CN104450116B - 一种磺酸钙‑环烷酸钙基八聚脲润滑脂及其制备方法 - Google Patents
一种磺酸钙‑环烷酸钙基八聚脲润滑脂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种磺酸钙‑环烷酸钙基八聚脲润滑脂，其特征在于，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：10‑70重量%的非牛顿体磺酸钙‑环烷酸钙；0.5‑30重量%的聚脲化合物；10‑80重量%的基础油，其中，所述聚脲化合物是八聚脲化合物。本发明还公开了磺酸钙‑环烷酸钙基八聚脲润滑脂的制备方法及其制备的磺酸钙‑环烷酸钙基八聚脲润滑脂。本发明的磺酸钙‑环烷酸钙基八聚脲润滑脂，具有优良的防腐蚀性和耐高温性，而且还具有优于磺酸钙基八聚脲润滑脂的机械安定性、抗水性和粘附性、抗盐雾性、胶体安定性、极压抗磨性等性能，具有更长的润滑寿命。本发明的润滑脂的制备工艺简单、环保，成本低，产品质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及润滑脂，具体地，涉及一种磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂及其制备方法。
背景技术
磺酸钙被用作润滑油的清净剂和防锈剂已有几十年的历史，广泛用于内燃机润滑油的添加剂，其技术发展主要是使其高碱化，就是把碳酸钙用具有表面活性的烷基苯磺酸钙或烷基羧酸钙来分散到稀释油里成为一种胶体分散体系。高碱值磺酸钙根据生产方式不同可分为石油磺酸钙和合成磺酸钙。石油磺酸钙是用发烟硫酸或SO3磺化矿物润滑油生产白油时的副产物石油磺酸，经与Ca(OH)2反应、碳酸化等高碱化技术而得；合成磺酸钙是用发烟硫酸或SO3磺化合成的烷基苯，生成的烷基苯磺酸经与Ca(OH)2反应、碳酸化等高碱化技术而得。
高碱值环烷酸钙具有较好的清净分散性，良好的酸中和能力和优异的扩散性，可以被用作润滑油的清净剂，广泛用于内燃机润滑油的添加剂，其技术发展主要是使其高碱化，就是把碳酸钙用具有表面活性的环酸钙来分散到稀释油里成为一种胶体分散体系。高碱值环烷酸钙多是从原油蒸馏得到的馏分油中提取的酸性组分，经与Ca(OH)2反应、碳酸化等高碱化技术而得，有关制备的相关专利有CN1465560等。
利用高碱值磺酸钙为原料生产润滑脂，因其具有优异的高低温性能、机械安定性、胶体安定性、氧化安定性、抗水性、防腐蚀性和防锈抗磨性，自投入市场以来，引起国内外润滑脂行业的广泛关注，然而，尽管高碱值磺酸钙基润滑脂具有十分优异的综合性能，但其生产原料高碱值磺酸钙的高昂价格和本身复杂的制备工艺导致其没有被迅速推广，同时，随着人们对环境保护的要求越来越高，高碱值磺酸钙生产过程中必经的磺化过程对环境的污染也日益受到人们的关注。找到一种性能和高碱值磺酸钙基润滑脂类似但又可减轻上述问题的润滑脂成为人们目前面临的一大问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种性能和高碱值磺酸钙基润滑脂类似，成本低，制备工艺简单、环保的润滑脂及其制备方法。
本发明的发明人在研究中发现，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：10-70重量%的非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙；0.5-30重量%的聚脲化合物；10-80重量%的基础油，其中，所述聚脲化合物是八聚脲化合物。该润滑脂的性能和高碱值磺酸钙基润滑脂类似，且成本低，制备工艺简单、环保。
因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种环烷酸钙基八聚脲润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：10-70重量%的非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙；0.5-30重量%的聚脲化合物；10-80重量%的基础油，其中，所述聚脲化合物是八聚脲化合物。
优选地，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：20-65重量%的非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙；1-20重量%的四聚脲化合物；20-70重量%的基础油。
第二方面，本发明提供了如上所述的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂的制备方法，该方法包括：将非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙、八聚脲化合物和部分基础油混合均匀，在180-230℃恒温炼制，加入余量基础油，加入必要的添加剂，得到成品。
第三方面，本发明提供了一种磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂的制备方法，该方法包括：
（1）将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙和部分基础油混合加热，加入转化剂，升温待物料变稠，进一步升温脱水；
（2）在步骤（1）所得产物中加入部分基础油和二异氰酸酯，然后依次加入二胺、二胺和单胺进行反应；
（3）将步骤（2）所得产物升温到180-230℃恒温炼制，加入余量基础油，加入必要的添加剂，得到成品。
第四方面，本发明提供了由如上所述的方法制得的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
