CN104232275B - 一种复合钛磺酸钙润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合钛磺酸钙润滑脂及其制备方法，按重量百分含量计，所述复合钛磺酸钙润滑脂包括下列配方组分：基础油70~80%；复合钛磺酸钙皂稠化剂17~24%；高温热稳定改善剂2~4%；抗氧剂1~2%。本发明的制备方法通过引入溶剂和基础油，增加了反应界面，提高了反应速率和反应程度，大大缩短了制备时间，提高了复合钛磺酸钙皂的稠化能力，同时优化了复合生产工艺，产品质量稳定性好。本发明的复合钛磺酸钙润滑脂具有极好的极压抗磨性和超长润滑寿命，可在200℃高温长期使用，同时还具有优良的降噪音效果。

Description

一种复合钛磺酸钙润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑脂及其制备方法，具体涉及一种复合钛磺酸钙润滑脂及其制备方法。

背景技术

过渡金属虽然在自然界中分布广泛，并且过渡金属有机化合物也已经大量应用，但对于以过渡金属制备的脂肪酸皂为稠化剂的润滑脂研究较少。1961年Markley制备了硬脂酸钛皂，但滴点只有62℃，因此没有用作润滑脂的稠化剂。直到20世纪90年代印度的研究人员成功开发出高性能，多功能复合钛基润滑脂。从毒性和安全性的角度研究表明，复合钛基润滑脂对生产者和使用者都是安全的，而且用植物油制备的复合钛基润滑脂具有良好的生物降解性，从使用性能来看，即使不加任何添加剂的基础脂与目前广泛应用的复合锂基润滑脂和复合铝基润滑脂相比，也显示出更加优越的性能，该脂与传统的高性能润滑脂具有很好的相容性，已被认为是一种多功能多效润滑脂，而且也最有希望成为目前广泛应用的其他高性能润滑脂的升级产品。

钢铁行业生产设备的主要特点：钢铁生产设备主要是指炼铁高炉设备、炼钢转炉设备、钢材轧制设备以及为这些设备相配套的辅助设备等。这些设备多数都属于低速、重负荷运行、设备大而重，维修不便的主要工况特点就是自动化程度高、负荷重、温度高、速率范围宽(极低和高速)、设备尺寸大、环境条件恶劣、水气中、污染程度高等，因而设备的故障率高、维修频繁、机件失效快、消耗大。连铸是通过连铸机将钢水连续地铸成钢坯，不经过初轧工艺。直接送往轧钢车间轧制成钢材，其与模铸法相比，有极大的优越性，但其生产设备结构复杂，对管理和操作的技术水平要求较高，由于其高温、水喷淋、多尘、重载、集中供脂系统管线长等特点，对润滑脂要求也更为苛刻，目前主要使用极压锂基润滑脂、极压复合锂基润滑脂、聚脲润滑脂和磺酸钙润滑脂，上述润滑脂存在长期高温性差，抗水性不佳等缺点，磺酸钙润滑脂虽然较其他产品高温突出，但长期使用容易结焦堵塞润滑管线。

现有技术中，也有在复合钛润滑脂中加入石油磺酸钙以进一步提高其耐高温性。如中国专利CN102766511A公开了一种复合磺酸钙-钛复合润滑脂及其制备方法，该润滑脂由磺酸钙、润滑基础油、羧酸、脂肪酸和钛酸异丙酯及高纯水组成。但是该润滑脂的耐高温性和抗水淋还是不够，该专利的制备方法是先复合磺酸钙再复合钛，反应不易控制，而且常规的加水反应，成脂难以控制，还存在反应时间过长等问题。上述制备方法的缺陷进一步会影响润滑脂的性能。

总之，现有技术中的润滑脂耐高温性、抗水淋性等还是不够，如在钢厂连铸机及轧辊轴承长期使用时，容易出现高温结焦、堵塞集中润滑管线等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种极好的极压抗磨性和超长润滑寿命，可在200℃高温长期使用，同时还具有优良的降噪音效果的复合钛磺酸钙润滑脂及其制备方法，该制备方法反应应时间短、制备成本低。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种复合钛磺酸钙润滑脂，按重量百分含量计，所述复合钛磺酸钙润滑脂包括下列配方组分：

其中：

所述基础油为合成烃、精制石蜡基、环烷基矿物油三者中的一种与合成酯的组合，或所述基础油为合成烃、精制石蜡基、环烷基矿物油三者中的多种与合成酯的组合，所述合成酯的质量占所述基础油总质量的5～20％；

所述复合钛磺酸钙皂稠化剂为脂肪酸、低分子酸和钛酸四异丙酯经酯化和皂化反应，然后与高碱值合成磺酸钙转相生成的稠化剂；

所述高温热稳定改善剂为三氟化铈、氟化石墨、二硫代钼酸锌、四硫代钼酸锌中的一种或多种的组合。

所述合成酯为三羟甲基丙烷酯、季戊四醇酯、偏苯三酸酯、磷酸酯中的一种或多种的组合。

所述低分子酸、脂肪酸和钛酸四异丙酯三者的摩尔比为1:1～2:1～3，所述高碱值合成磺酸钙的质量与所述脂肪酸和低分子酸的总质量的质量比为1～2:1。

所述脂肪酸为硬脂酸、十二羟基硬脂酸中一种或二者的组合，所述低分子酸为苯甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、癸二酸、己二酸、冰乙酸中的一种或多种的组合。

