CN105255541B

CN105255541B - 一种锂基润滑脂组合物及制备方法

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Publication number: CN105255541B
Application number: CN201510697104.7A
Authority: CN
Inventors: 王先会; 王兆坤; 王梨光; 李素; 朱洪生; 邢荣艳; 李勇; 冯强
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2018-03-13
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: CN105255541A

Abstract

本发明涉及一种锂基润滑脂组合物及其制备方法。组合物成分及百分含量如下：矿物基础油84.22～96.93％；12‑羟基硬脂酸2.0～10％；硬脂酸0.50～3.00％；氢氧化锂0.28～0.95％；碳酸锂0.07～0.95％；二辛基二苯胺0.20～0.80％；T551金属减活剂0.02～0.08％。通过采用氢氧化锂和碳酸锂作为皂化剂，经过皂化、升温、急冷、研磨等过程制得锂基润滑脂，可以充分利用国内现有锂资源，减少氢氧化锂原料的用量，并有效降低生产成本。本发明的润滑脂氧化安定性优异，并具有良好的机械稳定性、胶体安定性和防腐蚀性，可用于汽车、船舶、工程机械及其他机械设备的润滑。

Description

一种锂基润滑脂组合物及制备方法

技术领域

本发明属于润滑脂技术领域，特别涉及一种采用氢氧化锂和碳酸锂作为皂化剂的锂基润滑脂组合物及制备方法。

背景技术

锂基润滑脂是一种产量最大的多效润滑脂，被广泛用于汽车、船舶、工程机械、冶金等领域。在润滑脂品种构成中，锂基润滑脂约占70％以上。现有技术锂基润滑脂的制备方法，是将天然脂肪酸(如12-羟基硬脂酸、硬脂酸等)与氢氧化锂进行皂化反应得到脂肪酸锂皂，再稠化矿物基础油而制成锂基润滑脂。上述锂基润滑脂制备方法，只采用氢氧化锂一种皂化剂。

氢氧化锂主要用于制造锂基润滑脂，也作为碱性蓄电池的电解液、溴化锂制冷机吸收液等。由于工业用氢氧化锂是含有一个结晶水的单水氢氧化锂，锂含量相对较低，理论值约为11.86％。除氢氧化锂外，重要的锂化合物还有碳酸锂。碳酸锂主要用于制取各种锂的化合物、金属锂及其同位素，还用于制备化学反应的催化剂。工业碳酸锂生产生产成本较低，锂含量理论值约18.92％，远高于工业氢氧化锂。

传统锂基润滑脂生产用的基本原料，主要包括脂肪酸、工业氢氧化锂、矿物基础油和添加剂。采用氢氧化锂和碳酸锂作为皂化剂，经过皂化、升温、急冷、研磨等过程来制得锂基润滑脂，并通过抗氧防腐复合剂改善其氧化安定性，尚无公开报道。

发明内容

本发明的目的，是提供一种采用氢氧化锂和碳酸锂作为皂化剂的锂基润滑脂组合物及制备方法。

氢氧化锂与12-羟基硬脂酸、硬脂酸皂化反应过程如下：

碳酸锂与12-羟基硬脂酸、硬脂酸皂化反应过程如下：

本发明提供的锂基润滑脂组合物，包括矿物矿物基础油、脂肪酸(含12-羟基硬脂酸、硬脂酸)、皂化剂(含氢氧化锂、碳酸锂)和抗氧防腐复合剂(含二辛基二苯胺、T551金属减活剂)。以组合物总重为基准，各组分及百分含量为：

