CN108841430A - 一种复合脲铝基润滑脂组合物及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种复合脲铝基润滑脂组合物及制备方法，包括以下组分：聚脲稠化剂：5～15％、复合铝稠化剂：3～10％、基础油：75～92％；外加防锈剂0.5～1％；有机胺、异氰酸酯反应制备聚脲稠化剂，苯甲酸、硬脂酸、有机铝反应制备复合铝皂，然后进行复合反应，升温，冷却后加入防锈剂并研磨成脂。本发明制备的复合脲铝基润滑脂除了聚脲和复合铝基润滑脂所共有的良好的抗水性与泵送性之外，依靠稠化剂纤维复合贯穿，增强了稠化能力与对金属的粘附性，提高了成膜性与极压抗磨性，在高温下具有良好的胶体稳定性。适合在高温、重载、潮湿等苛刻的条件下使用。

Description

一种复合脲铝基润滑脂组合物及制备方法

技术领域

本发明涉及一种润滑剂，确切的说是一种复合脲铝基润滑脂组合物及制备方法。

背景技术

聚脲润滑脂是一款性能全面的新型润滑脂产品，由有机脲稠化矿物油或者合成油制备。根据脲基基团数目的不同，可分为单脲、双脲、三脲、四脲、多脲等。二脲是开发最早、产品最多的品种，在工业中已被广泛应用。基于“双胺偶联、单胺封端”的反应原理，四脲是公认的新型聚脲润滑脂，由于其稠化能力强，高温性能突出，发展迅速。聚脲润滑脂由于不含金属离子，避免了对基础油的催化氧化作用，因此聚脲润滑脂具有良好的热稳定性、氧化安定性、抗水性、粘附性、泵送性及其他各种优良性能，使用寿命特别突出，可以满足不同的使用要求，适用于高低温、高低载荷、高低速以及不良介质接触的场合，广泛应用于冶金、汽车、食品、精密轴承、造纸等行业。

复合铝基润滑脂具有很好的高温可逆性，泵送性能优异，同时具有突出的抗水性，能稠化不同种类的基础油，非常适合高温和潮湿的工况，因此受到钢铁、水泥、工程机械、食品等行业的青睐。复合铝皂由异丙醇铝(或异丙醇铝三聚体)、苯甲酸、硬脂酸反应并稠化基础油制备，生产工艺简单，产品质量稳定。由于在反应过程中要释放大量的异丙醇气体，会给环境带来较大的危害，因此在国外一般都采用异丙醇铝三聚体代替异丙醇铝作为原料。

聚脲润滑脂和复合铝基润滑脂都是常用的高温脂，两者都有着各自非常突出的性能特点，在相关应用领域发挥着重要作用，同时它们又都存在着各自的一些无法解决的性能缺点：比如聚脲脂存在高温硬化、抗剪切能力差等问题；复合铝基脂存在高温软化流失、粘附性差等问题，这些性能缺点也会限制了它们在某些特殊领域的应用。从应用角度来看，这两者性能恰好可以互补；从成脂机理角度来看，聚脲润滑脂依靠氢键、范德华力等分子间作用力而成纤维状结构；复合铝皂依靠氢键、配位键、范德华力等分子间作用力构成稳定的珠串模型，成脂机理近似。

复合脲铝基润滑脂依靠复合技术，产品除了所共有的良好的抗水性与泵送性外，两种稠化剂在生长过程中互相穿插成中空多孔的纤维结构，这赋予了复合脲铝润滑脂一些新奇的特性：在高温下复合脲铝脂稠度基本不变，抗氧化能力强，不会出现硬化堵塞管路或者高温变软流失的情况；复合脲铝脂对金属的粘附性很好，能形成硬而强的润滑油膜，在不加添加剂的情况下也能表现出良好的极压抗磨性；中空多孔的纤维结构对基础油具有很强的吸附能力，即使对合成油都表现出很强的稠化能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合脲铝基润滑脂组合物及制备方法；复合脲铝基润滑脂除了聚脲和复合铝基润滑脂所共有的良好的抗水性与泵送性之外，依靠稠化剂纤维复合贯穿，增强了稠化能力与对金属的粘附性，提高了成膜性与极压抗磨性，在高温下具有良好的胶体稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种复合脲铝基润滑脂组合物；其组份和百分含量如下：

聚脲稠化剂：5～15％；

复合铝稠化剂：3～10％；

基础油：75～92％；

以上述合计100％计，外加0.5～1％防锈剂。

所述的聚脲稠化剂是异氰酸酯组份与有机胺组份反应生成的指二脲、三脲、四脲、多脲中的一种或者几种的混合物；有机胺是指伯胺、仲胺、叔胺中的一种或者几种的混合物；异氰酸酯是指单异氰酸酯、二异氰酸酯、多异氰酸酯中的一种或者几种的混合物。

