CN109370757A - 一种极压抗磨添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种极压抗磨添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种极压抗磨添加剂，包括以下重量份的原料：工业水杨酸酸10‑20份、硼酸80‑100份、氢氧化锂3‑4份、氢氧化钙4‑6份、氢氧化钾40‑60份、水70‑90份、基础油A 120‑160份、基础油B 60‑80份。采用工业水杨酸、氢氧化锂并添加氢氧化钙，通过特殊的生产工艺，确保硼酸盐能够良好的分散，在应用过程中对润滑剂性能的不利影响降到最低，既大大提高了产品的抗水性和极压抗磨性，也有效解决了硼酸盐易沉降的问题。本发明制得的极压抗磨添加剂具有极高的极压抗磨性和热稳定性，四球实验PB≥2000N，PD≥8000N，使用温度达250℃以上时仍具有良好的抗磨极压性能。

Description

一种极压抗磨添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油化工添加剂领域，具体是一种极压抗磨添加剂及其制备方法。
背景技术
全球每年约有三分之一的金属材料消耗于氧化腐蚀和机械磨损,我国这方面损失每年高达1800亿元。可见防止金属腐蚀和改善润滑抗磨性能何等重要，半个多世纪以来，人们在研发极压抗磨减摩油剂提高润滑性能方面做了不懈努力，开发出多种单剂和复剂。如硫磷型(SP)齿轮油极压抗磨剂，内燃机油、抗磨液压油用二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)抗氧抗腐抗磨多效剂，有机钼、钨减摩剂，有机铜及纳米硫化铜减摩剂，纳米铈、镧稀土抗磨剂，纳米金刚石、氮化硼、二氧化硅等陶瓷抗磨剂，胶体石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯减摩抗磨剂，氨荒酸锌、铜、钼、镉、锑等盐及其酯类极压抗磨剂，非活性高碱值磺酸盐极压剂，烷基咪唑氟硼酸盐离子液，硼酸酯和硼酸盐等等。所有这些，对改善机械极压抗磨减摩性能都有较好的作用。
面对多种添加剂，选择和配伍是最重要的。选择应当依据节能、环保法规、应用场合和性价比；优化旨在实现性效、成本的最佳化。有的剂受环保限制，添加量受到限制，必须寻找新剂替代：有的受成本约束，如二戊基二硫代氨基甲酸锌、非活性高碱值磺酸钙、纳米硫化铜、非活性有机钼等性效很好，价格较高，在中低档价位的润滑油中推广困难；有的受现有加工工艺条件限制，如纳米陶瓷、纳米金刚石和咪唑氟硼离子液等，目前还很难大批量生产供货；有的外观色泽不佳，如胶体石墨、二硫化钼和氨荒酸硒、碲、锑、镉等，因带有黑、灰、黄颜色而不大受某些用户欢迎。
国内外许多研究结果表明硼酸盐作为极压添加剂具有其独特的优越性：抗磨性好、无毒、无气味、不会腐蚀金属，耐高温性好，与含硫、磷、氯活性添加剂配伍性也较好，复合效果(增效作用)明显。另外硼酸盐极压添加剂的作用机理也与其它有机极压抗磨剂有所不同，它不是由于与金属反应形成反应膜，而是由于摩擦部件相对运动时，其表面带点，是硼酸盐微粒粘附于其上，形成极压膜，这层膜既厚又粘，起到无机润滑膜的作用。
目前，现有极压抗磨剂用于润滑脂中，有些会影响产品胶体安定性，进而影响润滑脂的滴点、稠度、机械安定性等，尤其是硼酸盐类添加剂用于润滑脂中抗水性能较差，因此改善或解决硼酸盐类型添加剂的抗水性问题成为技术人员关注的焦点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗水性好、极压抗磨性特别优良，且制备方法简单、易操作的极压抗磨添加剂及制备方法，以解决上述背景技术中提出的硼酸盐抗磨极压添加剂存在抗水性差的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种极压抗磨添加剂，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸10-20份、硼酸80-100份、氢氧化锂3-4份、氢氧化钙4-6份、氢氧化钾40-60份、水70-90份、基础油A 120-160份、基础油B 60-80份。
一种极压抗磨添加剂，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸10份、硼酸80份、氢氧化锂3份、氢氧化钙4份、氢氧化钾40份、水70份、基础油A 120份、基础油B 60份。
一种极压抗磨添加剂，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸20份、硼酸100份、氢氧化锂3-4份、氢氧化钙4-6份、氢氧化钾60份、水90份、基础油A 160份、基础油B 80份。
一种极压抗磨添加剂，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸16份、硼酸90份、氢氧化锂3.5份、氢氧化钙5份、氢氧化钾50份、水80份、基础油A 140份、基础油B 70份。