本发明的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不仅与磺酸钙基八聚脲润滑脂一样，具有优良的防腐蚀性和耐高温性，而且还具有优于磺酸钙基八聚脲润滑脂的机械安定性、抗水性和粘附性、抗盐雾性、胶体安定性、极压抗磨性等性能，具有更长的润滑寿命。本发明的润滑脂的制备工艺简单、环保，成本低，产品质量稳定。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为实施例2制备的润滑脂的红外谱图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，这种润滑脂采用了石油磺酸钙和/或合成磺酸钙，以及石油环烷酸钙和/或合成环烷酸钙为原料，同时含有异氰酸酯和胺反应产生的八聚脲化合物。
本发明还提供了上述润滑脂的制备方法。
一方面，本发明提供了一种磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：10-70重量%的非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙；0.5-30重量%的聚脲化合物；10-80重量%的基础油，其中，所述聚脲化合物是八聚脲化合物。
优选地，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：20-65重量%的非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙；1-20重量%的四聚脲化合物；20-70重量%的基础油。
所述非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙在红外谱图873cm-1-886cm-1处出现晶型碳酸钙特征吸收峰，总碱值为250mgKOH/g-450mgKOH/g，优选为300mgKOH/g-400mgKOH/g。所述非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙是由牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙通过转化剂转化得到。而牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙中含有无定型碳酸钙，在红外谱图860cm-1-865cm-1处出现无定型碳酸钙特征吸收峰。所述牛顿体磺酸钙是石油磺酸钙和/或合成磺酸钙，其总碱值为250mgKOH/g-450mgKOH/g，优选为300mgKOH/g-400mgKOH/g；所述牛顿体环烷酸钙是石油环烷酸钙和/或合成环烷酸钙，其总碱值为250mgKOH/g-450mgKOH/g，优选为300mgKOH/g-400mgKOH/g。非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙的碱值为牛顿体磺酸钙的碱值与牛顿体环烷酸钙的碱值的重量加权平均值。
本发明中，所述八聚脲化合物优选具有以下结构：
其中，R1可以是烷基、环烷基或芳基，烷基或环烷基的碳数可以为8-24，优选10-18，芳基可以是苯基或取代的苯基，优选苯基或C1-C3烷基或卤素取代的苯基。
其中，R2可以是亚烷基或亚芳基，亚烷基的碳数可以为2-12，优选2-8，亚芳基可以是亚苯基或亚联苯基。
其中，R3可以是亚芳基、亚烷基或亚环烷基，亚芳基、亚烷基或亚环烷基的碳数可以为6-30，优选6-20，R3更优选为 中的至少一种。
上述八聚脲化合物可以采用本领域技术人员所能想到的各种方法获得，例如可以按照CN103060068A记载的方法制备得到。
所述润滑油基础油可以是矿物油、合成油、植物油或它们的混合物，100℃运动黏度为4-150mm2/s，优选为10-60mm2/s。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。
本发明润滑脂中还可以含有各种添加剂，如抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂等等。其中，抗氧剂优选芳胺类抗氧剂，占润滑脂总重量的0.01-5%，优选0.1-2.5%，可以是二苯胺、苯基-α-萘胺和二异辛基二苯胺中的至少一种，优选二异辛基二苯胺。极压抗磨剂占润滑脂总重量的0.5-12%，优选0.8-8%，可以是二硫代二烷基磷酸锌、二硫代二烷基氨基甲酸钼、二硫代二烷基氨基甲酸铅、三苯基硫代磷酸酯、有机钼络合物、硫化烯烃、二硫化钼、聚四氟乙烯、硫代磷酸钼、氯化石蜡、二丁基二硫代氨基甲酸锑、二硫化钨、二硫化硒、氟化石墨、碳酸钙和氧化锌中的至少一种；防锈剂占润滑脂总重量的0.01-4.5%，优选0.1-2%，可以是石油磺酸钡、石油磺酸钠、苯骈噻唑、苯骈三氮唑、环烷酸锌和烯基丁二酸中的至少一种。
第二方面，本发明提供了如上所述的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂的制备方法，该方法包括：将非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙、八聚脲化合物和部分基础油混合均匀，在180-230℃恒温炼制，加入余量基础油，加入必要的添加剂，得到成品。
本发明中，对于非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙、八聚脲化合物和基础油如上所述，在此不再赘述。
本领域技术人员应该理解的是，部分基础油的量与余量基础油的量之和即为所用的基础油的总量，本发明中，部分基础油与余量基础油的重量比优选为1：0.1-5。
对于非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙，可以由牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙通过转化剂转化得到，例如，将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙、基础油混合加热到50-80℃，加入所需的转化剂进行反应，所有转化剂加完后，在80-100℃恒温60-90分钟，然后升温至100-120℃脱水。
