CN104342243B - 一种复合钛基润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合钛基润滑脂及其制备方法，以质量百分含量计，所述复合钛基润滑脂包括下列配方组分：基础油80~90%；复合钛皂稠化剂7~14%；结构改善剂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，提高了复合钛皂的稠化能力，降低了生产成本，同时一步法反应体系操作简单，重现性高，产品质量稳定性好。本发明的复合钛基润滑脂具有优异的机械安定性和氧化安定性，特别是抗水性能非常好。

Description

一种复合钛基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基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。

有关复合钛基润滑脂的中国专利有CN103160369A、CN101307269A、CN103113969A、CN101117605A，美国专利有US5387351。

其中CN103160369A公开是一种自修复复合钛基润滑脂及其制备方法，其特征在于添加了自修复添加剂，使润滑脂具有修复磨损零件表面，延长使用寿命的功能，其描述的制备方法是分两步反应生产复合钛皂且未对反应时间详细阐述。CN101307269A公开的是以复合钛皂制备的低噪音润滑脂，其特征在于通过合适的配方工艺，制备的复合钛基润滑脂解决了现有润滑脂使轴承振动速度不稳定，存在杂音的现象，但其描述的工艺条件非常宽泛，没有表明其特性是如何控制的。CN103113969A公开的是微纳米颗粒改性复合钛基润滑脂，其制备方法采用二步法反应，反应时间长达1.5小时以上。CN101117605A公开的复合钛基润滑脂机械安定性和极压抗磨性突出，其制备方法也采用二步法，且反应时间较长。US5387351公开的是复合钛基润滑脂与制备方法，其描述的制备方法采用一步法反应，但其反应时间长达3-10小时，工业生产成本很高，上述复合钛基润滑脂的研究主要集中在通过添加剂改善其性能表现，描述的制备方法采用二步法，且反应时间较长。

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，提供一种综合性能优异、抗水性能突出的复合钛基润滑脂及其制备方法，该制备方法反应时间短、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：

一种复合钛基润滑脂，以质量百分含量计，所述复合钛基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生成的稠化剂；

所述结构改善剂为气相二氧化硅、乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、氢化苯乙烯嵌段共聚物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、己二酸中的一种或多种的组合。

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。

一种上述复合钛基润滑脂的制备方法，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)继续升温升至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℃，然后加入结构改善剂和抗氧剂，研磨得到复合钛基润滑脂。

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。

步骤(3)的升温速率为0.5～1.5℃/min。

所述溶剂在步骤(2)的升温过程中挥发去除，所述蒸馏水在步骤(3)的升温过程中挥发去除。

由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，提高了复合钛皂的稠化能力，降低了生产成本，同时一步法反应体系操作简单，重现性高，产品质量稳定性好。

本发明的复合钛基润滑脂具有优异的机械安定性和氧化安定性，特别是抗水性能非常好。

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300g150BS油、45g三羟甲基丙烷酯、10g异丙醇、40g硬脂酸、11.7g对苯二甲酸加入釜中，加热至65℃，然后将20g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℃(此升温过程中，异丙醇挥发去除)，加入2g蒸馏水，保温搅拌20min，然后以1℃/min的速率加热至180℃(此升温过程中，蒸馏水挥发去除)，保温搅拌30min，然后停止加热，加入80g冷150BS油，待温度降至90℃，加入16g氢化苯乙烯嵌段共聚物和6g液态二苯胺，然后经三辊研磨机研磨三遍即得复合钛基润滑脂成品，其性能如表1所示。

实施例2

将295g600SN油、40g季戊四醇酯、20g乙酸丁酯、36g硬脂酸、4g十二羟基硬脂酸、9.7g水杨酸加入釜中，加热至80℃，将20g钛酸四异丙酯缓慢加热，保温反应20min，保温结束后，缓慢加热使温度上升至105℃(此升温过程中，乙酸丁酯挥发去除)，加入2g蒸馏水，保温搅拌20min，然后以1.5℃/min的速率加热至190℃(此升温过程中，蒸馏水挥发去除)，保温搅拌30min，然后停止加热，加入80g冷600SN油，待温度降至90℃，加入10g乙丙共聚物和5g液态二苯胺，然后经三辊研磨机研磨三遍即得复合钛基润滑脂成品，其性能如表1所示。

