CN109777562A

CN109777562A - 一种六聚脲润滑脂及其制备方法

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Publication number: CN109777562A
Application number: CN201910231071.5A
Authority: CN
Inventors: 耿飞; 白涛; 潘明均; 左明明; 左晓兵
Original assignee: Changshu Institute of Technology
Current assignee: Changshu Institute of Technology
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-05-21

Abstract

一种六聚脲润滑脂及其制备方法，步骤：按重量称取二异氰酸酯A和润滑油基础油并添加至反应釜，升温且搅拌溶解；将按重量称取有机二胺与润滑油基础油混合加热溶解，得到第一油溶液，将第一油溶液缓慢加入反应釜反应将按重量称取有机单胺与润滑油基础油混合加热溶解，得到第二油溶液，再将第二油溶液慢慢加入反应釜中继续反应；将按重量称取二异氰酸酯B和润滑油基础油混合并添加至反应釜内恒温反应；将反应釜升温，恒温炼制，而后依次经搅拌冷却、研磨和脱气，得到六成品。体现优异的润滑性、耐高温性、机械安定性、热稳定性、高滴点及较高的极压抗磨性；工艺步骤简练、制备过程中反应条件温和且工艺要素不苛刻的长处，满足工业化放大生产要求。

Description

一种六聚脲润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑材料及其制备技术领域，具体涉及一种六聚脲润滑脂，并且还涉及其制备方法。

背景技术

聚脲润滑脂是由有机化合物脲稠化基础油而得到的，由于稠化剂中不含有金属离子，从而避免了金属离子对基础油的氧化催化作用。通常制备的聚脲润滑脂都具有优异的氧化安定性、热安定性、润滑性等其他各类优异的性能并且聚脲润滑脂的使用寿命也较长，是一种多功能性的润滑脂。由聚脲制备的润滑脂可以满足高温、低温、高负荷、宽温度范围等不同工况条件下与不良介质接触的使用要求，因而被大量使用于汽车、电器、食品、冶金、制造等行业之中。

近年来关于聚脲润滑脂制备以及性能改善的研究被大量的进行着，如专利CN1272530A为了改善聚脲润滑脂滴点较低的特性通过在基础油的存在下使高级脂肪胺与过量的二异氰酸酯反应然后用水将未反应的二异氰酸酯中和，继续反应温度至温度为130-200℃，由此方法制备的聚脲润滑脂滴点可达到260-330℃，与由常规方式制备的聚脲润滑脂滴点230-260℃相比具有很大提高；专利CN1580211A采用有机胺与异氰酸酯混合反应，待物料升温至100-150℃后加入极冷油使物料进行急速冷却、研磨成脂；由此方法制备的脲基润滑脂具有稳定的振动值；专利CN1408825A在50-120℃将基础油、烷基胺与过量二异氰酸酯混合反应，加水中和过量二异氰酸酯，升温熔融，加极冷油冷却出釜制备的脲基润滑脂具有透明的外观；专利CN101368129A通过在脲基脂生产中引入硼酸盐的极压抗磨剂来提高润滑脂的综合性能，降低成本；专利CN1657599A通过在聚脲润滑脂制备中加入含钙化合物来提高脲基润滑脂的氧化安定性降低对环境的污染；专利CN101693851A通过在脲基润滑脂中引入酰胺盐稠化剂所制备的脲基润滑脂具有优异的高温性能、极压抗磨性、抗流失性。

近年来随着工业应用设备对润滑脂产品尤其是聚脲润滑脂产品的应用不断扩大，不同应用设备以及不同使用环境对聚脲润滑脂的性能要求也越来越高。学者们对聚脲润滑脂的性能改善做了很多工作，例如多脲基润滑脂、复合脲基润滑脂和高性能添加剂近年来被广泛研究。

