CN107603717A - 一种具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备节能抗磨自修复功能脲基润滑脂的制备方法。本发明以矿物油或合成油作为基础油，以聚脲作为稠化剂，以亲油性微纳米羟基硅酸镁、微纳米硼酸盐T361A、二烷基二硫代磷酸锌T202和抗氧剂作为添加剂制备出聚脲润滑脂。该润滑脂具有优异的极压抗磨性能、良好的节能效果和自修复功能，能够节省设备运行能源，提高设备运行可靠性及使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于润滑脂领域，特别涉及一种具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物及其制备方法。
背景技术
在当前能源缺口越来越大，装备制造业（如冶金、汽车等）在国民经济中的作用越来越强的情况下，建设循环经济，实现节能、降耗和减排具有十分重要的现实意义。摩擦过程其实质就是能量的消耗过程。据估计，由于摩擦而损失了能源的50～70％。另据美国有关机构统计，世界上30％的能源损耗是由于摩擦引起的，其中的50％可以依靠润滑剂的选用予以避免。
磨损是材料与设备破坏与失效的三种主要形式之一，如何减轻或消除磨损一直是相关领域科研工作者所致力研究的目标。通常可以采用三种途径来减轻磨损: （1）减少或控制造成磨损的条件；（2）提高摩擦副的耐磨性能；（3）使摩擦副在磨损过程中形成新的补偿层弥补磨损，即磨损自修复技术。近年来，磨损自修复技术因其可以在设备不停机、不解体的状况下，仅以润滑介质为载体输送自修复材料，在摩擦副表面动态形成具有耐磨、耐腐蚀、耐高温或超润滑等特点的保护层，受到国内外研究者的广泛关注。
针对现有普通脲基脂极压抗磨性能较差，减摩效果不明显，不具备磨损自修复功能这一现状，我们设计出新的脲基脂配方，并在此基础上开发出具备节能抗磨自修复等多种功能的脲基脂，应用前景良好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物及其制备方法，该润滑脂具有优异的极压抗磨性能、良好的节能效果和自修复功能，节省了设备运行能源，提高了设备运行可靠性及寿命。
该脲基润滑脂组合物，按质量百分比该组合物由下列组分组成的：
基础油：72.0~93.5%
聚脲基稠化剂：5.0~15.0%
亲油性微纳米羟基硅酸镁：0.2~2.0%
微纳米硼酸盐T361A：0.5~4.0%
二烷基二硫代磷酸锌T202：0.5~4.0%
抗氧剂：0.3~3.0%。
本发明中，所选用的基础油为矿物基础油或合成基础油，其中矿物基础油包括40℃时运动粘度为32~680mm2/s、粘度指数在50-100的石蜡基或环烷基基础油，合成基础油包括40℃时运动粘度为32~680mm2/s的聚α烯烃合成油（PAO）。
所述聚脲基稠化剂为分子结构含有脲基的有机化合物，包括单脲、二脲、三脲、四脲化合物的一种或其组合。
所述亲油性微纳米羟基硅酸镁是以羟基硅酸镁矿粉作原料，油酸作为表面修饰剂，矿物型基础油作为稀释剂，经高能研磨机研磨处理后制备而成，其粒径大小为0.1~2μm，因其表面被有机化合物修饰而具有亲油性能，能很好地与基础油相溶，且不易发生团聚、也不沉积。
所述微纳米硼酸盐T361A、二烷基二硫代磷酸锌T202均为市售产品。
所述抗氧剂为包括烷基二苯胺、N-苯基-α-萘胺的胺类抗氧剂的一种或其组合。
本发明提供的具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂制备工艺步骤如下：
1）、配方量的基础油和聚脲基稠化剂投料于油浴加热的反应釜中，搅拌均匀并皂化成脂，制得基础脂；
2）、依次将配方量的亲油性微纳米羟基硅酸镁、微纳米硼酸盐T361A、抗氧剂和、二烷基二硫代磷酸锌T202加入到反应釜中，搅拌分散均匀；
3）、经均质机均化或三辊机研磨后制得具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂。
