CN109777563A

CN109777563A - 一种八聚脲润滑脂及其制备方法

Info

Publication number: CN109777563A
Application number: CN201910231074.9A
Authority: CN
Inventors: 耿飞; 张桐; 白涛; 蔡梦莹; 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

一种八聚脲润滑脂及其制备方法，步骤：将按重量称取的二异氰酸酯和润滑油基础油投入带有加热器和搅拌器的反应釜中，升温并搅拌溶解；将按重量称取的有机二胺与润滑油基础油混合并加热溶解，得到第一油溶液，将第一油溶液缓慢加入反应釜反应；将按重量称取的有机二胺与润滑油基础油混合并加热溶解，得到第二油溶液，将第二油溶液缓慢加入反应釜继续反应；将按重量称取的有机单胺与润滑油基础油混合并加热溶解，得到第三油溶液，将第三油溶液缓慢加入反应釜继而反应；将反应釜升温，再恒温炼制，而后依次经搅拌冷却、研磨、脱色，得到成品。体现优异的极压抗磨性、机械安定性、热稳定性、耐高温性及高滴点；步骤简练，工艺要素及设备要求无苛刻。

Description

一种八聚脲润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑材料及其制备技术领域，具体涉及一种八聚脲润滑脂，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。

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，并且在公开的中国专利文献中不乏见诸，如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；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；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；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；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；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八聚脲润滑脂。

本发明的另一任务在于提供一种八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八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，一种八聚脲润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：润滑油基础油30-90重量％和八聚脲稠化剂10-35重量％；所述的八聚脲稠化剂是由二异氰酸酯、有机二胺与有机单胺通过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，所述八聚脲稠化剂的结构式为：

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；R²为亚烷基或亚芳基，其中，所述的亚烷基的碳数为2-12个；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。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的有机单胺为十八胺、十二胺、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。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的有机二胺为二氨基二苯甲烷。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、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或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯。

本发明的另一任务是这样来完成的，一种八聚脲润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

A)将按重量称取的二异氰酸酯和润滑油基础油投入带有加热器和搅拌器的反应釜中，升温并搅拌溶解；

B)先将按重量称取的有机二胺与润滑油基础油混合并加热溶解，得到第一油溶液，再将第一油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜反应并且控制反应温度和反应时间；

C)先将按重量称取的有机二胺与润滑油基础油混合并加热溶解，得到第二油溶液，再将第二油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜，继续反应，并且控制继续反应的反应温度和继续反应的反应时间；

D)先将按重量称取的有机单胺与润滑油基础油混合并加热溶解，得到第三油溶液，再将第三油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜继而反应，并且控制继而反应的反应温度和继而反应的反应时间；

E)将步骤A)所述的反应釜升温，再恒温炼制，而后依次经搅拌冷却、研磨、脱色，得到八聚脲润滑脂。

在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤A)中所述的升温的温度为70-75℃；步骤B)中所述的控制反应温度和反应时间是将反应温度控制为70-75℃，将反应时间控制为25-30min；步骤C)中所述的控制继续反应的反应温度和继续反应的反应时间是将继续反应的反应温度控制为70-75℃，将继续反应的反应时间控制为30-35min；步骤D)中所述的控制继而反应的反应温度和继而反应的反应时间是将继而反应的反应温度控制为85-90℃，将继而反应的时间控制为35-40min；步骤E)中所述的反应釜升温的温度为90-200℃，所述恒温炼制的时间为15-20min。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，以所述八聚脲稠化剂重量为基准，步骤A)中所述的二异氰酸酯4.7-16.6重量％，步骤B)中所述的有机二胺2.5-9.1重量％，步骤C)中所述的有机二胺1.3-4.5重量％，步骤D)中所述的有机单胺1.5-4.8重量％；步骤A)中所述的润滑油基础油19.1-57.2重量％，步骤B)中所述的润滑油基础油2.7-8.2重量％，步骤C)中所述的润滑油基础油2.7-8.2重量％，步骤D)中所述的润滑油基础油5.5-16.4重量％。

