现理想的润滑性能、有益于对金属表面具有更为优异的粘附性能并且同时具有拔萃的氧化稳定性、热稳定性以及高滴点的综合性能的聚脲润滑脂。

本发明的任务还在于提供一种聚脲润滑脂的制备方法，该方法工艺步骤简练、工艺要求不苛刻、在制备过程中对环境无损并且能保障聚脲润泪脂的技术效果的全面体现。

本发明的任务是这样来完成的，一种聚脲润滑脂，包含占所述聚脲润滑脂重量10-30％的脲基稠化剂、54-89％的基础油和1-16％的添加剂，所述的添加剂为氟化石墨。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的脲基稠化剂由有机胺与异氰酸酯按mol比2-3∶1反应而成，所述的基础油为100℃粘度5-30mm²/s的矿物油、酯类油、合成烃和植物油中的一种或以上的并且按任意重量比相混合的混合物，其中：所述的矿物油为100SN-500SN的矿物油。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的有机胺为烷基碳数为8-24的有机胺；所述的异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或2，4’-甲苯基二异氰酸酯(TDI)。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的烷基碳数为8-24的有机胺为脂肪酸、芳香胺或环烷基胺。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的氟化石墨为粒径在1-100μm微米的氟化石墨。

本发明的另一任务是这样来完成的，一种聚脲润滑脂的制备方法，其是先将占所述聚脲润滑脂重量54-89％的基础油的三分之二和占聚脲润滑脂重量1030％的脲基稠化剂投入带有搅拌器和加热器的容器中加热，控制加热温度，加热结束时开启搅拌器搅拌，并且控制搅拌速度和控制搅拌时间，在搅拌结束后升温，升温结束后进行保温，保温结束后再次升温并继而搅拌，控制再次升温的温度、控制继而搅拌的速度和控制继而搅拌的时间，当继而搅拌结束后进而升温并进而搅拌，控制进而升温的温度和进而搅拌的速度以及控制进而搅拌的时间，再在搅拌状态下加入余下的三分之一的基础油，并且在搅拌状态下降温，而后加入占聚脲润滑脂重量1-16％的添加剂并再度搅拌，控制再度搅拌的速度和控制再度搅拌的时间，最后引出容器至研磨装置研磨，得到聚脲润滑脂，所述的添加剂为氟化石墨。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的控制加热温度是将加热温度控制为70-80℃，所述的控制搅拌速度是将搅拌速度控制为100-300rpm，所述的控制搅拌时间是将搅拌时间控制为25-35min。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述在搅拌结束后升温的温度为120-140℃，所述升温结束后进行保温的时间为60-120min；所述的控制再次升温的温度是将再次升温的温度的控制为170-180℃；所述的控制继而搅拌的速度是将继而搅拌的速度控制为100-300rpm；所述的控制继而搅拌的时间是将继而搅拌的时间控制为50-70min。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的控制进而升温的温度是将进而升温的温度控制为190-200℃；所述的控制进而搅拌的速度是将进而搅拌的速度100-300rpm；所述的控制进而搅拌的时间是将进而搅拌的时间控制为20-30min。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述降温的温度为95-105℃；所述的控制再度搅拌的速度和再度搅拌的时间是将再度搅拌的速度控制为100-300rpm，将再度搅拌的时间控制为2-10min；所述研磨的次数为一次或两次；所述加入余下的三分之一的基础油是在0.5-3min内加入完毕。

本发明提供的技术方案由于择用了氟化石墨作为添加剂，并且由于氟原子能进入石墨层间与π电子形成共价键，使石墨层间键能显著减小(仅为2Kcal/mol)，石墨六角网状平面层的上、下表面密布结合着氟原子，其层与层之间的氟原子相互之间又有斥力，因而可以抵销来自外部的压力，有利于降低摩擦提高润滑性能；由于氟化石墨自身的热稳定性能很好，因此采用氟化石墨作为添加剂，有助于改善聚脲润滑脂的抗磨、减摩擦、抗极压等性能，并且有助于降低轴承在高温环境下工作时的摩擦因素、降低能耗并且减少润滑脂的消耗，延长润滑脂的使用寿命；由于将氟化石墨引入聚脲润滑脂，因而有助于提高聚脲润滑脂的氧化稳定性、热稳定性等综合性能。提供的制备方法工艺步骤简而不繁，工艺要素不苛刻，能保障聚脲润滑脂的所述技术效果的全面体现。