已有技术在制备聚脲润滑脂的过程中几乎以约定俗成的方式普遍使用有机二胺如对苯二胺，但是由于对苯二胺的两个胺基分布在同一个苯环上，因而在制备聚脲的反应过程中会致使分子交联密度增加，分子链难以松弛，分子应力过于集中而导致聚脲润滑脂的机械安定性降低。虽然人们在致力于弥补前述欠缺，但是在迄今为止公开的专利和非专利文献中均未见诸有突破性的技术启示，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于体现优异的极压抗磨性、机械安定性、热稳定性、耐高温性和高滴点的六聚脲润滑脂。

本发明的另一任务在于提供一种六聚脲润滑脂的制备方法，该方法工艺步骤简练、制备过程中的反应条件温和、工艺要素不苛刻并且能保障六聚脲润滑脂的所述技术效果得以全面体现。

本发明的任务是这样来完成的，一种六聚脲润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：30-90重量％的润滑油基础油和10-35重量％的六聚脲稠化剂；所述的六聚脲稠化剂是由二异氰酸酯A、有机单胺、有机二胺以及二异氰酸酯B加成聚合反应制得的。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的润滑油基础油为矿物油、合成油和植物油中的一种或多种的混合物。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的二异氰酸酯A、有机单胺、有机二胺以及二异氰酸酯B的mol比为2∶2∶2∶1。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述六聚脲稠化剂分子结构如下：

式中，R¹为芳基、烷基或环烷基，所述的烷基或环烷基的碳数为8-24个；所述烷基为C₁-C₃烷基所述芳基为苯基或卤素取代的苯基；R²为亚烷基或亚芳基，其中，所述的亚烷基的碳数为2-12个，所述亚芳基为亚苯基或亚联苯基；R³为亚芳基、亚烷基或亚环烷基，其中，所述亚芳基、亚烷基或亚环烷基的碳数为6-30个。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的有机单胺为十八胺、十二胺、十六胺、对甲苯胺、环己胺、对氯苯胺、间氯苯胺以及苯胺中的一种或多种的混合物。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的有机二胺为对苯二胺、邻苯二胺、4，4-联苯二胺的芳香胺、乙二胺、丙二胺、1,6-己二胺的直链脂肪胺、二氨基二苯甲烷中的一种或多种的混合物。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的二异氰酸酯A和二异氰酸酯B为甲苯二异氰酸酯、甲基二苯基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯以及4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的混合物。

本发明的另一任务是这样来完成的，一种六聚脲润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

A)按重量称取二异氰酸酯A和润滑油基础油并添加至反应釜，升温并且进行搅拌溶解；

B)先将按重量称取有机二胺与润滑油基础油混合加热溶解，得到第一油溶液，再将第一油溶液缓慢加入至步骤A)所述的反应釜反应；

C)先将按重量称取有机单胺与润滑油基础油混合加热溶解，得到第二油溶液，再将第二油溶液慢慢加入步骤A)所述的反应釜中继续反应；

D)将按重量称取二异氰酸酯B和润滑油基础油混合并添加至步骤A)所述的反应釜内恒温反应；

E)先将反应釜升温，再恒温炼制，而后依次经搅拌冷却、研磨和脱气、得到六聚脲润滑脂。

在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤A)中所述升温的温度为65-75℃；步骤B)中所述反应的反应温度为65-75℃，反应时间为55-65min；步骤C)中所述继续反应的温度为85-95℃，继续反应的时间为35-45min；步骤D)中所述恒温反应的温度为85-95℃，恒温反应的时间为25-35min；步骤E)中所述反应釜升温的温度为190-210℃，所述恒温炼制是在190-210下恒温炼制12-18min。

本发明提供的六聚脲润滑脂由于六聚脲稠化剂由二异氰酸酯A、有机单胺、有机二胺以及二异氰酸酯B加成聚合反应制得；又由于有机二胺是一种具有独特稳定双苯环结构的二氨基二苯甲烷，因而能体现优异的润滑性、耐高温性、机械安定性、热稳定性、高滴点以及较高的极压抗磨性；提供的制备方法具有工艺步骤简练、制备过程中反应条件温和并且工艺要素不苛刻的长处，能满足工业化放大生产要求。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步阐述，但本发明的内容不限于此。本发明说明书中的实施方式仅用于对本发明进行说明，其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定，本领域技术人员在本发明公开的实施方式的基础上所做的任何省略、替换或修改都将落入本发明的保护范围。