第三方面，本发明提供了一种磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂的制备方法，包括：
（1）将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙和部分基础油混合加热，加入转化剂，升温待物料变稠，进一步升温脱水；
（2）在步骤（1）所得产物中加入部分基础油和二异氰酸酯，然后依次加入二胺、二胺和单胺进行反应；
（3）将步骤（2）反应所得混合物升温到180-230℃恒温炼制，加入余量基础油，加入必要的添加剂，得到成品。
步骤（1）中，将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙、部分基础油混合加热到50-80℃，加入所需的转化剂进行反应，所有转化剂加完后，在80-100℃恒温60-90分钟，然后升温至100-120℃脱水。
本发明中，对于牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙的重量比无特殊要求，优选为1：0.25-4。牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙的总重量与部分基础油的重量比优选为1：0.1-3。
所述牛顿体磺酸钙是石油磺酸钙和/或合成磺酸钙，其总碱值为250mgKOH/g-450mgKOH/g，优选为300mgKOH/g-400mgKOH/g；所述牛顿体环烷酸钙是石油环烷酸钙和/或合成环烷酸钙，其总碱值为250mgKOH/g-450mgKOH/g，优选为300mgKOH/g-400mgKOH/g。
所述转化剂优选选自脂肪醇、脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、脂肪胺、醚、碳酸钙、硼酸、膦酸、二氧化碳、苯酚、芳香醇、芳香胺、环烷酸、C8-C20烷基苯磺酸和水中的至少一种；更优选选自C1-C5的脂肪醇、C1-C5的脂肪酸、C1-C5的脂肪酮、C1-C5的脂肪醛、C1-C5的脂肪胺、C1-C5的醚、硼酸、C1-C10的烷基膦酸、C2-C16的二烷基膦酸、C6-C20的芳基膦酸、C12-C24的二芳基膦酸、C7-C20的芳香醇、C7-C20的芳香胺、C8-C20烷基苯磺酸和水中的至少一种；更进一步优选选自十二烷基苯磺酸、环烷酸、甲醇、异丙醇、丁醇、硼酸、醋酸和水中的至少一种。转化剂的加入量优选为牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙总重量的2-30%，更优选为牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙总重量的6-22%。
本发明中，脂肪醇包括直链、支链及环状的脂肪醇，脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、脂肪胺同理。
步骤（2）中，在步骤（1）所得产物中加入部分基础油和二异氰酸酯，然后依次加入二胺、二胺和单胺进行反应，即是在步骤（1）所得产物中制备八聚脲化合物。
制备八聚脲化合物的方法无特殊要求，可以采用本领域常用的各种方法。例如，在本发明中，可以在步骤（1）的产物中加入部分基础油和二异氰酸酯，加入二胺，搅拌2-8分钟，再次加入二胺，搅拌2-8分钟，再加入单胺，搅拌2-8分钟，各次所加的二异氰酸酯、二胺、二胺与单胺的摩尔比为4:2:1:2。
本发明步骤（2）中，两次加入的二胺可以相同也可以不同，为了操作方便，优选两次加入的二胺相同。
所述二异氰酸酯结构为OCN-R3-NCO，R3可以是碳数为6-30，优选6-20的亚芳基、亚烷基或亚环烷基，优选 等。例如所述二异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯(TDI)，甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)，1,6-亚己基二异氰酸酯(HDI)，二环己基甲基二异氰酸酯（HMDI）和间苯二甲基二异氰酸酯（XDI）等中的至少一种。
所述单胺可以是脂肪胺、脂环胺或芳胺，结构式为R1-NH2、R1’-NH2，其中的R1、R1’可以是烷基、环烷基或芳基，烷基或环烷基的碳数可以为8-24，优选10-18，芳基可以是苯基或取代的苯基，优选苯基或C1-C3烷基或卤素取代的苯基。优选的单胺可以是选自苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、对甲苯胺的芳胺，和/或选自十二胺、十四胺、十六胺、十八胺的脂肪胺。
所述二胺可以是脂肪胺或芳胺，结构式为NH2-R2-NH2，其中的R2可以是亚烷基或亚芳基，亚烷基的碳数可以为2-12，优选2-8，亚芳基可以是亚苯基或亚联苯基。优选的二胺可以是选自对苯二胺、邻苯二胺、4,4’-联苯二胺的芳香胺和/或选自乙二胺、丙二胺、1,6-己二胺的直链脂肪胺。
步骤（3）中，先在100-120℃恒温10-20分钟，最后升温到180-230℃恒温5-20分钟；加入余量基础油，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。
本发明中，步骤（1）中所用基础油与步骤（2）中所用基础油与步骤（3）中所用基础油的重量比优选为1：0.1-5：0.1-5。
第四方面，本发明还提供了由本发明第三方面提供的制备方法制得的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
与由第二方面提供的制备方法制得的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂相比，第三方面提供的制备方法制得的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂具有更好的机械安定性、抗水性和粘附性、胶体安定性，且具有更长的润滑寿命。
实施例