具体实施方式

实施例1：

先将占聚脲润滑脂重量70％的100℃粘度12mm²/s的500SN的矿物油的三分之二和占聚脲润滑脂重量20％的脲基稠化剂投入带有搅拌容器和加热器的容器中加热至70℃，在加热至70℃时开启搅拌器并且以300rpm的速度搅拌25min，搅拌结束后升温至140℃，并且进行保温60min，保温结束后再次升温至170℃并且继而搅拌，继而搅拌的速度为100rpm，继而搅拌的时间为70min，当继而搅拌结束后进而升温并进而搅拌，该进而升温的温度为200℃，进而搅拌的速度为200rpm，进而搅拌的时间为25min，在进而搅拌的过程中加入余下(剩下)的三分之一的前述500SN的矿物油，并且该剩下的三分之一的500SN的矿物油在3min内加入完毕，接着在搅拌状态下并且以循环冷却方式(对容器夹套通入冷却介质如水进行循环冷却)降温至95℃，而后加入占聚脲润滑脂重量10％的粒径为100μm的氟化石墨，并再度搅拌，该再度搅拌的速度为150rpm，再度搅拌的时间为6min，最后引出容器至研磨装置如三辊研磨机研磨两次，得到聚脲润滑脂，本实施例中所述的脲基稠化剂是由有机胺与异氰酸酯按mol比为2∶1反应得到，并且有机胺为烷基碳数为8-24的有机胺，本实施例选择十二胺，异氰酸酯选择4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，由于聚脲润滑脂在放置一段时间后会变硬，因此在第一次研磨后，经过三天再研磨一次，从而可极致地保障聚脲润滑脂长时间保持优异的润滑性等性能，这是本申请人在反复实验结果下获得的技术效果，由于有机胺与异氰酸酯反应属于公知技术，例如可以参见中国发明专利授权公告号CN1257963C，因而本申请人不再赘述，前述的三辊研磨机优选而非限于地使用由中国上海驰翔新能源设备有限公司生产并销售的三辊研磨机。

实施例2：

先将占聚脲润滑脂重量54％的100℃粘度5mm²/s的烯烃油与100℃粘度10mm²/s的100SN矿物油按重量比1∶1混合的混合物的三分之二和占聚脲润滑脂重量30％的脲基稠化剂投入带有搅拌容器和加热器的容器中加热至75℃，在加热至75℃时开启搅拌器并且以100rpm的速度搅拌35min，搅拌结束后升温至120℃，并且进行保温120min，保温结束后再次升温至180℃并且继而搅拌，继而搅拌的速度为300rpm，继而搅拌的时间为50min，当继而搅拌结束后进而升温并进而搅拌，陔进而升温的温度为190℃，进而搅拌的速度为300rpm，进而搅拌的时间为20min，在进而搅拌的过程中加入余下(剩下)的三分之一的前述烯烃油与矿物油的混合物，并且该剩下的三分之一的烯烃油与矿物油的混合物在2min内加入完毕，接着降温至100℃，而后加入占聚脲润滑脂重量16％的粒径为1μm的氟化石墨，并再度搅拌，该再度搅拌的速度为300rpm，再度搅拌的时间为2min，最后引出容器至研磨装置研磨一次，得到聚脲润滑脂，本实施例中所述的脲基稠化剂是由有机胺与异氰酸酯按mol比为3∶1反应得到，并且有机胺为烷基碳数为8-24的有机胺，本实施例选择十八胺，异氰酸酯选择2，4’-甲苯基二异氰酸酯(TDI)。其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

先将占聚脲润滑脂重量89％的100℃粘度30mm²/s的植物油的三分之二和占聚脲润滑脂重量10％的脲基稠化剂投入带有搅拌容器和加热器的容器中加热至80℃，在加热至80℃时开启搅拌器并且以200rpm的速度搅拌30min，搅拌结束后升温至130℃，并且进行保温100min，保温结束后再次升温至175℃并且继而搅拌，继而搅拌的速度为200rpm，继而搅拌的时间为60min，当继而搅拌结束后进而升温并进而搅拌，该进而升温的温度为195℃，进而搅拌的速度为100rpm，进而搅拌的时间为30min，在进而搅拌的过程中加入余下(剩下)的三分之一的前述植物油，并且该剩下的三分之一的植物油在0.5min内加入完毕，接着降温至105℃，而后加入占聚脲润滑脂重量1％的粒径为50μm的氟化石墨，并再度搅拌，该再度搅拌的速度为200rpm，再度搅拌的时间为10min，最后引出容器至研磨装置研磨两次，得到聚脲润滑脂，本实施例中所述的脲基稠化剂是由有机胺与异氰酸酯按mol比为2.5∶1反应得到，并且有机胺为烷基碳数为8-24的有机胺，本实施例选择环己胺，异氰酸酯选择4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。其余均同对实施例1的描述。

上述实施例1至3得到的聚脲润滑脂具有如下优点：

1、添加剂氟化石墨是一种较新型的固体润滑剂，其润滑性优于石墨和二硫化钼，特别是在苛刻气氛、高速、高压、高温条件下效果更佳，且不对金属和其它材料产生腐蚀作用，国内外相关专家称之为划时代的新型固体润滑剂。氟化石墨之所以具有如此优异的润滑性能主要是因为氟原子进入石墨层间并与π电子形成了共价键，致使石墨层间的键能显著减小，仅2Kcal/mol，远比原料石墨的层间能9Kcal/mol低，这是它具有优良润滑性能的根本原因；另外，由于石墨六角网状平面层上、下表面密布结合着氟原子，其层与层之间的氟原子相互之间又有斥力，它们可以抵消来自外部的压力，故氟化石墨能充分表现出优良的润滑性能。同一温度下，氟化石墨摩擦系数很小，尤其在高温下表现的更为明显，如在温度为320℃的条件下，石墨的摩擦系数为0.53，而氟化石墨的摩擦系数则只有0.10。氟化石墨在大气中于650℃以上润滑失效，原因是分解成了无润滑性的无定形炭黑，但这和二硫化铝、石墨的氧化失效有本质的区别。

