CN1045464C - 一种合成油锂基润滑脂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种合成油锂基润滑脂的制备方法，其主要特点在于将少量基础油和预制皂混合，很快升温达到最高炼制温度，然后再加入大部分基础油，使物流迅速冷却至120～150℃，最后经循环剪切、循环脱气工序即可制得所需产品，本发明的制脂过程在一个釜内完成，操作简单，生产周期短，节省投资，减少环境污染，制得产品质量稳定，产品合格率可达到100%。

Description

一种合成油锂基润滑脂的制备方法

本发明属于润滑剂的制备方法，更具体地说，是一种以合成油为基础油的锂基润滑脂的制备方法。

合成油润滑脂具有凝点低、粘度指数高等优点，但是有些合成油如酯类油在碱和水的存在下易发生水解作用，致使润滑脂的一些性能受到影响，因此在制备像酯类油锂基润滑脂时，一般采用预制皂的制备方法，即先制备锂皂，将其与酯类油同时加入釜中，升温到真溶液状态，在冷却转鼓上冷却，呈凝胶状态，将凝块加入螺旋搅拌器中，搅拌成糊状，在胶体磨中研磨均化，再经三轮研磨机上均化(候祥麟主编，《中国炼油技术》，中国石化出版社，429,1991)。该工艺比较落后，采用多种后处理设备，生产周期长，能耗高，污染严重，而且产品质量不稳定，经常出现润滑脂稠度、分油不合格。

USP3428562提出的方法是在水中皂化，然后分三次加入合成油，两次升温，再剪切，克服了由于先在矿油中皂化，再加入合成油，使脂的低温性能降低的缺点，但是该方法操作复杂，生产周期较长，能耗高，污染严重。

本发明的目的是克服已有技术的缺点，提出一种制备简单、操作方便、产品质量稳定、能耗低、污染少的合成油锂基润滑脂的制备方法。

本发明的主要技术方案：以少量的基础油熔化预制皂、大量的基础油急冷，再经冷却、剪切、脱气等过程，制得符合MIL-G-23827A要求的合成油锂基润滑脂。

本发明的方法操作步骤依次为：

1将1/4～1/3基础油和全部预制皂加入到制脂釜中，在搅拌下加热升温至80～100℃时加入粘度添加剂，180～190℃时再加入抗氧剂，

2继续升温至205～210℃，停止加热，加入余量的基础油，快速冷却至120～150℃，在0.6～0.8MPa压力下剪切30～60分钟，释压，冷却至90～100℃时加入其它的添加剂，

3在0.06～0.08MPa的真空度下脱气即得到所需的产品。

本发明的基础油包括酯类油、硅油、聚烯烃油，最好是包括三羟甲基丙烷酯、癸二酸二辛酯在内的酯类油。基础油的用量通常是润滑脂重量的85～90％。

本发明的预制皂是采用通常的皂基稠化剂的制备方法即将脂肪材料(或脂肪酸)和碱金属或碱土金属的氢氧化物进行反应制得。所述的皂包括12-羟基硬脂酸锂皂、12-羟基硬脂酸和硬脂酸混合锂皂以及12-羟基硬脂酸锂和氢氧化钙的锂钙皂。稠化剂的用量通常是10～15％。

本发明所用的添加剂是合成油润滑脂常用的增粘剂、抗氧剂、防锈剂、抗磨极压剂、缓蚀剂。所述的增粘剂是分子量100000～120000的乙烯-丙烯共聚物，其加入量一般为脂的总量(下同)的3～4％(干剂)，该剂使用前最好先用少量的基础油稀释成稀释液，还可用聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯等烯烃共聚物及含芳基烯烃及烯基酸酯类聚合物；所述的抗氧剂包括N-苯基-β-萘胺、2,6-二叔丁基对甲苯酚的胺型，酚型抗氧剂，其加入量为0.1～1.0％；所述的缓蚀剂包括苯骈三氮唑、2-巯基苯骈噻唑的含氮杂环及其衍生物，其加入量为0.1～0.5％；所述的防锈剂包括二壬基萘磺酸钡、环烷酸锌的烷基、芳烷基磺酸金属盐，其加入量为0.3～1.0％；所述的抗磨极压剂包括硫代二丁基二硫代氨基甲酸氧钼、二丁基二硫代氨基甲酸锑的烷基硫代氨基甲酸金属盐，其加入量为1.0～3.0％。