本发明的技术方案由于采用了由二异氰酸酯、有机二胺以及有机单胺经加成聚合反应得到的八聚脲稠化剂，又由于有机二胺开创性地择用了二氨基二苯甲烷，还由于二氨基二苯甲烷的两个苯胺基之间有一个具有良好柔韧性的甲撑(-CH₂-)，因而能使八聚脲润滑脂体现优异的极压抗磨性、机械安定性、热稳定性、耐高温性以及高滴点；提供的制备方法工艺步骤简练，无苛刻的工艺要素以及无苛刻的设备，反应条件温和，并且能使得到的八聚脲润滑脂的所述技术效果得以全面体现，因而能满足工业化放大生产要求。

具体实施方式

实施例1：

A)将按重量称取的二甲苯二异氰酸酯和矿物油57.2重量％投入带有加热器和搅拌器的反应釜中，升温至70℃进行搅拌溶解5min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二甲苯二异氰酸酯4.7重量％；

B)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与植物油8.2重量％混合并加热溶解2min，得到第一油溶液，再将第一油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜反应，反应温度控制为70℃，反应时间控制为30min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷2.5重量％；

C)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与合成油7重量％混合并且加热溶解5min，得到第二油溶液，再将第二油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜，继续反应，继续反应控制温度控制为72℃，继续反应时间控制为32min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷1.3重量％；

D)先将按重量称取的十八胺与矿物油16.4重量％混合并加热溶解3min，得到第三油溶液，再将第三油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜中，继而反应，继而反应的温度控制为90℃，继而反应时间控制为35min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的十八胺1.5重量％；

E)将步骤A)所述的反应釜升温至200℃，再恒温炼制15min，而后依次经搅拌、冷却、研磨和脱色，得到八聚脲润滑脂。

实施例2：

A)将按重量称取的甲基二苯基二异氰酸酯和合成油19.1重量％投入带有加热器和搅拌器的反应釜中，升温至75℃进行搅拌溶解2min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的甲基二苯基二异氰酸酯7重量％；

B)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与合成油2重量％、植物油2重量％和矿物油2重量％混合并加热溶解5min，得到第一油溶液，再将第一油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜反应，反应温度控制为75℃，反应时间控制为25min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷4重量％；

C)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与合成油2重量％、植物油2重量％和矿物油2重量％混合并且加热溶解4min，得到第二油溶液，再将第二油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜，继续反应，继续反应控制温度为70℃，继续反应时间控制为35min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷4.5重量％；

D)先将按重量称取的十二胺、对甲苯胺和环己胺与植物油5.5重量％混合并加热溶解53min，得到第三油溶液，再将第三油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜中，继而反应，继而反应的温度控制为85℃，继而反应时间控制为40min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的十二胺1重量％、对甲苯胺2重量％和环己胺1.8重量％；

E)将步骤A)所述的反应釜升温至90℃，再恒温炼制20min，而后依次经搅拌、冷却、研磨和脱色，得到八聚脲润滑脂。

实施例3：

A)将按重量称取的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯和植物油40重量％投入带有加热器和搅拌器的反应釜中，升温至72℃进行搅拌溶解4min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯16.6重量％；

B)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与矿物油2.7重量％混合并加热溶解4min，得到第一油溶液，再将第一油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜反应，反应温度控制为72℃，反应时间控制为28min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷9.1重量％；

C)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与矿物油2.7重量％混合并且加热溶解3min，得到第二油溶液，再将第二油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜，继续反应，继续反应控制温度为75℃，继续反应时间控制为30min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷2重量％；

D)先将按重量称取的对氯苯胺和间氯苯胺与矿物油7重量％和植物油6重量％混合并加热溶解2min，得到第三油溶液，再将第三油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜中，继而反应，继而反应的温度控制为86℃，继而反应时间控制为38min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的对氯苯胺2重量％和间氯苯胺1.5重量％；

E)将步骤A)所述的反应釜升温至120℃，再恒温炼制18min，而后依次经搅拌、冷却、研磨和脱色，得到八聚脲润滑脂。

实施例4：

A)将按重量称取的间苯二甲酸二异氰酸酯、合成油18重量％和植物油17重量％投入带有加热器和搅拌器的反应釜中，升温至74℃进行搅拌溶解3min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的间苯二甲酸二异氰酸酯13重量％；

B)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与矿物油2重量％和合成油2重量％混合并加热溶解3min，得到第一油溶液，再将第一油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜反应，反应温度控制为74℃，反应时间控制为26min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷5.5重量％；

