CN104711080A - 改性复合磺酸钙润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改性复合磺酸钙润滑脂及其制备方法。本发明的改性复合磺酸钙润滑脂的组成原料各组分的重量百分比为：(A)高碱值磺酸钙25-40％wt％；(B)转化剂2-7wt％；(C)氢氧化钙1.5-4wt％；(D)单水氢氧化锂0.5-1.5wt％；(E)二元酸6-15wt％；(F)十二羟基硬脂酸4-11wt％；(G)改性剂1-5wt％；(H)抗氧剂0.3-1wt％；(I)基础油，余量，其中各组分总和为100wt％。所述改性复合磺酸钙润滑脂的高温性能突出，剪切安定性好，抗水性和极压性能优异，粘附性能好，可以满足高温高载荷多水多尘等苛刻条件下的润滑要求。本发明还涉及改性复合磺酸钙润滑脂的制备方法。

Description

改性复合磺酸钙润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑剂制备技术领域，具体涉及到一种高性能改性复合磺酸钙润滑脂及其制备方法。

背景技术

润滑脂是一种由稠化剂胶团均匀分散在液体润滑剂介质中所形成的稳定的固-液胶体分散体系，也称为稠化的润滑剂。润滑脂很早就为人们熟悉，广泛应用于各类机械的转动和滑动部位。特别是在钢铁、汽车、军工、航空和宇航等工业，润滑脂更是不可缺少的重要材料。

复合磺酸钙润滑脂是一类新型高温多效脂，它具有很好的耐高温性、极压抗磨性、剪切安定性、低温泵送性等，在多尘、高负荷等各种恶劣工况环境中都有着广泛的应用前景。为了更好地提升复合磺酸钙的综合性能，国内外对其进行了大量改性研究。

中国专利CN201210238924第一次将复合磺酸钙和复合锂基润滑脂在制作过程中进行复合，制作出一种兼有两种脂优异性能的新型润滑脂。采取了三步反应法即碳酸钙晶体的转化、钙皂化、锂皂化，正常工艺基础上增加锂皂化，综合了复合磺酸钙和锂基润滑脂的性能，但延长了生产工艺流程，增加能耗降低了生产效率，并且润滑脂抗水淋和胶体安定性性能仍较差。

本专利提出皂化一体，使用酸和醇双重转化剂，并在其中加入水，加快转化反应的进行，并加入改性剂，不仅缩短了专利CN201210238924中的工艺，而且提高润滑脂抗水性和胶体安定性。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供了一种改性复合磺酸钙润滑脂及其制备方法，即使用酸和醇双重转化剂，并在其中加入水，加快转化反应的进行，很大程度上提升了碳酸钙转化程度，同时减少了酸和醇的损耗，同时在复合磺酸钙的皂化工艺中加入锂皂，以提高脂的稠化能力，另外本发明在制备过程中加入改性剂提高润滑脂的抗水性。所制备改性复合磺酸钙润滑脂高温性能突出，剪切安定性好，抗水性和极压性能优异，粘附性能好，可以满足高温高载荷多水多尘等苛刻条件下的润滑要求。

用于解决问题的方案

一种复合磺酸钙润滑脂，其组成原料各组分的重量百分比为：

其中各组分总和为100wt％，

所述转化剂是酸性溶剂、醇类溶剂和水的混合物。

本发明所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，所述酸性溶剂是月桂酸、冰醋酸、硼酸、丁酸、己酸、辛酸中的一种或者多种，优选冰醋酸，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正己醇中的一种或者多种，优选乙醇。

本发明所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，酸性溶剂、醇类溶剂和水三者质量比例为2～4:1.5～3:1，优选3:2:1。

本发明所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述二元酸是己二酸、癸二酸、丁二酸、辛二酸中的一种或者多种，优选癸二酸。

本发明所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，所述的性能复合磺酸钙润滑脂中所述抗氧剂为胺类抗氧剂，优选对-二甲基二苯胺、苯基-α-萘胺、苯基-β-萘胺、辛基丁基二苯胺中的一种或者多种混合。