本制备方法简单、操作方便，制得的脲基润滑脂对于机械设备等极具应用价值，经实验测试，表明具有极压抗磨性能、良好的节能效果和自修复功能。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的解释说明。
实施例1
一种具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，组成如下：
基础油：150BS，85.0g
二聚脲稠化剂：二苯基甲烷二异氰酸酯MDI（4.1g）、十八胺（4.5g）、苯胺（1.5g）
亲油性微纳米羟基硅酸镁：粒径0.1~2μm，0.5g
微纳米硼酸盐T361A：2.0g
二烷基二硫代磷酸锌T202：2.0g
N-苯基-α-萘胺：0.5g
生产方法：
(1) 将基础油总重量的50％投入第一个反应釜中，加热到50-60℃，然后加入全部十八胺和苯胺，搅拌加热至70-80℃。
(2) 将剩余的基础油投入第二个反应釜中，升温到50-60℃，然后加入MDI，搅拌升温至70-80℃。
(3) 在不停搅拌的条件下，将第一个反应釜中的油溶性全部加入到第二个反应釜中。
(4) 搅拌升温至130-140℃，保温60分钟。
(5) 进一步升温至180-200℃，高温炼制60分钟。
(6) 搅拌冷却，当温度下降至140-150℃时，依次加入亲油性微纳米羟基硅酸镁、T361A、N-苯基-α-萘胺并搅拌。
(7) 温度下降至90℃以下时，加入T202，搅拌冷却。
(8) 利用三辊机对以上润滑脂研磨三遍后即制得成品。
实施例2
一种具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，组成如下：
基础油：500SN（43.0g）、150BS（40.0g）
四聚脲稠化剂：甲苯二异氰酸酯TDI（4.7g）、乙二胺（0.7g）、十八胺（3.4g）、环己胺（1.2g）
亲油性微纳米羟基硅酸镁：粒径0.1~2μm，0.5g
微纳米硼酸盐T361A：3.0g
二烷基二硫代磷酸锌T202：3.0g
二苯胺：0.5g
生产方法：
(1) 将基础油总重量的50％投入第一个反应釜中，加热到50-60℃，然后加入全部十八胺、乙二胺和环己胺，搅拌加热至70-80℃。
(2) 将剩余的基础油投入第二个反应釜中，升温到50-60℃，然后加入TDI，搅拌升温至70-80℃。
(3) 在不停搅拌的条件下，将第一个反应釜中的油溶性全部加入到第二个反应釜中。
(4) 搅拌升温至130-140℃，保温60分钟。
(5) 进一步升温至180-200℃，高温炼制60分钟。
(6) 搅拌冷却，当温度下降至140-150℃时，依次加入亲油性微纳米羟基硅酸镁、T361A、二苯胺并搅拌。
(7) 温度下降至90℃以下时，加入T202，搅拌冷却。
(8) 利用三辊机对以上润滑脂研磨三遍后即制得成品。
实施例3
一种具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，组成如下：
基础油：PAO 合成油，150cSt@40℃，84.0g
二聚脲稠化剂：二苯基甲烷二异氰酸酯MDI（4.4g）、十二胺（3.3g）、正辛胺（2.3g）
亲油性微纳米羟基硅酸镁：粒径0.1~2μm，0.6g
微纳米硼酸盐T361A：3.0g
二烷基二硫代磷酸锌T202：2.0g
二苯胺：0.4g
生产方法：
(1) 将基础油总重量的50％投入第一个反应釜中，加热到50-60℃，然后加入全部十二胺和正辛胺，搅拌加热至70-80℃。
(2) 将剩余的基础油投入第二个反应釜中，升温到50-60℃，然后加入MDI，搅拌升温至70-80℃。
(3) 在不停搅拌的条件下，将第一个反应釜中的油溶性全部加入到第二个反应釜中。
(4) 搅拌升温至130-140℃，保温60分钟。
(5) 进一步升温至180-200℃，高温炼制60分钟。
(6) 搅拌冷却，当温度下降至140-150℃时，依次加入亲油性微纳米羟基硅酸镁、T361A、二苯胺并搅拌。
(7) 温度下降至90℃以下时，加入T202，搅拌冷却。
(8) 利用三辊机对以上润滑脂研磨三遍后即制得成品。
本实施例得到的润滑脂性能指标见下表.