以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。
在以下实施例和对比例中：
非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙%=（超高碱值或高碱值磺酸钙原料重量+超高碱值或高碱值环烷酸钙原料重量+转化剂总重量）/润滑脂总重量×100%。转化剂均计入非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙的含量中。
超高碱值和高碱值环烷酸钙原料购自新疆蓝德精细石油化工股份有限公司，也可以按照CN101885677A公开的方法制备。
超高碱值和高碱值磺酸钙原料购自锦州惠发天合化学有限公司。
环烷酸购自锦州铁臣石油化工有限责任公司。
实施例1
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：超高碱值磺酸钙（总碱值为400mgKOH/g，24kg）；超高碱值环烷酸钙（总碱值为400mgKOH/g，6kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，30kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.69kg）；乙二胺（0.23kg）；MDI（1.28kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，18kg）。
在一个容积为160L且带有加热、搅拌、循环、冷却的常压反应釜中加入24kg总碱值为400mgKOH/g的超高碱值磺酸钙、6kg总碱值为400mgKOH/g的超高碱值环烷酸钙和30kg的HVI150BS润滑基础油，搅拌，加热升温到50℃，恒温10分钟；加入2.8kg环烷酸，温度控制在50℃左右，搅拌10分钟；加入2.8kg浓度为20重量%的醋酸水溶液，搅拌10分钟；加入16.24kg浓度为14.3重量%的硼酸水溶液，搅拌10分钟，升温到80℃，恒温90分钟，物料变稠；搅拌下升温到120℃，保持30分钟，脱水；加入2kg的HVI500SN润滑基础油和1.28kg MDI，搅拌4分钟，快速搅拌下加入0.15kg乙二胺，搅拌4分钟，快速搅拌下再次加入0.08kg乙二胺，搅拌4分钟，加入0.69kg十八胺搅拌4分钟，依次所加的MDI、乙二胺、乙二胺与十八胺的摩尔比为4:2:1:2，120℃恒温20分钟，最后升温到200℃恒温10分钟。然后，冷却到160℃，加入剩余的HVI500SN润滑基础油；待温度冷却到110℃，循环过滤、均化、脱气得到成品。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
实施例2
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：超高碱值磺酸钙（总碱值为400mgKOH/g，24kg）；超高碱值环烷酸钙（总碱值为400mgKOH/g，6kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，30kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.69kg）；乙二胺（0.23kg）；MDI（1.28kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，18kg）。
在一个容积为160L且带有加热、搅拌、循环、冷却的常压反应釜中加入24kg总碱值为400mgKOH/g的超高碱值磺酸钙、6kg总碱值为400mgKOH/g的超高碱值环烷酸钙和30kg的HVI150BS润滑基础油，搅拌，加热升温到50℃，恒温10分钟；加入2.8kg环烷酸，温度控制在50℃左右，搅拌10分钟；加入2.8kg浓度为20重量%的醋酸水溶液，搅拌10分钟；加入16.24kg浓度为14.3重量%的硼酸水溶液，搅拌10分钟，升温到80℃，恒温90分钟，物料变稠；搅拌下升温到120℃，保持30分钟，脱水。
在另一个容积为20L且带有加热、搅拌、循环、冷却的常压反应釜中加入2kg的HVI500SN润滑基础油和1.28kg MDI，搅拌4分钟，快速搅拌下加入0.15kg乙二胺，搅拌4分钟，快速搅拌下再次加入0.08kg乙二胺，搅拌4分钟，加入0.69kg十八胺搅拌4分钟，依次所加的MDI、乙二胺、乙二胺与十八胺的摩尔比为4:2:1:2，120℃恒温20分钟，得到八聚脲。
将所得八聚脲全部打入上一个釜中，搅拌均匀，最后升温到200℃恒温10分钟。然后，冷却到160℃，加入剩余的HVI500SN润滑基础油；待温度冷却到110℃，循环过滤、均化、脱气得到成品。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
组分中含有的八聚脲分子结构式为：
实施例3
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：超高碱值磺酸钙（总碱值为400mgKOH/g，24kg）；高碱值环烷酸钙（总碱值为320mgKOH/g，6kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，10kg）；十二烷基苯磺酸（2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；月桂胺（0.52kg）；乙二胺（0.26kg）；MDI（1.42kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，38kg）。