所述高碱值合成磺酸钙的碱值为300～400mgKOH/g、直接碱值为20～60mgKOH/g、100℃运动粘度为50～140mm2/s。

所述抗氧剂为液态二苯胺、二异辛基二苯胺、高分子液态酚中的一种或多种的组合。

本发明中，全部原料均可通过商购和/或采取已知的手段来制备得到，没有加以特别说明时，均满足标准化工产品要求。

一种上述复合钛磺酸钙润滑脂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将脂肪酸、低分子酸、溶剂与部分基础油混合并加热，当温度升至60～90℃时，加入钛酸四异丙酯，反应10～40min；

(2)继续升温，当温度升至90～115℃时，加入蒸馏水，搅拌反应20～40min；

(3)控制温度在90～100℃，加入高碱值合成磺酸钙、转相剂混合均匀，搅拌反应30～60min；

(4)继续升温至160～190℃进行高温炼制反应，反应30～60min，反应完成后，加入剩余所述基础油，降温至70-90℃，然后加入高温热稳定改善剂和抗氧剂，研磨得到复合钛磺酸钙润滑脂。

所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种的组合，所述溶剂与所述脂肪酸和低分子酸的总质量的质量比为0.1～0.5。

所述转相剂为磷酸、冰乙酸、重烷基苯磺酸、甲醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种的组合。

所述溶剂在步骤(2)的升温过程中挥发去除，所述蒸馏水、转相剂在步骤(4)的升温过程中挥发去除。

于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的制备方法通过引入溶剂和基础油，增加了反应界面，提高了反应速率和反应程度，大大缩短了制备时间，提高了复合钛-磺酸钙皂的稠化能力，同时优化了复合生产工艺，产品质量稳定性好。

本发明的复合钛磺酸钙润滑脂具有极好的极压抗磨性和超长润滑寿命，可在200℃高温长期使用，同时还具有优良的降噪音效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

将240g150BS油、40g三羟甲基丙烷酯、6g乙酸乙酯、24g硬脂酸、7g对苯二甲酸加入釜中，加热至65℃，然后将12g钛酸四异丙酯缓慢加入，保温30min，保温结束后，缓慢加热使温度上升至90℃，加入5g蒸馏水，保温搅拌20min，保温结束，加入35g润滑脂专用高碱值磺酸钙T106E(河南瑞丰化工)、1.4g醋酸混合均匀，搅拌反应30min，然后加热至180℃，保温搅拌30min，然后停止加热，加入60g冷150BS油，待温度降至70℃，加入13g三氟化铈和5g液态二苯胺，然后经三辊研磨机研磨三遍即得复合钛磺酸钙润滑脂，其性能如表1所示。

实施例2

将260g600SN油、20g季戊四醇酯、12g乙酸丁酯、21.6g硬脂酸、2.4g十二羟基硬脂酸、5.8g水杨酸加入釜中，加热至90℃，然后将12g钛酸四异丙酯缓慢加入，保温20min，保温结束后，缓慢加热使温度上升至98℃，加入5g蒸馏水，保温搅拌20min，保温结束，加入45g润滑脂专用高碱值磺酸钙T106E、1.8g正丁醇和2.25g重烷基苯磺酸混合均匀，搅拌反应30min，然后加热至160℃，保温搅拌60min，然后停止加热，加入60g冷600SN油，待温度降至90℃，加入14g二硫代钼酸锌、3g液态二苯胺、3g二异辛基二苯胺，然后经三辊研磨机研磨三遍即得复合钛磺酸钙润滑脂，其性能如表1所示。

实施例3

将220g150BS油、60g季戊四醇酯、6g异丙醇、6g正丁醇、24g硬脂酸、5.8g水杨酸加入釜中，加热至80℃，然后将21g钛酸四异丙酯缓慢加入，保温30min，保温结束后，缓慢加热使温度上升至100℃，加入6g蒸馏水，保温搅拌20min，在此温度下，加入50g润滑脂专用高碱值磺酸钙T106E、5g重烷基苯磺酸混合均匀，搅拌反应30min，然后加热至160℃，保温搅拌30min，然后停止加热，加入60g冷150BS油，待温度降至80℃，加入10g三氟化铈、5g氟化石墨和8g液态二苯胺，然后经三辊研磨机研磨三遍即得复合钛磺酸钙润滑脂，其性能如表1所示。