所述的基础油A为高粘度深度精制的矿物油150BS；所述的基础油B为酯类合成的基础油。
优选地，所述的极压抗磨添加剂及其制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将基础油A和工业水杨酸酸投入反应釜内，边升温边搅拌10-20分钟；
(2)升温到60-80℃时将氢氧化锂、氢氧化钙和10％的水配制成碱液投入反应釜内与步骤(1)的混合物搅拌均匀，缓慢升温进行脱水；
(3)脱水完成后当反应釜内混合物温度升至110-120℃时将硼酸投入到反应釜内并搅拌均匀，继续升温；
(4)将氢氧化钾和剩余的水投入另一容器内搅拌均匀，直至完全溶解；
(5)当步骤(3)的混合物温度升至120-140℃时将步骤(4)的混合物以2-3升/分钟的速度均匀投入到反应釜内与步骤(3)的混合物搅拌均匀，继续升温；
(6)温度升至160-180℃将基础油B投入皂化釜内与步骤(4)的混合物搅拌均匀，继续温度到240-260℃时停止加热并保持10-20分钟；
(7)将步骤(6)的混合物搅拌剪切、出料，冷却至室温研磨,即得成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用工业水杨酸、氢氧化锂并添加氢氧化钙，通过特殊的生产工艺，确保硼酸盐能够良好的分散，在应用过程中对润滑剂性能的不利影响降到最低，既大大提高了产品的抗水性和极压抗磨性，也有效解决了硼酸盐易沉降的问题。
2、本发明制得的极压抗磨添加剂具有极高的极压抗磨性和热稳定性，四球实验PB≥2000N，PD≥8000N，使用温度达250℃以上时仍具有良好的抗磨极压性能。
3、对金属材料的选择性不敏感，对各种金属材料都比较适应，对铜不腐蚀，无毒、无味，对橡胶密封件的适应性好；使用中消耗少，使用寿命长；与含磷、硫、氯的极压添加剂具有很好的配伍性，协同效果明显。
4、对脲基脂、锂基脂、复合锂基脂、复合铝基脂、复合钙基脂都适用，不破坏润滑脂的胶体结构，不影响润滑脂其他理化性能，尤其不影响原润滑脂本身的抗水性能。
5、本发明制备的极压抗磨添加剂，不仅工艺简单、易于操作，且与已有技术的硼酸盐添加剂相比，具有抗水性好、稳定性好、抗磨极压性突出的特点，用于润滑脂中，用水淋试验来评定，水淋流失量(38℃,1h)变化值不大于0.001％，对润滑脂的水淋损失几乎无影响。
6、本发明的极压抗磨性好，一般在润滑脂中加量在2％时，产品PB值可达1100N以上，PD值可达4000N以上。
它主要用于润滑脂中，特别是高温及宽温度范围应用的润滑脂中，也可用于高粘度的各种高性能流体润滑剂中。产品凭借其坚厚的油膜强度，超高的极压性能，高抗磨的独有特点，仅次于纳米铜、有机钼等低摩擦系数，拥有理想的抗氧和防锈特性，无金属灰分的清净分散性，无毒无味无害的安全性，不快速腐蚀消减金属表面、消耗添加剂的长寿命性。加剂量小，作用大，使用效果好。
具体实施方式
实施例1
一种极压抗磨添加剂，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸10份、硼酸80份、氢氧化锂3份、氢氧化钙4份、氢氧化钾40份、水70份、基础油A 120份、基础油B 60份。
所述的基础油A为高粘度深度精制的矿物油150BS；所述的基础油B为酯类合成的基础油。
所述的极压抗磨添加剂及其制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将基础油A和工业水杨酸酸投入反应釜内，边升温边搅拌10-20分钟；
(2)升温到60-80℃时将氢氧化锂、氢氧化钙和10％的水配制成碱液投入反应釜内与步骤(1)的混合物搅拌均匀，缓慢升温进行脱水；
(3)脱水完成后当反应釜内混合物温度升至110-120℃时将硼酸投入到反应釜内并搅拌均匀，继续升温；
(4)将氢氧化钾和剩余的水投入另一容器内搅拌均匀，直至完全溶解；
(5)当步骤(3)的混合物温度升至120-140℃时将步骤(4)的混合物以2-3升/分钟的速度均匀投入到反应釜内与步骤(3)的混合物搅拌均匀，继续升温；
(6)温度升至160-180℃将基础油B投入皂化釜内与步骤(4)的混合物搅拌均匀，继续温度到240-260℃时停止加热并保持10-20分钟；
(7)将步骤(6)的混合物搅拌剪切、出料，冷却至室温研磨,即得成品。
实施例2
一种极压抗磨添加剂，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸20份、硼酸100份、氢氧化锂3-4份、氢氧化钙4-6份、氢氧化钾60份、水90份、基础油A 160份、基础油B 80份。
所述的基础油A为高粘度深度精制的矿物油150BS；所述的基础油B为酯类合成的基础油。
所述的极压抗磨添加剂及其制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将基础油A和工业水杨酸酸投入反应釜内，边升温边搅拌10-20分钟；
(2)升温到60-80℃时将氢氧化锂、氢氧化钙和10％的水配制成碱液投入反应釜内与步骤(1)的混合物搅拌均匀，缓慢升温进行脱水；
