CN109135888A - 一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于润滑脂技术领域，公开了一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法。以质量份数计，所述润滑脂包括以下组分：基础油，30～70份，高碱值磺酸钙30～70份，复合转化剂1～10份，低分子酸1～4份，十二羟基硬脂酸1～10份，氢氧化钙1～5份，结构改善剂0.5～5份，纳米添加剂1～10份，抗氧化剂0.1～1份。所述高性能磺酸钙润滑脂综合性能优异，抗水冲刷性能、高温性及机械安定性明显优于同类产品。

Description

一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑脂技术领域，具体涉及一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法。
背景技术
磺酸钙润滑脂是一种新型多用途润滑脂，具有优异的耐高温性能、极压抗磨性能、机械安定性能和防锈性能。国内外已有多篇关于磺酸钙润滑脂的专利，CN103103012A介绍了一种硬脂酸改性的磺酸钙润滑脂，改善了润滑脂与水接触后外观的变化。CN102417855B介绍了一种磺酸钙基四聚脲润滑脂，中和了磺酸钙润滑脂和聚脲润滑脂的优缺点，提供了一种抗水性能和轴承寿命均较为优异的产品。但上述方案所涉及的抗水性能评价方法均比较温和，不能完全体现润滑脂在苛刻环境的应用工况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种新型的复合磺酸钙基润滑脂，该润滑脂在满足GB/T33585-2017性能要求的前提下，具有更加优异的综合性能，尤其是抗水冲刷性能。因此更加适用于苛刻的易于接触水的应用场合，如冶金行业连铸机、热轧轧机，近海码头设备，航运设备等的润滑与防护。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种复合磺酸钙基润滑脂，包括以下重量份的组分：
基础油：30～70份；
高碱值磺酸钙：30～70份；
复合转化剂：1～10份；
低分子酸A：0.5～2份；
低分子酸B：0.5～4份；
十二羟基硬脂酸：1～10份；
氢氧化钙：1～5份；
结构改善剂：0.5～5份；
纳米添加剂：1～10份；
抗氧化剂：0.1～1份。
优选的，所述基础油为精制石蜡基油、环烷基油、合成烃、合成酯类油、烷基萘中的一种或几种混合物。
优选的，所述高碱值磺酸钙为总碱值300～400mgKOH/g的合成型磺酸钙、石油磺酸钙或其混合物。
优选的，所述复合转化剂为低分子醇、低分子醚、有机酸及低分子无机酸中的两种或多种混合物。
优选的，所述低分子酸A为甲酸、乙酸和草酸中的一种。
优选的，所述低分子酸B为硼酸、磷酸和乙酸中的一种。
优选的，所述结构改善剂为乙烯丙烯共聚物、聚异丁烯、苯乙烯异戊烯共聚物、线型聚甲基丙烯酸酯、星型聚甲基丙烯酸酯、改性乙烯丙烯共聚物中的一种或多种。
优选的，所述纳米添加剂为纳米碳酸钙、纳米氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化铝中的一种或多种。
优选的，所述抗氧化剂为二异辛基二苯胺、二壬基二苯胺和二叔丁基对甲酚中的一种。
本发明还提供了上述复合磺酸钙基润滑脂的制备方法，包括以下步骤：先将高碱值磺酸钙、部分基础油与复合转化剂混合，得到混合物；将混合物升温至50-70℃，加入低分子酸A，再升温至70～90℃，保温30～60分钟；顺序加入氢氧化钙乳液，低分子酸B的水溶液及十二羟基硬脂酸，在90～100℃反应30～120分钟；升温至170～180℃，加入剩余基础油；当温度低于90℃时加入结构改善剂、纳米添加剂及抗氧化剂分散，得到所述复合磺酸钙基润滑脂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的复合磺酸钙基润滑脂在满足GB/T33585-2017性能要求的前提下，具有更加优异的综合性能，尤其是抗水冲刷性能、高温性及机械安定性。因此更加适用于苛刻的易于接触水的应用场合，如冶金行业连铸机、热轧轧机、近海码头设备、航运设备、工程机械、重载汽车等的润滑与防护。
具体实施方式
本发明提供一种复合磺酸钙基润滑脂，具有优异的综合性能，尤其是抗水冲刷性能，可适用于各种工业应用。本发明的润滑脂包括以下重量份的组分：
基础油：30～70份；
高碱值磺酸钙：30～70份；
复合转化剂：1～10份；
低分子酸A：0.5～2份；
低分子酸B：0.5～4份；
十二羟基硬脂酸：1～10份；
氢氧化钙：1～5份；
结构改善剂：0.5～5份；
纳米添加剂：1～10份；