下面结合附图进一步描述本发明的制脂方法。

附图为本发明流程图。流程图包括：压力表1、剪切阀2、制脂釜3、冷却器4、釜底阀5、真空表6、输送泵7、成品桶8、测温管9、搅拌器10、放脂阀11、冷却水阀12、压缩空气阀13。

由附图看出本发明的流程包括：将预制皂和1/4～1/3的基础油加到制脂釜(3)中，启动搅拌器(10)，加热升温至80～100℃，加入粘度添加剂稀释液，升温至180～190℃时加入抗氧剂，继续升温至205～210℃，加入余量基础油，打开釜底阀(5)和冷却水阀(12)，开启输送泵(7)，将物流从釜内抽出输至冷却器(4)，循环冷却至120～150℃，关闭冷却水，物流再经过已调节好一定开度的剪切阀(2)，在0.6～0.8MPa压力下循环剪切30～60分钟，然后将剪切阀(2)开至最大，进行释压并打开冷却水阀(12)，物流再循环流经冷却器(4)，冷却至90～100℃，加入其余的添加剂，搅拌均匀，调节釜底阀(5)开度，在0.06～0.08MPa真空度下循环脱气2遍，打开放脂阀(11)，将脂放入成品桶(8)中，即为所需产品。

所述的循环冷却，是指加入余量的基础油后，物流由输送泵(7)抽出输至冷却器(4)→剪切阀(2)→返回制脂釜(3)，按此循环流程，物流多次通过冷却器迅速冷却至剪切所需温度，然后关闭冷却水。此步剪切阀(2)开至最大。

所述的循环剪切，按上述循环冷却的流程，通过调节剪切阀(2)的开度，使循环冷却后的物流多次从剪切阀通过，循环剪切30～60分钟，以达到剪切、研磨、均化的目的。此步应关闭冷却水。

所述的循环脱气，按循环剪切流程，只是调节釜底阀(5)的开度，使泵的入口产生一定的负压，将混入脂中的细小气泡汇集成大气泡，大气泡在物流循环过程中逸出，从而达到脱气的目的。此步应将剪切阀(2)开至最大。

本发明的装置是采用制备矿油润滑脂提出的“用循环法制造锂基润滑脂”所用的装置(“石油炼制”，(6)2,1983)。所述的剪切阀(2)为普通的闸板阀；所述的冷却器(4)为双层套管；所述的输送泵(7)为3GRW型三螺杆泵。

本发明的主要优点：

由于本发明采取升温熔化预制皂时加入少量基础油，可以很快升温达到最高炼制温度，因此升温时间比一次加基础油的老工艺缩短75％，另外将余下的大部分基础油用作急冷油，并同时采用冷却效果好的冷却器，可快速地使最高炼制温度降低到所需的温度，从而优化冷却晶化条件，提高冷却效果，节省冷却时间，缩短了生产周期。

本发明由于采用制备矿油润滑脂所用的行之有效的设备，包括双层套管冷却器以及起剪切、研磨、均化作用的闸板阀，省去了落后的转鼓冷却、螺旋搅拌器、胶体磨均化、三轮磨研磨等设备，同时采用循环冷却、循环剪切等工序，使全部制脂过程在一个制脂釜内完成，使整个生产周期缩短50％，同时节省了投资和占地面积，减轻劳动强度，节省能耗约2/3，减少了环境污染，改善了产品外观。解决了产品稠度和分油经常不合格的问题，产品合格率达到100％。

下面用实例进一步描述本发明的特点。

                          实例1

本实例是按常规的方法制备预制皂。

1．混合锂皂的制备

称取10.5Kg 12-羟基硬脂酸(通辽化工厂生产，皂化值为180.6mgKOH/g)、4.5Kg硬脂酸(沈阳油脂化学厂生产，皂化值为200.7mg KOH/g)和蒸馏水15L加入釜中，升温至80±5℃，使混合酸溶化，在搅拌下加入22L浓度为5.98g/100ml的氢氧化锂(新疆锂盐厂生产，氢氧化锂含量56.5％)溶液，然后在80～90下皂化脱水约2.5小时，皂化产物在100℃下干燥即得到12-羟基硬脂酸锂∶硬脂酸锂为7∶3的混合锂皂。