所述的有机伯胺是指单伯胺、伯二胺、伯多胺中的一种或者几种的混合物；异氰酸酯是指二异氰酸酯。

所述的伯胺是指脂肪伯胺，碳链数为C₄～C₂₀，包括脂肪单伯胺是指十八烷基伯胺、十六烷基伯胺中的一种或者两种的混合物；伯二胺是指脂肪二胺、脂环二胺、芳香二胺中的一种或几种的混合物，碳链为C₂～C₂₀，包括伯二胺的1,4-环己二胺；二异氰酸酯是指二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或者两者的混合物。

所述复合铝稠化剂是由硬脂酸、苯甲酸和有机铝反应制备。苯甲酸、硬脂酸和有机铝中铝的摩尔比为1:1:1。

所述有机铝是指异丙醇铝或者异丙醇铝三聚体中的一种或者两种的混合物，包括有机铝是指异丙醇铝三聚体，异丙醇铝三聚体中铝含量为12.5％。

所述基础油是指精制矿物油，基础油的运动黏度(100℃)为10～40mm²/s，包括基础油HVI 150BS、HVI 500SN的一种或者两者的混合油。

所述防锈剂是十二烯基丁二酸、二壬基萘磺酸钡中的一种或者两者的混合物。

本发明的复合脲铝基润滑脂组合物的制备方法，包括以下步骤：

1)反应：将35％的基础油与异氰酸酯混合加热至60～70℃，同时将35％的基础油、有机胺混合加热至80～90℃，再将上述两种溶液混合反应30～60分钟；

2)混合：在步骤1)内加入苯甲酸、硬脂酸，混合加热至80～90℃；

3)复合：将有机铝加入到步骤2)的产物中，进行复合反应；

4)成脂：将步骤3)的产物升温到180～200℃时，加入剩余的基础油；

5)加剂：将步骤4)的产物降温到70～80℃，加入防锈剂并搅拌均匀，用三辊研磨机研磨后得到成品。

所述的复合脲铝基润滑脂的制备过程不加入其他添加剂。

本发明制备出的复合脲铝基润滑脂只加入防锈剂的情况下，除了具有很好的抗水性与泵送性之外，增强了稠化能力和对金属的粘附性，提高了成膜性与极压抗磨性，适合在高温、重载、潮湿等苛刻的条件下使用。

具体实施方式

为了更好的说明本发明，具体说明如下：

一种复合脲铝基润滑脂组合物，其组份和质量份数比如下：

聚脲稠化剂：5～15％；

复合铝稠化剂：3～10％；

基础油：75～92％；

以上述合计100％计，外加0.5～1％防锈剂。

所述的聚脲稠化剂是是由有机胺与异氰酸酯反应制备，制备的聚脲稠化剂是指二脲、三脲、四脲、多脲中的一种或者几种的混合物，优选的聚脲稠化剂是四脲稠化剂。

所述的有机胺是指伯胺、仲胺、叔胺中的一种或者几种的混合物，优选的有机胺为伯胺。有机伯胺是指单伯胺、伯二胺、伯多胺中的一种或者几种的混合物，优选的伯胺为单伯胺与伯二胺的混合物。

所述的有机伯胺是指脂肪伯胺、脂环伯胺、芳香伯胺中的一种或者几种的混合物，优选的单伯胺是指脂肪伯胺，碳链数为C₄～C₂₀，最优选的脂肪单伯胺是指十八烷基伯胺(简称十八胺)、十六烷基伯胺(简称十六胺)中的一种或者两种的混合物；优选的伯二胺是指脂肪二胺、脂环二胺、芳香二胺中的一种或几种的混合物，碳链为C₂～C₂₀，最优选的伯二胺的1,4-环己二胺。

所述的异氰酸酯是指单异氰酸酯、二异氰酸酯、多异氰酸酯中的一种或者几种的混合物，优选的异氰酸酯是指二异氰酸酯。优选的二异氰酸酯是指二苯基甲烷二异氰酸酯(简称MDI)、甲苯二异氰酸酯(简称TDI)中的一种或者两者的混合物，最优选的二异氰酸酯是指MDI。