(1)矿物基础油84.22～96.93％；

(2)12-羟基硬脂酸2.0～10％；

(3)硬脂酸0.50～3.00％；

(4)氢氧化锂0.28～0.95％；

(5)碳酸锂0.07～0.95％；

(6)二辛基二苯胺0.20～0.80％；

(7)T551金属减活剂0.02～0.08％。

优选组合物总重为基准，各组分含量为：

(1)矿物基础油85.41～96.12％；

(2)12-羟基硬脂酸2.50～9.50％；

(3)硬脂酸0.60～2.60％；

(4)氢氧化锂0.35～0.86％；

(5)碳酸锂0.10～0.86％；

(6)二辛基二苯胺0.30～0.70％；

(7)T551金属减活剂0.03～0.07％。

本发明提供的润滑脂组合物，所述12-羟基硬脂酸是外观为片状或针状结晶的市售工业品。要求熔点大于80℃。

本发明提供的润滑脂组合物，所述硬脂酸是由动植物油脂水解生产，外观为白色或类白色粉末或块状物的市售工业品。要求熔点大于54℃。

本发明提供的润滑脂组合物，所述氢氧化锂是外观为无色单斜晶体或白色粉末的市售工业品。要求LiOH含量大于56％。

本发明提供的润滑脂组合物，所述碳酸锂无色单斜晶系结晶体或白色粉末的市售工业品。要求Li₂CO₃含量大于99％。

本发明提供的润滑脂组合物，所述矿物基础油是石油馏分经过溶剂精制或加氢精制等工艺得到的基础油。要求100℃运动黏度7.0～18.0mm²/s。

本发明提供的润滑脂组合物，所述二辛基二苯胺是以二苯胺和辛烯为原料,通过烷基化亲电取代反应而得的市售工业品。要求熔点大于95℃。

本发明提供的润滑脂组合物，所述T551金属减活剂化学名称为苯三唑衍生物，是以苯三唑有机胺为原料进行反应，经精制处理而得的市售工业品。要求碱值大于210mgKOH/g。

本发明的制备方法为：将矿物基础油(总量的20～40％)投入釜中，加入12-羟基硬脂酸和硬脂酸，搅拌升温至80～95℃。待脂肪酸全部溶化后，加入氢氧化锂和碳酸锂的水悬浮液。升温至95～100℃，皂化1.0～4.0h。皂化完毕后，加入矿物基础油(总量的20～40％)升温。当温度升到210～220℃时，停止加热，保持温度搅拌1～5min。将剩余矿物基础油投入釜中，快速冷却物料。温度达到120～85℃时，加入二辛基二苯胺、T551金属减活剂等添加剂。搅拌均匀，即可出釜。最后用三辊研磨机研磨3遍后得到成品。

本发明采用了氢氧化锂和碳酸锂的混合皂化剂进行皂化反应，来制得锂基润滑脂。这种制备方法可以充分利用国内现有锂资源，进一步降低了生产成本。二辛基二苯胺属于链终止型抗氧剂，能够与自动氧化反应中的链增长自由基(R·和ROO·)反应，使链增长反应中断。二辛基二苯胺与T551金属减活剂复合使用，通过降低锂离子的催化作用，对润滑脂氧化安定性的提高具有明显的增效效果。同时，T551金属减活剂对金属特别是有色金属还具有良好的防腐蚀作用。本发明得到的产品氧化安定性优异，并具有良好的机械稳定性、胶体安定性和防腐蚀性。本发明的产品，可用于汽车、船舶、工程机械及其他机械设备的润滑。

具体实施方式

实施例1

锂基润滑脂组合物，组份和质量百分数如下：

(1)矿物基础油93.19％；

(2)12-羟基硬脂酸4.20％；

(3)硬脂酸1.30％；

(4)氢氧化锂0.51％；

(5)碳酸锂0.27％；

(6)二辛基二苯胺0.50％；

(7)T551金属减活剂0.03％。

锂基润滑脂的制备方法为：将矿物基础油(100℃运动黏度8.9mm²/s)280.00g投入釜中，加入12-羟基硬脂酸42.00g和硬脂酸13.00g，搅拌升温至85℃。待脂肪酸全部溶化后，加入氢氧化锂5.10g和碳酸锂2.70g的水悬浮液。升温至95～100℃，皂化3.0h。皂化完毕后，加入矿物基础油280.00g升温。当温度升到210～220℃时，停止加热，保持温度搅拌4min。将剩余矿物基础油投入釜中，快速冷却物料。温度达到115℃时，加入二辛基二苯胺5.00g、T551金属减活剂0.30g。搅拌均匀，即可出釜。最后用三辊研磨机研磨3遍后得到成品。将所得润滑脂的性能列于表1。