在一个容积为160L且带有加热、搅拌、循环、冷却的常压反应釜中加入24kg总碱值为400mgKOH/g的超高碱值磺酸钙、6kg总碱值为320mgKOH/g的超高碱值环烷酸钙和10kg的HVI150BS润滑基础油，搅拌，加热升温到80℃，恒温10分钟；加入2.8kg十二烷基苯磺酸，温度控制在80℃左右，搅拌10分钟；加入2.8kg浓度为20重量%的醋酸水溶液，搅拌10分钟；加入16.24kg浓度为14.3重量%的硼酸水溶液，搅拌10分钟，升温到90℃，恒温60分钟，物料变稠；搅拌下升温到100℃，保持60分钟，脱水；加入2kg的HVI500SN润滑基础油和1.42kg MDI，搅拌8分钟，快速搅拌下加入0.18kg乙二胺，搅拌8分钟，快速搅拌下再次加入0.08kg乙二胺，搅拌8分钟，加入0.52kg月桂胺，搅拌8分钟，依次所加的MDI、乙二胺、乙二胺与月桂胺的摩尔比为4:2:1:2，100℃恒温10分钟，最后升温到230℃恒温5分钟。然后，加入剩余的HVI500SN润滑基础油；待温度冷却到120℃，循环过滤、均化、脱气得到成品。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
实施例4
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：高碱值磺酸钙（总碱值为320mgKOH/g，24kg）；超高碱值环烷酸钙（总碱值为400mgKOH/g，6kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，25kg）；正丁醇（2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.84kg）；乙二胺（0.28kg）；TDI（1.08kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，23kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，磺酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值磺酸钙；同时以正丁醇代替环烷酸；以TDI代替MDI；各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙39.6重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油57.8重量%。
实施例5
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：高碱值磺酸钙（总碱值为320mgKOH/g，24kg）；高碱值环烷酸钙（总碱值为320mgKOH/g，6kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，15kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.69kg）；乙二胺（0.23kg）；MDI（1.28kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，7kg）；对,对′-二异辛基二苯胺（0.4kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，磺酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值磺酸钙，环烷酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值环烷酸钙；并且待温度冷却到110℃，加入0.4kg的对,对′-二异辛基二苯胺，搅拌10分钟，然后循环过滤、均化、脱气得到成品；各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙59.2重量%；八聚脲3.6重量%；润滑基础油36.5重量%；对,对′-二异辛基二苯胺0.7重量%。
实施例6
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：超高碱值磺酸钙（总碱值为400mgKOH/g，6kg）；超高碱值环烷酸钙（总碱值为400mgKOH/g，24kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，25kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（2.07kg）；乙二胺（0.69kg）；MDI（3.84kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，18.6kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.8重量%；八聚脲7.8重量%；润滑基础油50.4重量%。
实施例7
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：超高碱值磺酸钙（总碱值为400mgKOH/g，6kg）；高碱值环烷酸钙（总碱值为320mgKOH/g，24kg）；全合成油聚α-烯烃油PAO40（100℃运动粘度为41mm2/s，25kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.69kg；乙二胺（0.23kg）；MDI（1.28kg）；全合成油聚α-烯烃油PAO10（100℃运动粘度为11mm2/s，23kg）；二硫代二烷基磷酸锌（2kg），二烷基二硫代氨基甲酸钼（1kg），二硫化钨（2kg），二硒化钨（2kg），对,对′-二异辛基二苯胺（0.2kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，环烷酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值环烷酸钙；使用全合成油聚α-烯烃油PAO40和PAO10分别代替HVI150BS和HVI500SN；并且待温度冷却到110℃，加入2kg的二硫代二烷基磷酸锌，搅拌10分钟，加入1kg的二烷基二硫代氨基甲酸钼，搅拌10分钟，加入2kg的二硫化钨，搅拌10分钟，加入2kg的二硒化钨，搅拌10分钟，加入0.2kg的对,对′-二异辛基二苯胺，搅拌10分钟，然后循环过滤、均化、脱气得到成品；各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙38.3重量%；八聚脲2.4重量%；润滑基础油51.6重量%；二硫代二烷基磷酸锌2.2重量%；二烷基二硫代氨基甲酸钼1.1重量%；二硫化钨2.1重量%；二硒化钨2.1重量%；对对-二异辛基二苯胺0.2重量%。