本发明所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述基础油为石蜡基矿物油和聚-α-烯烃的混合物，两者比例为1～3:1，优选矿物油150BS和合成油PAO35的混合物，且二者的比例为2:1。

一种高性能改性复合磺酸钙润滑脂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按照配方比例将基础油和高碱值磺酸钙加入密封反应釜中，搅拌混合，升温至70～90℃，缓慢加入转化剂，保持加入时间不少于15分钟，搅拌混合均匀保温反应；

(2)待步骤(1)中的产物变稠后，升温至90～100℃，加入氢氧化钙、二元酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化锂，搅拌混合均匀，并保温反应不少于40分钟；

(3)再升温到120～140℃脱水，保持不少于30分钟；继续升温至200～220℃炼制，保温不少于3分钟后，冷却降温，当温度降到100～110℃时，加入抗氧剂、改性剂，搅拌均匀后，继续降温，研磨均化后为高性能改性复合磺酸钙润滑脂。

发明的效果

使用一体皂化法综合了复合磺酸钙润滑脂和复合锂润滑脂的优点，工艺时间比分开皂化缩短近一小时，降低能耗，并加入改性剂，得到一种高温性能突出，剪切安定性好，抗水性和极压性能高，粘附性能好，综合防水性好的润滑脂。

具体实施方式

本发明的一个实施方式涉及一种复合磺酸钙润滑脂，其特征在于：其组成原料各组分的重量百分比为：

其中各组分总和为100wt％。

高碱值磺酸钙是制备复合磺酸钙润滑脂的主要原料，它的性质直接关系到最终润滑脂的性能。本发明所述的高碱值磺酸钙总碱值为300-500mgKOH/g，优选382-420mgKOH/g，为市售产品。

转化过程是非牛顿体高碱值磺酸钙转相为牛顿体磺酸钙，无定型碳酸钙转变为方解石型碳酸钙晶体的过程，整个过程都离不开转化剂的参与。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述转化剂是酸性溶剂、醇类溶剂和水的混合物，其中酸性溶剂是月桂酸、冰醋酸、硼酸、丁酸、己酸、辛酸中的一种或者多种，优选冰醋酸，醇类溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正己醇中的一种或者多种，优选乙醇。三者质量比例为2～4:1.5～3:1，优选3:2:1。

在本发明的一个优选实施方式中，转化剂包括冰醋酸、乙醇和水。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述二元酸是己二酸、癸二酸、丁二酸、辛二酸中的一种或者多种，优选癸二酸。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述改性剂为棕榈酸。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的性能复合磺酸钙润滑脂中所述抗氧剂为胺类抗氧剂，优选对-二甲基二苯胺、苯基-α-萘胺、苯基-β-萘胺、辛基丁基二苯胺中的一种或者多种混合。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述基础油为石蜡基矿物油和聚-α-烯烃的混合物，两者比例为1～3:1，优选矿物油150BS和合成油PAO35的混合物，两者比例为2:1。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述复合稠化剂由氢氧化钙、氢氧化锂、十二羟基硬脂酸和二元酸反应所得到，含量范围分别1.5～4％、0.5～1.5％、4～11％和6～15％，优选2～3％、0.7～1.2％、6～10％和8～13％。使用一体皂化法，在制备复合磺酸钙润滑脂过程中加入锂皂，在缩短制备时间的基础上，提高了胶体安定性、抗水淋性、极压抗磨性等。

本发明的一个实施方式进一步涉及所述高性能改性复合磺酸钙润滑脂的制备方法，其具体包括以下步骤：

(1)按照配方比例将基础油和高碱值磺酸钙加入清洗干净的密封反应釜中，搅拌混合，升温至70～90℃，缓慢加入转化剂，保持加入时间不少于15分钟，搅拌混合均匀保温反应不少于20分钟；