抗氧化剂：0.1～1份。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂中，以重量份数计，基础油占30～70份，优选为34～60份，更优选为40～50份。本发明的基础油是指润滑脂的基础料或基础料调合物，其由单一制造商按照相同规格生产(不依赖于进料来源或制造商的地点)；满足相同制造商的规格；并且由唯一配方、产品识别码或这两者加以识别。本发明中，基础油可以为石蜡基油、环烷基油、合成烃、合成酯类油、烷基萘中的一种或几种混合物，如500SN、150BS、PAO100等。若为两种以上的混合物时，本发明对混合物中各基础油的混合比例没有限定，任意比例均可。本发明对基础油的来源及种类没有特殊要求，可以是任何目前已知或后来发现的用于就任何和所有这类应用于配制润滑脂的基础油，如应用于发动机油，船用气缸油，功能液如液压油、齿轮油、传动油等。本领域技术人员可通过常规技术使合适量的本发明公开的其他添加剂与基础油共同制备本发明的润滑脂。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂中，以重量份数计，高碱值磺酸钙占30～70份，优选为35～60份，更优选为40～50份。本发明中，所述高碱值磺酸钙碱值为300-400mgKOH/g牛顿体高碱值石油磺酸钙或合成磺酸钙或其混合物。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂中，以重量份数计，复合转化剂占1～10份，优选为3～6份，更优选为4～5.5份。本发明中，所述复合转化剂为低分子醇、低分子醚、有机酸及低分子无机酸中两种或多种的混合物。本发明中，所述低分子醇、低分子醚、有机酸及低分子无机酸为本领域中对本领域技术人员众所周知的化合物，所述低分子醇，如甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等；所述低分子醚，如乙二醇甲醚、乙二醇乙醚等；所述有机酸如苯甲酸、油酸、苯磺酸等；所述无机酸如硼酸、磷酸等。本发明对复合转化剂混合的种类和比例没有特殊限制，本领域技术人员可以根据需要在上述化合物中进行选择。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂中，以重量份数计，低分子酸A占0.5～2份，优选为1～1.5份。本发明中，所述低分子酸优选甲酸、乙酸和草酸中的一种，更优选为乙酸。低分子酸A具有较强的酸反应活性，能够迅速和原料中的碳酸钙反应，释放二氧化碳，促成碳酸钙晶型的改变。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂中，以重量份数计，低分子酸B占0.5～4份，优选为1～3份，更优选为1.5～2.5份。所述低分子酸B优选为硼酸、磷酸和乙酸中的一种，更优选为硼酸或者磷酸。低分子酸B用于改善润滑脂极压抗磨性能。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂中，以重量份数计，含有结构改善剂0.5～5份，优选为1～4份，更优选为2～3份。本发明所述结构改善剂主要用于改善产品稳定性能、粘附性能和抗水性能。所述结构改善剂为高分子聚合物，优选为乙烯丙烯共聚物、聚异丁烯、苯乙烯异戊烯共聚物、线型聚甲基丙烯酸酯、星型聚甲基丙烯酸酯、改性乙烯丙烯共聚物中的一种或多种，更优选的为苯乙烯异戊烯共聚物、星型聚甲基丙烯酸酯、改性乙烯丙烯共聚物中的一种或多种。本发明所述的改性乙烯丙烯共聚物优选为Lubrizol公司的2002D。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂中，以重量份数计，含有抗氧化添加剂0.1～1份，优选为0.3～0.8份，更优选为0.5～0.6份。本发明中，所述抗氧化添加剂优选为二异辛基二苯胺、二壬基二苯胺和二叔丁基对甲酚中的一种。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂中，以重量份数计，含有纳米添加剂1～10份，优选为1.5～5份，更优选为2～4份。本发明中，所述纳米添加剂优选为纳米碳酸钙、纳米氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化铝中的一种或多种。所述纳米添加剂用于改善润滑脂极压抗磨性能。
本发明还包括上述复合磺酸钙基润滑脂的制备方法，包括如下步骤：
先将高碱值磺酸钙、部分基础油与复合转化剂混合，得到混合物；将混合物升温至50～70℃，优选为55～65℃，加入低分子酸A；再将温度升温至70～90℃，保温30～60分钟，优选为升温至75～85℃，保温40～50分钟；顺序加入氢氧化钙乳液，低分子酸B的水溶液及十二羟基硬脂酸，在90～100℃反应30～120分钟，优选为在92～97℃反应40～100分钟；升温至170～180℃，优选为173～178℃加入剩余基础油；当温度低于90℃时加入结构改善剂、纳米添加剂以及抗氧化剂分散，得到所述复合磺酸钙基润滑脂。
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的下述实施例中选用以下厂家的产品，但并非是对本发明的限制。
150BS基础油：40℃运动粘度100cSt，厂家如埃克森美孚公司、中国石化、中国石油。
高碱值磺酸钙：总碱值为300～400mgKOH/g的合成磺酸钙，总碱值为400mgKOH/g的石油磺酸钙，厂家如Lubrizol Corporation。
胺型抗氧化剂：二异辛基二苯胺、二壬基二苯胺，厂家如Lubrizol Corporation。
结构改善剂：Lubrizol 2002D，厂家如Lubrizol Corporation。
纳米添加剂：纳米碳酸钙，纳米氧化钛，纳米氧化锌，厂家如北京贵兴达。
实施例1：