实施例2

锂基润滑脂组合物，组份和质量百分数如下：

(1)矿物基础油89.04％；

(2)12-羟基硬脂酸7.40％；

(3)硬脂酸1.80％；

(4)氢氧化锂1.00％；

(5)碳酸锂0.31％；

(6)二辛基二苯胺0.40％；

(7)T551金属减活剂0.05％。

锂基润滑脂的制备方法为：将矿物基础油(100℃运动黏度12.3mm²/s)222.60g投入釜中，加入12-羟基硬脂酸和硬脂酸，搅拌升温至92℃。待脂肪酸全部溶化后，加入氢氧化锂10.00g和碳酸锂3.10g的水悬浮液。升温至95～100℃，皂化2.5h。皂化完毕后，加入矿物基础油250.0升温。当温度升到210～220℃时，停止加热，保持温度搅拌3min。将剩余矿物基础油投入釜中，快速冷却物料。温度达到120～85℃时，加入二辛基二苯胺4.00g、T551金属减活剂0.50g。搅拌均匀，即可出釜。最后用三辊研磨机研磨3遍后得到成品。将所得润滑脂的性能列于表1。

实施例3

锂基润滑脂组合物，组份和质量百分数如下：

(1)矿物基础油84.22％；

(2)12-羟基硬脂酸10.00％；

(3)硬脂酸3.00％；

(4)氢氧化锂0.95％；

(5)碳酸锂0.95％；

(6)二辛基二苯胺0.80％；

(7)T551金属减活剂0.08％。

锂基润滑脂的制备方法为：将矿物基础油(100℃运动黏度13.0mm²/s)280.20g投入釜中，加入12-羟基硬脂酸100.00g和硬脂酸30.00g，搅拌升温至80℃。待脂肪酸全部溶化后，加入氢氧化锂9.50g和碳酸锂9.50g的水悬浮液。升温至95～100℃，皂化1.0h。皂化完毕后，加入矿物基础油310.30g升温。当温度升到210～220℃时，停止加热，保持温度搅拌2min。将剩余矿物基础油投入釜中，快速冷却物料。温度达到85℃时，加入二辛基二苯胺8.00g、T551金属减活剂(苯三唑衍生物)8.00g。搅拌均匀，即可出釜。最后用三辊研磨机研磨3遍后得到成品。将所得润滑脂的性能列于表1。

实施例4

锂基润滑脂组合物，组份和质量百分数如下：

(1)矿物基础油96.93％；

(2)12-羟基硬脂酸2.00％；

(3)硬脂酸0.50％；

(4)氢氧化锂0.28％；

(5)碳酸锂0.07％；

(6)二辛基二苯胺0.20％；

(7)T551金属减活剂0.02％。

锂基润滑脂的制备方法为：将矿物基础油(100℃运动黏度8.9mm²/s)200.00g投入釜中，加入12-羟基硬脂酸20.00g和硬脂酸5.00g，搅拌升温至95℃。待脂肪酸全部溶化后，加入氢氧化锂2.80g和碳酸锂0.70g的水悬浮液。升温至95～100℃，皂化4.0h。皂化完毕后，加入矿物基础油290.00升温。当温度升到210～220℃时，停止加热，保持温度搅拌3min。将剩余矿物基础油投入釜中，快速冷却物料。温度达到120℃时，加入二辛基二苯胺2.00g、T551金属减活剂0.20g。搅拌均匀，即可出釜。最后用三辊研磨机研磨3遍后得到成品。将所得润滑脂的性能列于表1。

实施例5

锂基润滑脂组合物，组份和质量百分数如下：

(1)矿物基础油96.12％；

(2)12-羟基硬脂酸2.50％；

(3)硬脂酸0.60％；

(4)氢氧化锂0.35％；

(5)碳酸锂0.10％；

(6)二辛基二苯胺0.30％；

(7)T551金属减活剂0.03％。

锂基润滑脂的制备方法为：将矿物基础油(100℃运动黏度7.0mm²/s)384.48g投入釜中，加入12-羟基硬脂酸25.00g和硬脂酸6.00g，搅拌升温至89℃。待脂肪酸全部溶化后，加入氢氧化锂3.50g和碳酸锂1.00g的水悬浮液。升温至95～100℃，皂化2.5h。皂化完毕后，加入矿物基础油192.24g升温。当温度升到210～220℃时，停止加热，保持温度搅拌1min。将剩余矿物基础油投入釜中，快速冷却物料。温度达到105℃时，加入二辛基二苯胺3.00g、T551金属减活剂(苯三唑衍生物)0.30g。搅拌均匀，即可出釜。最后用三辊研磨机研磨3遍后得到成品。将所得润滑脂的性能列于表1。