实施例1：

以润滑脂重量为基准，包括以下组分，90重量％的矿物油，20重量％的由二异氰酸酯A、有机单胺、有机二胺以及二异氰酸酯B按mol比为2∶2∶2∶1加成聚合反应制得的六聚脲稠化剂，其中：所述的二异氰酸酯A为甲苯二异氰酸酯；所述的有机单胺为十八胺；所述的有机二胺为苯二胺；所述二异氰酸酯B同所述的二异氰酸酯A；制备六聚脲润滑脂的步骤如下：

A)按重量称取甲苯二异氰酸酯和矿物油并添加至反应釜，在升温至70℃下搅拌溶解；

B)先将按重量称取的苯二胺与矿物油混合并加热溶解，得到第一油溶液，再将该第一油溶液缓慢加入到步骤A)所述的反应釜中在65℃下反应65min；

C)先将按重量称取的十八胺与矿物油混合并加热溶解，得到第二油溶液，再将该第二油溶液缓慢加入到步骤A)所述的反应釜中并且在85℃下继续反应45min；

D)将按重量称取的甲苯二异氰酸酯和矿物油混合并添加至步骤A)所述的反应釜内在85℃下恒温反应35min；

E)将反应釡升温至210℃，再在210℃下恒温炼制12min，而后依次经搅拌冷却、研磨和脱色，得到六聚脲润滑脂。

实施例2：

以润滑脂重量为基准，包括以下组分，60重量％的矿物油与植物油的混合物，10重量％的由二异氰酸酯A、有机单胺、有机二胺以及二异氰酸酯B按mol比为2∶2∶2∶1加成聚合反应制得的六聚脲稠化剂，其中：所述的二异氰酸酯A为甲基二苯基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯以及间苯二甲基二异氰酸酯的混合物；所述的有机单胺为十二胺、十六胺、对甲苯胺以及环己胺的混合物；所述的有机二胺为邻苯二胺、乙二胺、丙二胺以及苯二胺的混合物；所述二异氰酸酯B同所述的二异氰酸酯A；制备六聚脲润滑脂的步骤如下：

A)按重量称取甲基二苯基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯以及间苯二甲基二异氰酸酯的混合物和矿物油与植物油的混合物并添加至反应釜，在升温至75℃下搅拌溶解；

B)先将按重量称取的邻苯二胺、乙二胺、丙二胺以及苯二胺的混合物与矿物油与植物油的混合物混合并加热溶解，得到第一油溶液，再将该第一油溶液缓慢加入到步骤A)所述的反应釜中在70℃下反应62min；

C)先将按重量称取的十二胺、十六胺、对甲苯胺以及环己胺的混合物与矿物油与植物油的混合物混合并加热溶解，得到第二油溶液，再将该第二油溶液缓慢加入到步骤A)所述的反应釜中并且在90℃下继续反应40min；

D)将按重量称取的甲基二苯基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯以及间苯二甲基二异氰酸酯的混合物和矿物油与植物油的混合物混合并添加至步骤A)所述的反应釜内在90℃下恒温反应30min；

E)将反应釡升温至200℃，再在200℃下恒温炼制16min，而后依次经搅拌冷却、研磨和脱色，得到六聚脲润滑脂。

实施例3：

以润滑脂重量为基准，包括以下组分，30重量％的合成油和矿物油以及植物油的混合物，35重量％的由二异氰酸酯A、有机单胺、有机二胺以及二异氰酸酯B按mol比为2∶2∶2∶1加成聚合反应制得的六聚脲稠化剂，其中：所述的二异氰酸酯A为4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯以及二苯甲烷二异氰酸酯的混合物；所述的有机单胺为对氯苯胺、间氯苯胺以及苯胺的混合物；所述的有机二胺为4,4-联苯二胺的芳香胺与1,6-己二胺的直链脂肪胺的混合物；所述二异氰酸酯B同所述的二异氰酸酯A；制备六聚脲润滑脂的步骤如下：