606g150BS基础油、1212g合成磺酸钙(总碱值400mgKOH/g)、76g苯甲酸和80g乙醇混合。加热至50℃，加入30g乙酸(预先分散在2倍水中)，升温至70℃，保温30分钟。加入36g氢氧化钙(预先分散在2倍水中)。加入57g硼酸(预先分散在2倍沸水中)，加入78g十二羟基硬脂酸。在90℃反应120分钟。升温至174℃，加入606g 150BS基础油。待物料温度低于90℃时加入150g纳米碳酸钙、60g Lubrizol2002D,15g二异辛基二苯胺抗氧剂。经分散脱气后即得成品。
成品检测数据见表1。
实施例2：
将606g150BS基础油、1320g合成磺酸钙(总碱值300mgKOH/g)、60g油酸和100g乙二醇甲醚混合。加热至60℃，加入30g草酸(预先分散在2倍水中)，升温至80℃，保温45分钟。加入36g氢氧化钙(预先分散在2倍水中)，加入57g磷酸(预先分散在2倍沸水中)，加入78g十二羟基硬脂酸。在96℃反应80分钟。升温至180℃，加入606g 150BS基础油。待物料温度低于90℃时加入60g纳米氧化钛、150g Lubrizol2002D、5g二壬基二苯胺抗氧化剂。经分散脱气后即得成品。
成品检测数据见表1。
实施例3：
631.5g150BS基础油、1365g石油磺酸钙(总碱值400mgKOH/g)、100g硼酸和62g甲醇混合。加热至70℃，加入30g乙酸(预先分散在2倍水中)，升温至90℃，保温60分钟。加入36g氢氧化钙(预先分散在2倍水中)，加入57g硼酸(预先分散在2倍沸水中)，加入78g十二羟基硬脂酸。在100℃反应60分钟。升温至170℃，加入631.5g 150BS基础油。待物料温度低于90℃时加入100g纳米氧化锌、30g Lubrizol2002D、9g二异辛基二苯胺抗氧化剂。经分散脱气后即得成品。
成品检测数据见表1。
对实施例1～3高碱值复合磺酸钙基润滑脂性能进行测定，并采用润滑脂抗水冲刷试验ASTM D4049进行测定，结果见表1。
表1本发明润滑脂与现有技术的润滑脂性能对比
其中，对比例为现有技术中常规的复合磺酸钙基润滑脂。
由表1可以看出，本发明的复合磺酸钙基润滑脂能够满足GB/T33585-2017的性能要求。同时相对于现有技术水平，即表1中对比例，具有更好的抗水冲刷性能和高温抗氧化性能。因此更加适用于苛刻的易于接触水的应用场合，如冶金行业连铸机、热轧轧机，近海码头设备，航运设备等的润滑与防护。
本发明采用了润滑脂抗水冲刷试验ASTM D4049对润滑脂抗水性能就行了评价，该试验更加苛刻、更能体现不同复合磺酸钙润滑脂抗水性能的差异，同时具有优异的高温性及机械安定性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
基础油：30～70份；
高碱值磺酸钙：30～70份；
复合转化剂：1～10份；
低分子酸A：0.5～2份；
低分子酸B：0.5～4份；
十二羟基硬脂酸：1～10份；
氢氧化钙：1～5份；
结构改善剂：0.5～5份；
纳米添加剂：1～10份；
抗氧化剂：0.1～1份。
2.根据权利要求1所述的复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，所述基础油为石蜡基油、环烷基油、合成烃、合成酯类油、烷基萘中的一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，所述磺酸钙为总碱值300～400mgKOH/g的合成型磺酸钙、石油磺酸钙或其混合物。
4.根据权利要求1所述的复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，所述复合转化剂为低分子醇、低分子醚、有机酸及低分子无机酸中的两种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，所述低分子酸A为甲酸、乙酸和草酸中的一种。
6.根据权利要求1所述的复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，所述低分子酸B为硼酸、磷酸和乙酸中的一种。
7.根据权利要求1所述的复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，所述结构改善剂为乙烯丙烯共聚物、聚异丁烯、苯乙烯异戊烯共聚物、线型聚甲基丙烯酸酯、星型聚甲基丙烯酸酯、改性乙烯丙烯共聚物中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，所述纳米添加剂为纳米碳酸钙、纳米氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化铝中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的复合磺酸钙基润滑脂，其特征在于，所述抗氧化剂为二异辛基二苯胺、二壬基二苯胺和二叔丁基对甲酚中的一种。
10.一种权利要求1～9任意一项所述复合磺酸钙基润滑脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将高碱值磺酸钙、部分基础油与复合转化剂混合，得到混合物；将混合物升温至50～70℃，加入低分子酸A，再升温至70～90℃，保温30～60分钟；顺序加入氢氧化钙乳液，低分子酸B的水溶液及十二羟基硬脂酸，在90～100℃反应30～120分钟；升温至170～180℃，加入剩余基础油；当温度低于90℃时加入结构改善剂、纳米添加剂以及抗氧化剂分散，得到所述复合磺酸钙基润滑脂。
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