2、通过实验发现氟化石墨能大大提高高温聚脲润滑脂的抗磨、减摩、抗极压等摩擦学性能。在滚动轴承用润滑脂中添加适量微米级氟化石墨粒子，能有效较低轴承在高温环境下工作时的摩擦因数，降低能耗，并能减少润滑脂消耗，延长润滑脂的工作寿命。并发现微米氟化石墨的润滑性能大大优于石墨和二硫化钼。

3、将超声波分散技术引入对聚脲润滑脂中微米固体添加剂分散中来，证实采用超声波能够产生声流搅拌并引起润滑脂中空化泡崩溃而产生瞬时高压，实现微米固体添加剂在润滑脂中微观上的均匀分布，提高聚脲润滑脂的润滑性能。

申请人还以比较例的方式将实施例1至3的氟化石墨改用石墨(重量％不变)以及将实施例1至3的氟化石墨改用二硫化钼(重量％不变)，并且对得到的聚脲润滑脂进行了测定，结果由下表所示：

由上表可以看出，相对于石墨和二硫化钼添加剂而言，加入微米级的氟化石墨添加剂后，减摩抗磨性能获得大幅度改善，降低了摩擦系数，提高了抗磨性能，同时具有一定的极压特性，而且制得聚脲润滑脂具有良好的综合性能。

Claims

1.一种聚脲润滑脂，其特征在于包含占所述聚脲润滑脂重量10-30%的脲基稠化剂、54-89%的基础油和1-16%的添加剂，所述的添加剂为氟化石墨。

2.根据权利要求1所述的聚脲润滑脂，其特征在于所述的脲基稠化剂由有机胺与异氰酸酯按mol比2-3∶1反应而成，所述的基础油为100℃粘度5-30㎜²/s的矿物油、酯类油、合成烃和植物油中的一种或以上的并且按任意重量比相混合的混合物，其中：所述的矿物油为100SN-500SN的矿物油。

3.根据权利要求2所述的聚脲润滑脂，其特征在于所述的有机胺为烷基碳数为8-24的有机胺；所述的异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯或2,4'-甲苯基二异氰酸酯。

4.根据权利要求3所述的聚脲润滑脂，其特征在于所述的烷基碳数为8-24的有机胺为脂肪酸、芳香胺或环烷基胺。

5.根据权利要求1所述的聚脲润滑脂，其特征在于所述的氟化石墨为粒径在1-100μm微米的氟化石墨。

6.一种如权利要求1所述的聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于其是先将占所述聚脲润滑脂重量54-89%的基础油的三分之二和占聚脲润滑脂重量10-30%的脲基稠化剂投入带有搅拌器和加热器的容器中加热，控制加热温度，加热结束时开启搅拌器搅拌，并且控制搅拌速度和控制搅拌时间，在搅拌结束后升温，升温结束后进行保温，保温结束后再次升温并继而搅拌，控制再次升温的温度、控制继而搅拌的速度和控制继而搅拌的时间，当继而搅拌结束后进而升温并进而搅拌，控制进而升温的温度和进而搅拌的速度以及控制进而搅拌的时间，再在搅拌状态下加入余下的三分之一的基础油，并且在搅拌状态下降温，而后加入占聚脲润滑脂重量1-16%的添加剂并再度搅拌，控制再度搅拌的速度和控制再度搅拌的时间，最后引出容器至研磨装置研磨，得到聚脲润滑脂，所述的添加剂为氟化石墨。

7.根据权利要求6所述的聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于所述的控制加热温度是将加热温度控制为70-80℃，所述的控制搅拌速度是将搅拌速度控制为100-300rpm，所述的控制搅拌时间是将搅拌时间控制为25-35min。

8.根据权利要求6所述的聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于所述在搅拌结束后升温的温度为120-140℃，所述升温结束后进行保温的时间为60-120min；所述的控制再次升温的温度是将再次升温的温度的控制为170-180℃；所述的控制继而搅拌的速度是将继而搅拌的速度控制为100-300rpm；所述的控制继而搅拌的时间是将继而搅拌的时间控制为50-70min。

9.根据权利要求6所述的聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于所述的控制进而升温的温度是将进而升温的温度控制为190-200℃；所述的控制进而搅拌的速度是将进而搅拌的速度100-300rpm；所述的控制进而搅拌的时间是将进而搅拌的时间控制为20-30min。

10.根据权利要求6所述的聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于所述降温的温度为95-105℃；所述的控制再度搅拌的速度和再度搅拌的时间是将再度搅拌的速度控制为100-300rpm，将再度搅拌的时间控制为2-10 min；所述研磨的次数为一次或两次；所述加入余下的三分之一的基础油是在0.5-3min内加入完毕。