实施例6

通用锂基润滑脂组合物，组份和质量百分数如下：

(1)矿物基础油85.41％；

(2)12-羟基硬脂酸9.50％；

(3)硬脂酸2.60％；

(4)氢氧化锂0.86％；

(5)碳酸锂0.86％；

(6)二辛基二苯胺0.70％；

(7)T551金属减活剂0.07％。

通用锂基润滑脂的制备方法为：将矿物基础油(100℃运动黏度18.0mm²/s)170.82g投入釜中，加入12-羟基硬脂酸95.0g和硬脂酸26.0g，搅拌升温至92℃。待脂肪酸全部溶化后，加入氢氧化锂8.60g和碳酸锂8.60g的水悬浮液。升温至95～100℃，皂化3.0h。皂化完毕后，加入矿物基础油341.64g升温。当温度升到210～220℃时，停止加热，保持温度搅拌5min。将剩余矿物基础油投入釜中，快速冷却物料。温度达到99℃时，加入二辛基二苯胺7.00g、T551金属减活剂(苯三唑衍生物)0.70g。搅拌均匀，即可出釜。最后用三辊研磨机研磨3遍后得到成品。将所得润滑脂的性能列于表1。

对比例1

为市售00号锂基润滑脂。

对比例2

为市售0号锂基润滑脂

对比例3

为市售1号锂基润滑脂

对比例4

为市售2号锂基润滑脂

对比例5

为市售3号锂基润滑脂

表1

从表1的结果可以看出：本发明提供的锂基润滑脂组合物，抗氧性能优异，并具有良好的高低温性、胶体安定性、抗腐蚀性、机械安定性和抗水性,各项质量指标满足相应国家标准要求，并达到或超出国内同类产品水平。通过采用氢氧化锂和碳酸锂的混合皂化剂制备的锂基润滑脂，可显著降低生产成本。通过二辛基二苯胺与T551金属减活剂复合使用，有效改善了润滑脂的氧化安定性。本发明的产品，适用于汽车、船舶、工程机械及其他机械设备的润滑。

Claims

1.一种锂基润滑脂组合物，其特征是以组合物总重为基准，各组分百分含量：

(1)矿物基础油84.22～96.93％；

(2)12-羟基硬脂酸2.0～10％；

(3)硬脂酸0.50～3.00％；

(4)氢氧化锂0.28～0.95％；

(5)碳酸锂0.07～0.95％；

(6)二辛基二苯胺0.20～0.80％；

(7)T551金属减活剂0.02～0.08％；

制备方法是：将12-羟基硬脂酸、硬脂酸和矿物基础油(总量的20～40％)投入釜中，搅拌升温至80～95℃；待脂肪酸全部溶化后，加入氢氧化锂和碳酸锂的水悬浮液；升温至95～100℃，皂化1.0～4.0h；皂化完毕后，加入矿物基础油(总量的20～40％)继续升温到210～220℃时，停止加热，保持温度搅拌1～5min；将剩余基础油投入釜中，快速冷却物料；温度达到120～85℃时，加入二辛基二苯胺、T551金属减活剂添加剂；搅拌均匀即可出釜；用三辊研磨机研磨3遍后得到成品。

2.权利要求1所述的一种锂基润滑脂组合物，其特征是以组合物总重为基准，各组分百分含量：

(1)矿物基础油85.41～96.12％；

(2)12-羟基硬脂酸2.50～9.50％；

(3)硬脂酸0.60～2.60％；

(4)氢氧化锂0.35～0.86％；

(5)碳酸锂0.10～0.86％；

(6)二辛基二苯胺0.30～0.70％；

(7)T551金属减活剂0.03～0.07％。

3.如权利要求1或2所述的组合物，其特征是所述12-羟基硬脂酸是外观为片状或针状结晶、熔点大于80℃。

4.如权利要求1或2所述的组合物，其特征是所述硬脂酸是由动植物油脂水解生产，外观为白色或类白色粉末或块状物、熔点大于54℃。

5.如权利要求1或2所述的组合物，其特征是所述氢氧化锂的LiOH含量大于56％。

6.如权利要求1或2所述的组合物，其特征是所述碳酸锂的Li₂CO₃含量大于99％。

7.如权利要求1或2所述的组合物，其特征是所述矿物基础油是100℃运动黏度7.0～18.0mm²/s。

8.如权利要求1或2所述的组合物，其特征是所述二辛基二苯胺的熔点大于95℃。

9.如权利要求1或2所述的组合物，其特征是所述T551金属减活剂的碱值大于210mgKOH/g。