实施例8
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：高碱值磺酸钙（总碱值为320mgKOH/g，6kg）；超高碱值环烷酸钙（总碱值为400mgKOH/g，24kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，25kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.69kg）；乙二胺（0.23kg）；MDI（1.28kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，23kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，磺酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值磺酸钙；各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
实施例9
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：高碱值磺酸钙（总碱值为320mgKOH/g，6kg）；高碱值环烷酸钙（总碱值为320mgKOH/g，24kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，25kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.69kg）；乙二胺（0.23kg）；MDI（1.28kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，23kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，磺酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值磺酸钙，环烷酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值环烷酸钙；各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
实施例10
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：超高碱值磺酸钙（总碱值为400mgKOH/g，15kg）；超高碱值环烷酸钙（总碱值为400mgKOH/g，15kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，25kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.78kg）；1,6-己二胺（0.34kg）；MDI（1.08kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，23kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，用1,6-己二胺代替乙二胺；各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
实施例11
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：高碱值磺酸钙（总碱值为320mgKOH/g，15kg）；高碱值环烷酸钙（总碱值为320mgKOH/g，15kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，25kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.79kg）；对苯二胺（0.32kg）；MDI（1.10kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，23kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，磺酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值磺酸钙，环烷酸钙使用总碱值为320mgKOH/g的高碱值环烷酸钙；用对苯二胺代替乙二胺；各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
实施例12
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
原料组分：高碱值磺酸钙（总碱值为360mgKOH/g，15kg）；高碱值环烷酸钙（总碱值为360mgKOH/g，15kg）；HVI150BS润滑基础油（100℃运动粘度为31mm2/s，25kg）；环烷酸（总酸值为180mgKOH/g，2.8kg）；正丁醇（1kg）；醋酸（0.56kg）；硼酸（2.32kg）；十八胺（0.69kg）；乙二胺（0.23kg）；MDI（1.28kg）；HVI500SN润滑基础油（100℃运动粘度为11mm2/s，23kg）。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，磺酸钙使用总碱值为360mgKOH/g的高碱值磺酸钙，环烷酸钙使用总碱值为360mgKOH/g的高碱值环烷酸钙；转化剂增加了正丁醇，在加入环烷酸后加入；各成分的用量如上。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