(2)待步骤(1)中的产物变稠后，升温至90～100℃，加入氢氧化钙、二元酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化锂，搅拌混合均匀，并保温反应不少于40分钟；

(3)再升温到120～140℃脱水，保持不少于30分钟；继续升温至200～220℃炼制，保温不少于3分钟后，冷却降温，当温度降到100～110℃时，加入抗氧剂和改性剂，搅拌均匀后，继续降温，研磨均化后为高性能改性复合磺酸钙润滑脂。

在本发明的方法，将氢氧化钙和氢氧化锂同时添加进而进行一体皂化，缩短了专利CN201210238924中的工艺，所得润滑脂性能得到提升，更重要的是工艺时间比分开皂化缩短近一小时，降低能耗。如果不采用本发明的上述方法，则得到的产品全面指标不理想，甚至不能成脂。

本发明有益效果：

使用一体皂化法综合了复合磺酸钙润滑脂和复合锂润滑脂的优点，工艺时间比分开皂化缩短近一小时，降低能耗，使用多重转化剂，并加入棕榈酸作为改性剂，得到一种高温性能突出，剪切安定性好，抗水性和极压性能高，粘附性能好，综合防水性好的润滑脂。

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。.

实施例1

将350g润滑基础油(150BS(江阴新暨阳石油销售有限公司)：合成油PAO35美国德州石化公司)＝2:1)、330g高碱性合成磺酸钙加入清洗干净的密封反应釜中，搅拌混合，升温至85℃，缓慢加入55g的转化剂(冰醋酸，乙醇，水质量比为3:2:1)，搅拌反应25分钟；继续升温至95℃，依次加入110g的癸二酸、80g十二羟基硬脂酸、25g氢氧化钙和10g的氢氧化锂(三倍热水稀释)，反应45分钟；升温到140℃脱水，保持35分钟；继续升温至220℃炼制，保温3分钟后，降温到110℃时，加入5g的辛基丁基二苯胺和35g棕榈酸，等抗氧剂和改性剂与润滑脂混合均匀后，降温到60℃，研磨均化后为成品，其性能如表1所示。

实施例2

各成份配比如下：

高碱值磺酸钙：330g

转化剂(同实施例1)：50g

氢氧化钙：25g

氢氧化锂：10g

癸二酸：100g

十二羟基硬脂酸：70g

棕榈酸：30g

抗氧剂:5g

基础油(同实施例1):380g

改性复合磺酸钙润滑脂生产工艺如同实施例1，其性能如表1所示

实施例3

各成份配比如下：

高碱值磺酸钙：320g

转化剂(同实施例1)：50g

氢氧化钙：25g

氢氧化锂：10g

癸二酸：90g

十二羟基硬脂酸：80g

棕榈酸：30g

抗氧剂:5g

基础油(同实施例1):390g

改性复合磺酸钙润滑脂生产工艺如同实施例1，其性能如表1所示。

实施例4

各成份配比如下：

高碱值磺酸钙：330g

转化剂(同例3)：40g

氢氧化钙：25g

氢氧化锂：10g

癸二酸：105g

十二羟基硬脂酸：67g

棕榈酸：28g

抗氧剂:5g

基础油(同实施例1):400g

改性复合磺酸钙润滑脂生产工艺如同实施例1，其性能如表1所示。

对比例1

将350g润滑基础油(150BS(江阴新暨阳石油销售有限公司)：合成油PAO35美国德州石化公司)＝2:1)、330g高碱性合成磺酸钙加入清洗干净的密封反应釜中，搅拌混合，升温至85℃，缓慢加入55g的转化剂(冰醋酸，乙醇，水质量比为3:2:1)，搅拌反应25分钟；继续升温至95℃，加入110g的癸二酸和25g氢氧化钙(三倍热水稀释)，反应45分钟；再加入80g十二羟基硬脂酸和10g的氢氧化锂(三倍热水稀释)，保温反应50分钟；升温到140℃脱水，保持35分钟；继续升温至220℃炼制，保温3分钟后，降温到110℃时，加入5g的辛基丁基二苯胺和35g棕榈酸，等抗氧剂和改性剂与润滑脂混合均匀后，降温到60℃，研磨均化后为成品，其性能如表1所示。