A)按重量称取4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯以及二苯甲烷二异氰酸酯的混合物和合成油和矿物油以及植物油的混合物并添加至反应釜，在升温至65℃下搅拌溶解；

B)先将按重量称取的4,4-联苯二胺的芳香胺与1,6-己二胺的直链脂肪胺的混合物与合成油和矿物油以及植物油的混合物混合并加热溶解，得到第一油溶液，再将该第一油溶液缓慢加入到步骤A)所述的反应釜中在75℃下反应55min；

C)先将按重量称取的对氯苯胺、间氯苯胺以及苯胺的混合物与合成油和矿物油以及植物油的混合物混合并加热溶解，得到第二油溶液，再将该第二油溶液缓慢加入到步骤A)所述的反应釜中并且在95℃下继续反应35min；

D)将按重量称取的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯以及二苯甲烷二异氰酸酯的混合物和合成油和矿物油以及植物油的混合物混合并添加至步骤A)所述的反应釜内在95℃下恒温反应25min；

E)将反应釡升温至190℃，再在190℃下恒温炼制18min，而后依次经搅拌冷却、研磨和脱色，得到六聚脲润滑脂。

对比实例

采用实例一中制备六聚脲润滑脂时所使用的基础油和稠化剂的质量比以及所使用的制备方法来制备六聚脲润滑脂将六聚脲稠化剂合成中的有机二胺二氨基二苯甲烷替换为邻苯二胺来制备六聚脲润滑脂。

本发明所制备六聚脲润滑脂与已有技术中采用有机二胺制备的六聚脲润滑脂性能结果对比如下：

由本发明所得产品检测数据与邻苯二胺做有机二胺所制备六聚脲润滑脂数据对比可以看出本发明所述的一种六聚脲润滑脂具有优异的极压抗磨性能、机械安定性、热稳定性、耐高温性以及具有较高的滴点。制备了出一种性能优异的六聚脲脂，扩大了六聚脲润滑脂的应用范围。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种六聚脲润滑脂，其特征在于以润滑脂重量为基准，包括以下组分：30-90重量％的润滑油基础油和10-35重量％的六聚脲稠化剂；所述的六聚脲稠化剂是由二异氰酸酯A、有机单胺、有机二胺以及二异氰酸酯B加成聚合反应制得的。

2.根据权利要求1所述的一种六聚脲润滑脂，其特征在于所述的润滑油基础油为矿物油、合成油和植物油中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种六聚脲润滑脂，其特征在于所述的二异氰酸酯A、有机单胺、有机二胺以及二异氰酸酯B的mol比为2∶2∶2∶1。

4.根据权利要求1所述的一种六聚脲润滑脂，其特征在于所述六聚脲稠化剂分子结构如下：

5.根据权利要求1或3所述的一种六聚脲润滑脂，其特征在于所述的有机单胺为十八胺、十二胺、十六胺、对甲苯胺、环己胺、对氯苯胺、间氯苯胺以及苯胺中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1或3所述的一种六聚脲润滑脂，其特征在于所述的有机二胺为对苯二胺、邻苯二胺、4，4-联苯二胺的芳香胺、乙二胺、丙二胺、1,6-己二胺的直链脂肪胺、二氨基二苯甲烷中的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求1或3所述的一种六聚脲润滑脂，其特征在于所述的二异氰酸酯A和二异氰酸酯B为甲苯二异氰酸酯、甲基二苯基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯以及4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的混合物。

8.一种如权利要求1所述的六聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种六聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于步骤A)中所述升温的温度为65-75℃；步骤B)中所述反应的反应温度为65-75℃，反应时间为55-65min；步骤C)中所述继续反应的温度为85-95℃，继续反应的时间为35-45min；步骤D)中所述恒温反应的温度为85-95℃，恒温反应的时间为25-35min；步骤E)中所述反应釜升温的温度为190-210℃，所述恒温炼制是在190-210下恒温炼制12-18min。