实施例13
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，将环烷酸替换为苯酚，将醋酸替换为丁酸，将硼酸替换为丙酮。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
实施例14
本实施例用于说明本发明制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂。
按照实施例1的方法制备磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，将环烷酸替换为甲酮，将醋酸水溶液替换为乙醚，将硼酸水溶液替换为乙胺。检验结果见表1。
本实施例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
对比例1
按实施例1的方法制备高碱值磺酸钙基八聚脲润滑脂，不同的是，超高碱值环烷酸钙用总碱值为400mg KOH/g的超高碱值磺酸钙代替，得到的润滑脂成品各性能数据见表1。
本对比例得到的润滑脂中，以润滑脂重量为基准，组成为：非牛顿体磺酸钙41.5重量%；八聚脲2.6重量%；润滑基础油55.9重量%。
表1各润滑脂样品性能数据
各指标测试方法：滴点：GB/T3498；工作锥入度和延长工作锥入度：GB/T269；腐蚀：GB/T7326；
防腐蚀性：GB/T5018；水淋流失量：SH/T0109；盐雾试验：SH/T0081；抗水喷雾：SH/T0643；钢网分油：SH/T0324；四球机试验：SH/T0202；轴承润滑寿命：ASTM D3336。
表1（续）各润滑脂样品性能数据
各指标测试方法：滴点：GB/T3498；工作锥入度和延长工作锥入度：GB/T269；腐蚀：GB/T7326；
防腐蚀性：GB/T5018；水淋流失量：SH/T0109；盐雾试验：SH/T0081；抗水喷雾：SH/T0643；钢网分油：SH/T0324；四球机试验：SH/T0202；轴承润滑寿命：ASTM D3336。
将实施例1与对比例1进行比较可以看出，本发明的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂的延长工作锥入度与工作锥入度的差值小于磺酸钙基八聚脲润滑脂，水淋流失量远小于磺酸钙基八聚脲润滑脂，盐雾试验优于磺酸钙基八聚脲润滑脂，抗水喷雾值小于磺酸钙基八聚脲润滑脂，钢网分油值远小于磺酸钙基八聚脲润滑脂，四球机试验值大于磺酸钙基八聚脲润滑脂，轴承润滑寿命大于磺酸钙基八聚脲润滑脂，说明本发明的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂的机械安定性、抗水性和粘附性、抗盐雾性、胶体安定性、极压抗磨性、润滑寿命均优于磺酸钙基八聚脲润滑脂，且本发明的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂与磺酸钙基八聚脲润滑脂一样具有优良的防腐蚀性和耐高温性等性能。
将实施例1与实施例2进行比较可以看出，原位制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，具有更好的机械安定性、抗水性和粘附性、胶体安定性，且具有更长的润滑寿命；将实施例1分别与实施例13和实施例14进行比较可以看出，转化剂选自十二烷基苯磺酸、环烷酸、甲醇、丁醇、异丙醇、硼酸、醋酸和水中的至少一种，制备的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，具有更好的机械安定性、抗水性和粘附性、胶体安定性。
从图1可以看出，实施例2制备的润滑脂在873cm-1-886cm-1处出现晶型碳酸钙特征吸收峰。同时，在3300cm-1-3323cm-1处的峰为八聚脲分子中-NH-的伸缩振动吸收峰。
本发明的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，不仅与磺酸钙基八聚脲润滑脂一样，具有优良的防腐蚀性和耐高温性，而且还具有优于磺酸钙基八聚脲润滑脂的机械安定性、抗水性和粘附性、抗盐雾性、胶体安定性、极压抗磨性等性能，具有更长的润滑寿命。本发明的润滑脂的制备工艺简单、环保，成本低，产品质量稳定。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (20)
1.一种磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂，其特征在于，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：10-70重量％的非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙；0.5-30重量％的聚脲化合物；10-80重量％的基础油，其中，所述聚脲化合物是八聚脲化合物，所述非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙在红外谱图873cm-1-886cm-1处出现晶型碳酸钙特征吸收峰。
2.根据权利要求1所述的润滑脂，其中，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：20-65重量％的非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙；1-20重量％的八聚脲化合物；20-70重量％的基础油。
3.根据权利要求1或2所述的润滑脂，其中，所述非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙是由牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙转化得到的，所述非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙的总碱值为250-450mgKOH/g。