对比例2

各成份配比如下：

高碱值磺酸钙：330g

转化剂(醋酸)：55g

氢氧化钙：25g

氢氧化锂：10g

癸二酸：110g

十二羟基硬脂酸：80g

抗氧剂:5g

棕榈酸:35g

基础油(同实施例1):330g

改性复合磺酸钙润滑脂生产工艺如同实施例1，其性能如表1所示。

对比例3

各成份配比如下：

高碱值磺酸钙：330g

转化剂(同实施例1)：55g

氢氧化钙：25g

氢氧化锂：10g

癸二酸：110g

十二羟基硬脂酸：80g

抗氧剂:5g

基础油(同实施例1):350g

改性复合磺酸钙润滑脂生产工艺如同实施例1，其性能如表1所示。

表1各实施例润滑脂理化性能检验数据

从表1可以得出，本发明所制备的改性复合磺酸钙润滑脂很好的结合了磺酸钙润滑脂和锂基脂的优点，由对比例1和实施例1可以看出，一体皂化所得润滑脂性能得到提升，更重要的是工艺时间比分开皂化缩短近一小时，降低能耗；由对比例2和实施例1可以看出，多种转化剂使得碳酸钙晶体转化过程更为彻底，改性复合磺酸钙表现出了优异的极压抗磨性(所有实施例中四球实验PB值可达到1323N，PD值在6076N以上)；由对比例3和实施例1可以看出，使用棕榈酸为改性剂，提高了润滑脂的抗水淋性和胶体安定性(水淋流失量和钢网分油都不高于0.5％)，此外，本发明组合物的延长工作锥入度和工作锥入度相差在15以内，具有很好的机械安定性。

Claims (7)

1.一种复合磺酸钙润滑脂，其组成原料各组分的重量百分比为：

其中各组分总和为100wt％，

所述转化剂是酸性溶剂、醇类溶剂和水的混合物。

2.根据权利要求1所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，所述酸性溶剂是月桂酸、冰醋酸、硼酸、丁酸、己酸、辛酸中的一种或者多种，优选冰醋酸，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正己醇中的一种或者多种，优选乙醇。

3.根据权利要求1所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，酸性溶剂、醇类溶剂和水三者质量比例为2～4:1.5～3:1，优选3:2:1。

4.根据权利要求1所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述二元酸是己二酸、癸二酸、丁二酸、辛二酸中的一种或者多种，优选癸二酸。

5.根据权利要求1所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，所述的性能复合磺酸钙润滑脂中所述抗氧剂为胺类抗氧剂，优选对-二甲基二苯胺、苯基-α-萘胺、苯基-β-萘胺、辛基丁基二苯胺中的一种或者多种混合。

6.根据权利要求1所述的复合磺酸钙润滑脂，其中，所述的高性能复合磺酸钙润滑脂中所述基础油为石蜡基矿物油和聚-α-烯烃的混合物，两者比例为1～3:1，优选矿物油150BS和合成油PAO35的混合物，且二者的比例为2:1。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高性能改性复合磺酸钙润滑脂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按照配方比例将基础油和高碱值磺酸钙加入密封反应釜中，搅拌混合，升温至70～90℃，缓慢加入转化剂，保持加入时间不少于15分钟，搅拌混合均匀保温反应；

(2)待步骤(1)中的产物变稠后，升温至90～100℃，加入氢氧化钙、二元酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化锂，搅拌混合均匀，并保温反应不少于40分钟；

(3)再升温到120～140℃脱水，保持不少于30分钟；继续升温至200～220℃炼制，保温不少于3分钟后，冷却降温，当温度降到100～110℃时，加入抗氧剂、改性剂，搅拌均匀后，继续降温，研磨均化后为高性能改性复合磺酸钙润滑脂。