实施例4

将260g150BS油、20g三羟甲基丙烷酯、5g乙酸丁酯、24g十二羟基硬脂酸、6.5g对苯二甲酸加入釜中，加热至75℃，然后将18g钛酸四异丙酯缓慢加入，保温30min，保温结束后，缓慢加热使温度上升至90℃，加入10g蒸馏水，保温搅拌20min，在此温度下，加入50g润滑脂专用高碱值磺酸钙T106D(辽宁天合化工)、3g甲醇和3g重烷基苯磺酸混合均匀，搅拌反应60min，然后加热至180℃，保温搅拌30min，然后停止加热，加入60g冷600SN油，待温度降至90℃，加入10g四硫代钼酸锌和9g高分子液态酚，然后经三辊研磨机研磨三遍即得复合钛磺酸钙润滑脂，其性能如表1所示。

对比例1

将250g600SN油、40g硬脂酸加入釜中，加热至75℃，将52g钛酸四异丙酯加入，保温70min。保温结束后，继续加热使温度升至130℃，加入26g对苯二甲酸，保温反应45min，当釜内温度自然降温至90℃，加入8g蒸馏水，继续加热至180℃，保温炼制60min，保温结束后加入200g冷600SN油，待物料温度下降至90℃后，然后经三辊研磨机研磨三遍即得成品，其性能如表1所示。

对比例2

本对比例中不加入三氟化铈、氟化石墨，其他原料和用量均与实施例3相同。

表1

从表1可以看出，本发明制备的复合钛磺酸钙润滑脂滴点高，机械安定性与抗水性突出，具有优异的抗氧化能力和较长的高温寿命，相比复合钛润滑脂高温轴承寿命表现延长三倍以上，同时添加的高温热稳定改善剂也大幅提高的轴承高温寿命，为钢铁行业高温、水冲淋工况条件下轴承提供长时间润滑保护，其使用效果明显优于现有技术。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合钛磺酸钙润滑脂，其特征在于：按重量百分含量计，所述复合钛磺酸钙润滑脂包括下列配方组分：

基础油70~80%；

复合钛磺酸钙皂稠化剂17~24%；

高温热稳定改善剂2~4%；

抗氧剂1~2%；

其中：

所述基础油为合成烃、精制石蜡基、环烷基矿物油三者中的一种与合成酯的组合，或所述基础油为合成烃、精制石蜡基、环烷基矿物油三者中的多种与合成酯的组合，所述合成酯的质量占所述基础油总质量的5~20%；

所述复合钛磺酸钙皂稠化剂为脂肪酸、低分子酸和钛酸四异丙酯经酯化和皂化反应，然后与高碱值合成磺酸钙转相生成的稠化剂；

所述脂肪酸为硬脂酸、十二羟基硬脂酸中一种或二者的组合，所述低分子酸为苯甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、癸二酸、己二酸、冰乙酸中的一种或多种的组合；

所述高碱值合成磺酸钙的碱值为300~400mgKOH/g、直接碱值为20~60mgKOH/g、100℃运动粘度为50~140mm²/s；

所述高温热稳定改善剂为三氟化铈、氟化石墨、二硫代钼酸锌、四硫代钼酸锌中的一种或多种的组合；

所述合成酯为三羟甲基丙烷酯、季戊四醇酯、偏苯三酸酯、磷酸酯中的一种或多种的组合。

2.根据权利要求1所述的复合钛磺酸钙润滑脂，其特征在于：所述低分子酸、脂肪酸和钛酸四异丙酯三者的摩尔比为1:1~2:1~3，所述高碱值合成磺酸钙的质量与所述脂肪酸和低分子酸的总质量的质量比为1~2:1。

3.根据权利要求1所述的复合钛磺酸钙润滑脂，其特征在于：所述抗氧剂为液态二苯胺、二异辛基二苯胺、高分子液态酚中的一种或多种的组合。

4.一种如权利要求1~3中任一项权利要求所述的复合钛磺酸钙润滑脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

（1）将脂肪酸、低分子酸、溶剂与部分基础油混合并加热，当温度升至60~90℃时，加入钛酸四异丙酯，反应10~40min；

（2）继续升温，当温度升至90~115℃时，加入蒸馏水，搅拌反应20~40min；

（3）控制温度在90~100℃，加入高碱值合成磺酸钙、转相剂混合均匀，搅拌反应30~60min；

（4）继续升温至160~190℃进行高温炼制反应，反应30~60min，反应完成后，加入剩余所述基础油，降温至70-90℃，然后加入高温热稳定改善剂和抗氧剂，研磨得到复合钛磺酸钙润滑脂。

5.根据权利要求4所述的复合钛磺酸钙润滑脂的制备方法，其特征在于：所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种的组合，所述溶剂与所述脂肪酸和低分子酸的总质量的质量比为0.1~0.5。

6.根据权利要求4所述的复合钛磺酸钙润滑脂的制备方法，其特征在于：所述转相剂为磷酸、冰乙酸、重烷基苯磺酸、甲醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求4所述的复合钛磺酸钙润滑脂的制备方法，其特征在于：所述溶剂在步骤（2）的升温过程中挥发去除，所述蒸馏水、转相剂在步骤（4）的升温过程中挥发去除。