4.根据权利要求1或2所述的润滑脂，其中，所述八聚脲化合物具有以下结构：
其中，R1是烷基、环烷基或芳基，R2是亚烷基或亚芳基，R3是亚芳基、亚烷基或亚环烷基。
5.根据权利要求4所述的润滑脂，其中，R1是苯基或取代的苯基，或碳数为8-24的烷基或环烷基；R2是亚苯基或亚联苯基或碳数为2-12的亚烷基；R3是碳数为6-30的亚芳基、亚烷基或亚环烷基。
6.根据权利要求5所述的润滑脂，其中，R1是苯基、C1-C3烷基或卤素取代的苯基，或碳数为10-18的烷基或环烷基，R2是亚苯基或亚联苯基，或碳数为2-8的亚烷基；R3选自 和-(CH2)6-中的至少一种。
7.权利要求1-6中任意一项所述的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于，该方法包括：将非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙、八聚脲化合物和部分基础油混合均匀，在180-230℃恒温炼制，加入余量基础油，加入必要的添加剂，得到成品。
8.权利要求1-6中任意一项所述的磺酸钙-环烷酸钙基八聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙和部分基础油混合加热，加入转化剂，升温待物料变稠，进一步升温脱水；
(2)在步骤(1)所得产物中加入部分基础油和二异氰酸酯，然后依次加入二胺、二胺和单胺进行反应；
(3)将步骤(2)所得产物升温到180-230℃恒温炼制，加入余量基础油，加入必要的添加剂，得到成品。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤(1)中，将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙、部分基础油混合加热到50-80℃，加入所需的转化剂进行反应，所有转化剂加完后，在80-100℃恒温60-90分钟，然后升温至100-120℃脱水。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤(2)中，在步骤(1)的产物中加入部分基础油和二异氰酸酯，加入二胺，搅拌2-8分钟，再次加入二胺，搅拌2-8分钟，再加入单胺，搅拌2-8分钟，各次所加的二异氰酸酯、二胺、二胺与单胺的摩尔比为4:2:1:2。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤(3)中，先在100-120℃恒温10-20分钟，最后升温到180-230℃恒温5-20分钟；加入余量基础油，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。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述牛顿体磺酸钙是石油磺酸钙和/或合成磺酸钙，所述牛顿体磺酸钙的总碱值为250-450mgKOH/g；所述牛顿体环烷酸钙是石油环烷酸钙和/或合成环烷酸钙，所述牛顿体环烷酸钙的总碱值为250-450mgKOH/g。
13.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述转化剂选自脂肪醇、脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、脂肪胺、醚、碳酸钙、硼酸、膦酸、二氧化碳、苯酚、芳香醇、芳香胺、环烷酸、C8-C20烷基苯磺酸和水中的至少一种，转化剂的加入量为牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙总重量的2-30％。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其中，所述转化剂选自十二烷基苯磺酸、环烷酸、甲醇、异丙醇、丁醇、硼酸、醋酸和水中的至少一种，转化剂的加入量为牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙总重量的6-22％。
15.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述单胺的结构式为R1-NH2，其中，R1是苯基、C1-C3烷基或卤素取代的苯基，或碳数为10-18的烷基或环烷基。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其中，所述单胺是选自苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺和/或对甲苯胺的芳胺，和/或选自十二胺、十四胺、十六胺和/或十八胺的脂肪胺。
17.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述二胺的结构式为NH2-R2-NH2，其中，R2是碳数为2-8的亚烷基，或亚苯基或亚联苯基。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其中，所述二胺是选自对苯二胺、邻苯二胺、4,4’-联苯二胺的芳香胺和/或选自乙二胺、丙二胺、1,6-己二胺的直链脂肪胺。
19.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述二异氰酸酯的结构为OCN-R3-NCO，R3是碳数为6-30的亚芳基、亚烷基或亚环烷基。
20.根据权利要求19所述的制备方法，其中，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、甲基二苯基二异氰酸酯、1,6-亚己基二异氰酸酯、二环己基甲基二异氰酸酯和间苯二甲基二异氰酸酯中的至少一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
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