所述的复合铝稠化剂是由硬脂酸、苯甲酸和有机铝反应制备，优选的苯甲酸、硬脂酸和有机铝中铝的摩尔比为1:1:1。

所述的有机铝是指异丙醇铝或者异丙醇铝三聚体中的一种或者两种的混合物，优选的有机铝是指异丙醇铝三聚体，优选的异丙醇铝三聚体中铝含量为12.5％。

所述的基础油是指精制矿物油，运动黏度(100℃)为10～40mm²/s，优选的基础油是指HVI 150BS、HVI 500SN或者两者的混合油。

所述的防锈剂是十二烯基丁二酸、二壬基萘磺酸钡中的一种或者两者的混合物。

实施例1：

将HVI 150BS 350g与MDI 30g混合加热至60℃，同时将辛胺15g、邻苯二胺5g及HVI150BS 350g混合加热至80℃，然后将上述两种溶液混合反应30分钟。向混合体系内加入苯甲酸6g、硬脂酸14g，混合加热至80℃，然后再加入异丙醇铝三聚体10g进行复合反应，然后将所有物料升温到180℃，加入HVI 150BS 220g。体系降温至70℃时加入十二烯基丁二酸5g，最后用三辊机研磨3遍后成脂。性能见表1

实施例2：

将HVI 500SN 420g与TDI 70g混合加热至70℃，同时将十六胺97g、乙二胺13g及HVI 500SN 420g混合加热至90℃，然后将上述两种溶液混合反应60分钟。向混合体系内加入苯甲酸24g、硬脂酸57g，混合加热至90℃，然后再加入异丙醇铝39g进行复合反应，然后将所有物料升温到200℃，加入HVI 500SN 60g。体系降温至80℃时加入二壬基萘磺酸钡12g，最后用三辊机研磨3遍后成脂。性能见表1

实施例3：

将HVI 500SN 630g与MDI 55g混合加热至65℃，同时将苯胺35g、十八胺47g、1,4-环己二胺43g及HVI 150BS 630g混合加热至85℃，然后将上述两种溶液混合反应45分钟。向混合体系内加入苯甲酸25g、硬脂酸59g，混合加热至85℃，然后再加入异丙醇铝三聚体21g及异丙醇铝21g进行复合反应，然后将所有物料升温到190℃，加入HVI 500SN234g。体系降温至75℃时加入十二烯基丁二酸6.8g、二壬基萘磺酸钡6.7g，最后用三辊机研磨3遍后成脂。性能见表1

实施例4：

将HVI 500SN 420g与TDI 31g混合加热至70℃，同时将环己胺18g、1,6-己二胺11g及HVI 150BS 420g混合加热至80℃，然后将上述两种溶液混合反应30分钟。向混合体系内加入苯甲酸23g、硬脂酸56g，混合加热至80℃，然后再加入异丙醇铝三聚体41g进行复合反应，然后将所有物料升温到195℃，加入HVI 500SN 180g。体系降温至70℃时加入二壬基萘磺酸钡6g，最后用三辊机研磨3遍后成脂。性能见表1

实施例5：

将HVI 500SN 455g与MDI 29g混合加热至60℃，同时将十八胺30g、1,4-环己二胺6g及HVI 150BS 455g混合加热至90℃，然后将上述两种溶液混合反应45分钟。向混合体系内加入苯甲酸13g、硬脂酸30g，混合加热至90℃，然后再加入异丙醇铝三聚体22g进行复合反应，然后将所有物料升温到200℃，加入HVI 500SN 260g。体系降温至75℃时加入二壬基萘磺酸钡13g，最后用三辊机研磨3遍后成脂。性能见表1

对比例1：

将HVI 500SN 490g、MDI 48g混合加热至65℃，同时将HVI 500SN 490g、辛胺25g、1,4-环己二胺11g混合加热至90℃，然后将上述两种溶液混合反应30分钟。向混合体系内加入高碱值磺酸钙75g，搅拌均匀并升温到80℃。然后再加入乙醇5g、冰醋酸4g进行复合反应，最后将所有物料升温到190℃，加入HVI 150BS 252g。体系降温至75℃时加入十二烯基丁二酸10.5g，最后用三辊机研磨3遍后成脂。性能见表1

对比例2：

将HVI 500SN 455g、MDI 29g混合加热至65℃，同时将HVI 150BS 455g、十八胺31g、丙二胺5g混合加热至85℃，然后将上述两种溶液混合反应50分钟。向混合体系内加入12-羟基硬脂酸26g、癸二酸7g，搅拌均匀并升温到90℃。然后再加入氢氧化锂6g进行复合反应，最后将所有物料升温到190℃，加入HVI 500SN 286g。体系降温至75℃时加入十二烯基丁二酸13g，最后用三辊机研磨3遍后成脂。性能见表