| 测试项目 | 普通脲基脂（参考例） | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 测试方法 |
| 外观 | 黄色均匀油膏 | 黄色均匀油膏 | 淡黄色均匀油膏 | 淡黄色均匀油膏 | 目测 |
| 工作锥入度 0.1mm | 268 | 261 | 248 | 273 | GB/ T269 |
| 滴点℃ | 275 | 305 | 272 | 282 | GB/ T3498 |
| 钢网分油（100℃，24h）% | 2.5 | 1.5 | 2.2 | 1.8 | SH/ T0324 |
| 腐蚀（T2铜片，100℃，24h） | 铜片无绿色或黑色变化 | 铜片无绿色或黑色变化 | 铜片无绿色或黑色变化 | 铜片无绿色或黑色变化 | GB/T 7326(乙) |
| 四球试验PB值/N | 883 | 981 | 981 | 981 | GB/T3142 |
| 四球试验PD值/N | 2452 | 3089 | 3923 | 3089 | GB/T3142 |
| 四球试验摩擦系数 | 0.13 | 0.06 | 0.05 | 0.05 | GB/T3142 |
最后应说明的是：以上所述发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，其特征在于，
所述脲基润滑脂组合物由下列质量百分比的组分组成的：
基础油：72.0~93.5%
聚脲基稠化剂：5.0~15.0%
亲油性微纳米羟基硅酸镁：0.2~2.0%
微纳米硼酸盐T361A：0.5~4.0%
二烷基二硫代磷酸锌T202：0.5~4.0%
抗氧剂：0.3~3.0%。
2.如权利要求1所述具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，其特征在于，所选用的基础油为矿物基础油或合成基础油，其中矿物基础油包括40℃时运动粘度为32~680mm2/s、粘度指数在50-100的石蜡基或环烷基基础油，合成基础油包括40℃时运动粘度为32~680mm2/s的聚α烯烃合成油（PAO）。
3.如权利要求1所述具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述聚脲基稠化剂为分子结构含有脲基的有机化合物，包括单脲、二脲、三脲、四脲化合物的一种或其组合。
4.如权利要求1所述具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述亲油性微纳米羟基硅酸镁是以羟基硅酸镁矿粉作原料，油酸作为表面修饰剂，矿物型基础油作为稀释剂，经研磨机研磨处理后制备而成，其粒径大小为0.1~2μm。
5.如权利要求1所述具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述抗氧剂为胺类抗氧剂中的任意一种或几种的组合。
6.如权利要求5所述具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，其特征在于，
所述抗氧剂为烷基二苯胺和/或N-苯基-α-萘胺。
7.如权利要求1所述具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述微纳米硼酸盐T361A、二烷基二硫代磷酸锌T202均为市售产品。
8.一种权利要求1所述具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下：
1）、配方量的基础油和聚脲基稠化剂投料于油浴加热的反应釜中，搅拌均匀并皂化成脂，制得基础脂；
2）、依次将配方量的亲油性微纳米羟基硅酸镁、微纳米硼酸盐T361A、抗氧剂和、二烷基二硫代磷酸锌T202加入到反应釜中，搅拌分散均匀；
3）、经均质机均化或三辊机研磨后制得具备节能抗磨自修复功能的脲基润滑脂。
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