C)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与植物油8.2重量％混合并且加热溶解2min，得到第二油溶液，再将第二油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜，继续反应，继续反应控制温度为74℃，继续反应时间控制为33min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷3重量％；

D)先将按重量称取的苯胺与合成油3重量％、植物油2.5重量％和矿物油2.5重量％混合并加热溶解4min，得到第三油溶液，再将第三油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜中，继而反应，继而反应的温度控制为88℃，继而反应时间控制为36min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的苯胺2.5重量％；

E)将步骤A)所述的反应釜升温至180℃，再恒温炼制16min，而后依次经搅拌、冷却、研磨和脱色，得到八聚脲润滑脂。

实施例5：

A)将按重量称取的二苯甲烷二异氰酸酯和矿物油10重量％、合成油10重量％和植物油10重量％投入带有加热器和搅拌器的反应釜中，升温至73℃进行搅拌溶解3.5min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二苯甲烷二异氰酸酯10重量％；

B)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与植物油7重量％混合并加热溶解2.5min，得到第一油溶液，再将第一油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜反应，反应温度控制为73℃，反应时间控制为27min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷7.5重量％；

C)先将按重量称取的二氨基二苯甲烷与合成油2重量％和矿物油2重量％混合并且加热溶解3min，得到第二油溶液，再将第二油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜，继续反应，继续反应控制温度为73℃，继续反应时间控制为34min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的二氨基二苯甲烷4重量％；

D)先将按重量称取的十二胺和十八胺与矿物油10重量％混合并加热溶解4min，得到第三油溶液，再将第三油溶液缓慢加入步骤A)所述的反应釜中，继而反应，继而反应的温度控制为87℃，继而反应时间控制为37min，以八聚脲稠化剂重量为基准，本步骤所述的十二胺1.4重量％和十八胺1.4重量％；

E)将步骤A)所述的反应釜升温至150℃，再恒温炼制17min，而后依次经搅拌、冷却、研磨和脱色，得到八聚脲润滑脂。

由上述实施例1至5得到的八聚脲润滑脂具有下表所示的技术效果。

由上表可以看出，本发明的八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，得以扩大使用范围。

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

1.一种八聚脲润滑脂，其特征在于以润滑脂重量为基准，包括以下组分：润滑油基础油30-90重量％和八聚脲稠化剂10-35重量％；所述的八聚脲稠化剂是由二异氰酸酯、有机二胺与有机单胺通过加成聚合反应制得的。

2.根据权利要求1所述的一种八聚脲润滑脂，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所述的一种八聚脲润滑脂，其特征在于所述八聚脲稠化剂的结构式为：

4.根据权利要求1所述的一种八聚脲润滑脂，其特征在于所述的有机单胺为十八胺、十二胺、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。

5.根据权利要求1所述的一种八聚脲润滑脂，其特征在于所述的有机二胺为二氨基二苯甲烷。

6.根据权利要求1所述的一种八聚脲润滑脂，其特征在于所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、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或4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯。

7.一种如权利要求1所述的八聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种八聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于步骤A)中所述的升温的温度为70-75℃；步骤B)中所述的控制反应温度和反应时间是将反应温度控制为70-75℃，将反应时间控制为25-30min；步骤C)中所述的控制继续反应的反应温度和继续反应的反应时间是将继续反应的反应温度控制为70-75℃，将继续反应的反应时间控制为30-35min；步骤D)中所述的控制继而反应的反应温度和继而反应的反应时间是将继而反应的反应温度控制为85-90℃，将继而反应的时间控制为35-40min；步骤E)中所述的反应釜升温的温度为90-200℃，所述恒温炼制的时间为15-20min。

9.根据权利要求7所述的一种八聚脲润滑脂的制备方法，其特征在于以所述八聚脲稠化剂重量为基准，步骤A)中所述的二异氰酸酯4.7-16.6重量％，步骤B)中所述的有机二胺2.5-9.1重量％，步骤C)中所述的有机二胺1.3-4.5重量％，步骤D)中所述的有机单胺1.5-4.8重量％；步骤A)中所述的润滑油基础油19.1-57.2重量％，步骤B)中所述的润滑油基础油2.7-8.2重量％，步骤C)中所述的润滑油基础油2.7-8.2重量％，步骤D)中所述的润滑油基础油5.5-16.4重量％。