表1润滑脂的性能对比

如表1所示，对比实例4和实例2，复合铝皂分相同，随着聚脲皂分的提高，PB值基本不变，高温锥入度差值逐渐变小(硬化)，加水滚筒安定性变好，水淋流失量变化不大。对比实例3、实例2和实例1，脲铝比逐渐增加，高温锥入度、PB值、加水滚筒安定性和水淋流失量差别不大，说明脲铝比在此范围变化对性能基本没有影响。对比实例4、实例5与实例1，聚脲皂分相同，随着复合铝皂含量的提高，PB值逐渐提高。高温锥入度差值逐渐变小(趋于不硬化)，加水滚筒安定性和水淋流失量变化不大。对比发现，脲铝比为1:1的实例5为最好，这与脲铝最佳配比相关。对比实例5与对比例1，复聚脲合磺酸钙基脂的PB值要优于复合脲铝基脂，这与磺酸钙基脂固有的优异极压性相关。但是聚脲与磺酸钙的相容性不是很好，因此加水滚筒与水淋流失量方面，复合脲铝的性能更好。高温性能方面，聚脲复合磺酸钙的锥入度变化值很大，高温明显变软。对比实例5与对比例2，聚脲复合锂基脂的PB值偏低、加水滚筒、水淋流失量偏大，尤其是高温性能方面，锥入度变化值明显增大，高温明显变软。

总结以上得知，与聚脲复合磺酸钙基脂及聚脲复合锂基脂相比，本发明制备出的复合脲铝基润滑脂只加入防锈剂的情况下，除了具有很好的抗水性与泵送性之外，增强了稠化能力和对金属的粘附性，提高了成膜性与极压抗磨性，适合在高温、重载、潮湿等苛刻的条件下使用。

Claims (10)

1.一种复合脲铝基润滑脂组合物,其特征是组份和质量百分含量如下：

聚脲稠化剂：5～15％；

复合铝稠化剂：3～10％；

基础油：75～92％；

以上述合计100％计，外加0.5～1％防锈剂。

2.如权利要求1所述的组合物，其特征是所述的聚脲稠化剂是异氰酸酯组份与有机胺组份反应生成的指二脲、三脲、四脲、多脲中的一种或者几种的混合物；有机胺是指伯胺、仲胺、叔胺中的一种或者几种的混合物；异氰酸酯是指单异氰酸酯、二异氰酸酯、多异氰酸酯中的一种或者几种的混合物。

3.如权利要求2所述的组合物，其特征是所述的有机伯胺是指单伯胺、伯二胺、伯多胺中的一种或者几种的混合物；异氰酸酯是指二异氰酸酯。

4.如权利要求2所述的组合物，其特征是所述的伯胺是指脂肪伯胺，碳链数为C₄～C₂₀，包括脂肪单伯胺是指十八烷基伯胺、十六烷基伯胺中的一种或者两种的混合物；伯二胺是指脂肪二胺、脂环二胺、芳香二胺中的一种或几种的混合物，碳链为C₂～C₂₀，包括伯二胺的1,4-环己二胺；二异氰酸酯是指二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或者两者的混合物。

5.如权利要求1所述的的组合物，其特征是复合铝稠化剂是由硬脂酸、苯甲酸和有机铝反应制备。

6.如权利要求5所述的的组合物，其特征是苯甲酸、硬脂酸和有机铝中铝的摩尔比为1:1:1。

7.如权利要求5所述的组合物，其特征是有机铝是指异丙醇铝或者异丙醇铝三聚体中的一种或者两种的混合物，包括有机铝是指异丙醇铝三聚体，异丙醇铝三聚体中铝含量为12.5％。

8.如权利要求1所述的组合物，其特征是基础油是指精制矿物油，基础油的运动黏度(100℃)为10～40mm²/s，包括基础油HVI 150BS、HVI 500SN的一种或者两者的混合油。

9.如权利要求1所述的组合物，其特征是防锈剂是十二烯基丁二酸、二壬基萘磺酸钡中的一种或者两者的混合物。

10.利用权利要求1所述的复合脲铝基润滑脂组合物制备复合脲铝基润滑脂组的方法，包括以下步骤：

1)反应：将35％的基础油与异氰酸酯混合加热至60～70℃，同时将35％的基础油、有机胺混合加热至80～90℃，再将上述两种溶液混合反应30～60分钟；

2)混合：在步骤1)内加入苯甲酸、硬脂酸，混合加热至80～90℃；

3)复合：将有机铝加入到步骤2)的产物中，进行复合反应；

4)成脂：将步骤3)的产物升温到180～200℃时，加入剩余的基础油；

5)加剂：将步骤4)的产物降温到70～80℃，加入防锈剂并搅拌均匀，用三辊研磨机研磨后得到成品。