2．硬脂酸锂皂的制备

制备方法同混合锂皂，不同的是硬脂酸加入量为4.5Kg，氢氧化锂溶液6.8L。

3．混合锂钙皂的制备

将10Kg 12-羟基硬脂酸和10L蒸馏水加入到釜中，于80±5℃下熔化，在搅拌下加入0.33Kg氢氧化钙乳状液(氢氧化钙含量95.8％和适量水调合)，搅拌均匀后再加入9.2L氢氧化锂溶液，在80～90℃皂化脱水约3小时，然后在100℃下干燥即得到12-羟基硬脂酸锂∶12-羟基硬脂酸钙为8∶2的混合锂钙皂。

                          实例2

本实例是按照附图的流程进行试验。

将16Kg三羟甲基丙烷酯(牌号为304酯，唐山塑料六厂生产)和6Kg混合锂皂加到制脂釜中，加热升温至100℃，在搅拌下加入2.8Kg乙烯-丙烯共聚物(牌号T614，茂名石油化学公司生产)稀释液(用1Kg三羟甲基丙烷酯稀释)，升温至180℃加入苯基-β-萘胺(化学纯，南京化工厂生产)，继续升温至205℃，停止加热，加入余量的37Kg三羟甲基丙烷酯，循环冷却至130℃，然后在0.8MPa下循环剪切30分钟，冷却至100℃时加入0.3Kg二壬基萘磺酸钡(牌号705，玉门炼油厂生产)、0.3Kg苯骈三氮唑(牌号T706，南京宁江化工厂生产)、1.8Kg硫代二丁基二硫代氨基甲酸氧钼(牌号T351，武汉径河化工厂生产)，搅拌均匀，在0.08MPa真空度下循环脱气2遍即得到所需产品。组分含量见表1。产品性能见表2。

                       实例3～实例9

制备方法同实例2，技术参数及组分含量见表1。产品性能见表2。

                          实例10

本实例是对比例，按常规方法制备润滑脂。

将53Kg三羟甲基丙烷酯和6Kg混合锂皂加到制脂釜中，加热升温至100℃，在搅拌下加入2.8Kg乙烯-丙烯共聚物的稀释液，升温至180℃加入苯基-β-萘胺，继续升温至205℃，停止加热，加入其余添加剂，将釜内真溶液加到冷却转鼓上冷却，冷却物加入螺旋搅拌器中，搅拌，再输送到胶体中研磨，经三轮研磨机均化，即得到产品。

                           实例11

本实例是对比例，按USP3428562提出的方法制备润滑脂。

将6.3Kg蒸馏水和0.9Kg氢氧化锂-水化物混合，升温70～80℃加入4.8Kg12-羟基硬脂酸，1.8Kg硬脂酸，升温搅拌，在80±5℃下皂脱水2h后，加13Kg三羟甲基丙烷酯，升温至200℃，加入27Kg三羟甲基丙烷酯，升温在200～205℃保持15分钟后，在0.8MPa下，循环剪切30分钟，降至160℃，再加13Kg三羟甲基丙烷酯，，降至100℃加入添加剂，搅拌均匀即为所需产品。

由表2的数据看出，按USP3428562的方法制备的润滑脂颜色深且粗糙，抗水性高达12.11％，机械安定性差，10万次剪断与60次工作锥入度相差71个单位实例10按常规方法制得的润滑脂，分油合格，而锥入度不合格；实例2～实例9按本发明的方法制得的润滑脂均能符合规格要求，10万次剪断与60次工作锥入度最小差32个单位，最大也不超过50个单位，水淋不超过2％。

表1

表2

Claims (3)

1．一种合成油锂基润滑脂的制备方法，其特征在于操作步骤依次为：

(1)将1/4～1/3基础油和全部预制皂加到制脂釜中，在搅拌下加热升温至80～100℃时加入粘度添加剂，升温至180～190℃时，再加入抗氧剂，

(2)继续升温至205～210℃时，加入余量的基础油，快速冷却至120～150℃，在0.6～0.8MPa的压力下剪切30～60分钟，释压，冷却至90～100℃时加入其它添加剂，

(3)在0.06～0.08MPa的真空度下脱气，即得到所需的产品。

2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于基础油包括酯类油、硅油、聚烯烃油。

3．按照权利要求1所述的方法，其特征在于基础油包括三羟甲基丙烷酯、癸二酸二辛酯在内的酯类油。

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