(3)脱水完成后当反应釜内混合物温度升至110-120℃时将硼酸投入到反应釜内并搅拌均匀，继续升温；
(4)将氢氧化钾和剩余的水投入另一容器内搅拌均匀，直至完全溶解；
(5)当步骤(3)的混合物温度升至120-140℃时将步骤(4)的混合物以2-3升/分钟的速度均匀投入到反应釜内与步骤(3)的混合物搅拌均匀，继续升温；
(6)温度升至160-180℃将基础油B投入皂化釜内与步骤(4)的混合物搅拌均匀，继续温度到240-260℃时停止加热并保持10-20分钟；
(7)将步骤(6)的混合物搅拌剪切、出料，冷却至室温研磨,即得成品。
实施例3
一种极压抗磨添加剂，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸16份、硼酸90份、氢氧化锂3.5份、氢氧化钙5份、氢氧化钾50份、水80份、基础油A 140份、基础油B 70份。
所述的基础油A为高粘度深度精制的矿物油150BS；所述的基础油B为酯类合成的基础油。
所述的极压抗磨添加剂及其制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将基础油A和工业水杨酸酸投入反应釜内，边升温边搅拌10-20分钟；
(2)升温到60-80℃时将氢氧化锂、氢氧化钙和10％的水配制成碱液投入反应釜内与步骤(1)的混合物搅拌均匀，缓慢升温进行脱水；
(3)脱水完成后当反应釜内混合物温度升至110-120℃时将硼酸投入到反应釜内并搅拌均匀，继续升温；
(4)将氢氧化钾和剩余的水投入另一容器内搅拌均匀，直至完全溶解；
(5)当步骤(3)的混合物温度升至120-140℃时将步骤(4)的混合物以2-3升/分钟的速度均匀投入到反应釜内与步骤(3)的混合物搅拌均匀，继续升温；
(6)温度升至160-180℃将基础油B投入皂化釜内与步骤(4)的混合物搅拌均匀，继续温度到240-260℃时停止加热并保持10-20分钟；
(7)将步骤(6)的混合物搅拌剪切、出料，冷却至室温研磨,即得成品。
性质测定：
未加添加剂的基础脂和添加2wt％实施例2的极压抗磨剂后基础脂相关性能对比，结果如表一所示，添加2wt％实施例2的极压抗磨剂后基础脂与未加添加剂的基础脂相比，锥入度、滴点、对铜片的腐蚀、钢网分油、十万次工作锥入度和水淋流失量这些方面相差不大，但是极压抗磨性远远优于基础脂，其中PB值可达1100N以上，PD值可达4000N以上。
表一

Claims (6)

1.一种极压抗磨添加剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸10-20份、硼酸80-100份、氢氧化锂3-4份、氢氧化钙4-6份、氢氧化钾40-60份、水70-90份、基础油A 120-160份、基础油B 60-80份。
2.根据权利要求1所述的极压抗磨添加剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸10份、硼酸80份、氢氧化锂3份、氢氧化钙4份、氢氧化钾40份、水70份、基础油A 120份、基础油B 60份。
3.根据权利要求1所述的极压抗磨添加剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸20份、硼酸100份、氢氧化锂3-4份、氢氧化钙4-6份、氢氧化钾60份、水90份、基础油A 160份、基础油B 80份。
4.根据权利要求1所述的极压抗磨添加剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
工业水杨酸酸16份、硼酸90份、氢氧化锂3.5份、氢氧化钙5份、氢氧化钾50份、水80份、基础油A 140份、基础油B 70份。
5.根据权利要求1所述的极压抗磨添加剂，其特征在于，所述的基础油A为高粘度深度精制的矿物油150BS；所述的基础油B为酯类合成的基础油。
6.一种极压抗磨添加剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将基础油A和工业水杨酸酸投入反应釜内，边升温边搅拌10-20分钟；
(2)升温到60-80℃时将氢氧化锂、氢氧化钙和10％的水配制成碱液投入反应釜内与步骤(1)的混合物搅拌均匀，缓慢升温进行脱水；
(3)脱水完成后当反应釜内混合物温度升至110-120℃时将硼酸投入到反应釜内并搅拌均匀，继续升温；
(4)将氢氧化钾和剩余的水投入另一容器内搅拌均匀，直至完全溶解；
(5)当步骤(3)的混合物温度升至120-140℃时将步骤(4)的混合物以2-3升/分钟的速度均匀投入到反应釜内与步骤(3)的混合物搅拌均匀，继续升温；
(6)温度升至160-180℃将基础油B投入皂化釜内与步骤(4)的混合物搅拌均匀，继续温度到240-260℃时停止加热并保持10-20分钟；
(7)将步骤(6)的混合物搅拌剪切、出料，冷却至室温研磨,即得成品。
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