实施例3

将360g600SN油、80g季戊四醇酯、20g乙酸丁酯、40g硬脂酸、9.7g水杨酸加入釜中，加热至75℃，将35g钛酸四异丙酯缓慢加入，保温反应30min，保温结束后，缓慢加热使温度上升至105℃(此升温过程中，乙酸丁酯挥发去除)，加入5g蒸馏水，保温搅拌30min后，然后以1.5℃/min的速率加热至190℃(此升温过程中，蒸馏水挥发去除)，保温搅拌30min，然后停止加热，加入80g冷600SN油，待温度降至90℃，加入15g聚甲基丙烯酸甲酯、4g液态二苯胺和2.5g高分子液态酚，然后经三辊研磨机研磨三遍即得复合钛基润滑脂成品，其性能如表1所示。

实施例4

将340g150BS油、60g磷酸酯、25g异丙醇、36g硬脂酸、4g十二羟基硬脂酸、10.8g对苯二甲酸加入釜中，加热至70℃，将30g钛酸四异丙酯缓慢加入，保温反应30min，保温结束后，缓慢加热使温度上升至100℃(此升温过程中，异丙醇挥发去除)，加入3g蒸馏水，保温搅拌30min后，继续以1℃/min的速率加热至180℃(此升温过程中，蒸馏水挥发去除)，保温搅拌30min，然后停止加热，加入80g冷150BS油，待温度降至90℃，加入12g氢化苯乙烯嵌段共聚物、5g液态二苯胺和2.5g高分子液态酚，然后经三辊研磨机研磨三遍即得复合钛基润滑脂成品，其性能如表1所示。

对比例

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。

表1

从表1可以看出，本发明制备的复合钛基润滑脂在相同皂含量条件下，皂的稠化能力更好(实施例1～4的工作锥入度较对比例小的多，且皂份要少，即制备相同稠度的润滑脂，实施例1～4所需复合钛皂的质量要少于对比例)，说明通过引入溶剂，提高了皂反应的生成速率，减少了反应时间，提高了稠化能力，降低了生产成本。同时，本发明的延长工作锥入度差值和不加水滚筒安定性差值均小于对比例，说明本发明制备的润滑脂较对比例具有更好的机械安定性，这与皂纤维结构(即皂反应程度)关系很大，水淋流失量和加水20％滚筒安定性差值均小于对比例，表明本发明制备的复合钛基润滑脂的抗水性优于现有技术。

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 (8)

1.一种复合钛基润滑脂，其特征在于：以质量百分含量计，所述复合钛基润滑脂包括下列配方组分：

基础油 80~90 %；

复合钛皂稠化剂 7~14 %；

结构改善剂 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；

所述复合钛皂稠化剂为脂肪酸、低分子酸和钛酸四异丙酯经酯化和皂化反应生成的稠化剂；

所述结构改善剂为气相二氧化硅、乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、氢化苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种的组合；

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、己二酸中的一种或多种的组合。

2.根据权利要求1所述的复合钛基润滑脂，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。

3.根据权利要求1所述的复合钛基润滑脂，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基润滑脂的制备方法，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）继续升温升至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℃，然后加入结构改善剂和抗氧剂，研磨得到复合钛基润滑脂。

5.根据权利要求4所述的复合钛基润滑脂的制备方法，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。

6.根据权利要求4所述的复合钛基润滑脂的制备方法，其特征在于：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。

7.根据权利要求4所述的复合钛基润滑脂的制备方法，其特征在于：步骤（3）的升温速率为0.5~1.5℃/min。

8.根据权利要求4所述的复合钛基润滑脂的制备方法，其特征在于：所述溶剂在步骤（2）的升温过程中挥发去除，所述蒸馏水在步骤（3）的升温过程中挥发去除。