CN109971528A - 一种复合钠基四聚脲润滑脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于润滑材料技术领域，提供了一种复合钠基四聚脲润滑脂及其制备方法。本发明采用具有双苯环稳定结构的二氨基二苯甲烷作为四聚脲化合物制备中的有机二胺，并通过扩链聚合及皂化反应向四聚脲分子中引入羧酸钠盐从而制备出一种复合钠基四聚脲润滑脂。所制备的复合钠基四聚脲润滑脂具有良好的润滑性、粘附性、耐高温性和优异的机械安定性、极压抗磨性和抗水淋性。本发明有效地改善了聚脲润滑脂的极压抗磨性、氧化安定性、高温负载性能，扩大了其应用范围，制备方法简单易于操作，具有很好的市场推广与应用潜力。

Description

一种复合钠基四聚脲润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑材料技术领域，提供了一种复合钠基四聚脲润滑脂及其制备方法。
背景技术
随着现代工业的快速发展，各种高低温、高转速等严苛的工况条件对工业润滑材料提出了更高的要求，近年来，各类润滑脂得到了快速的发展。其中，复合锂基脂、复合磺酸钙基脂、聚脲脂等高滴点、长寿命润滑脂被学者们广泛研究。
金属皂基润滑脂如锂基润滑脂、钡基润滑脂、钙基润滑脂等有着润滑性好、低成本的优点，在工业领域得到了广泛应用，但在使用过程中，金属皂基润滑脂中的金属离子往往会对润滑脂产生催化氧化作用，从而金属皂基润滑脂的抗氧化性能较差，使得工作寿命缩短，机械用脂更换频率较高。
聚脲润滑脂有诸多优异的性能，但其也存在自身的缺陷，长期在高温下工作后，聚脲润滑脂会产生硬化现象，这在一些需要集中供脂的高温机械设备中，往往会使管道堵塞，从而影响机械的正常使用，这也限制了聚脲润滑脂的使用。
为了改善现有金属皂基润滑脂和聚脲润滑脂在使用过程中存在的缺点和不足，扩大现有润滑脂产品的使用范围研制出更高性能的润滑脂产品的需求不断在增加。
发明内容
本发明提供了一种复合钠基四聚脲润滑脂及其制备方法。本发明采用一种具有双苯环稳定结构的二氨基二苯甲烷作为四聚脲化合物制备中的有机二胺，并通过扩链聚合及皂化反应向四聚脲分子中引入羧酸钠盐从而制备出一种复合钠基四聚脲润滑脂。所制备的复合钠基四聚脲润滑脂不仅具有聚脲润滑脂良好的润滑性、粘附性、热稳定性、抗水淋性，而且具备更加优异的耐高温稳定性、减压抗磨性和较高的运转负载能力。本发明所制备的复合钠基四聚脲润滑脂有效的改善了钠基润滑脂和聚脲润滑脂存在的高温稳定性差、运转负载能力低下和高温条件下氧化安定性差的技术不足，使得制备的润滑脂产品在耐高温抗磨、抗极压负载设备上具有更加宽泛的应用市场。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种复合钠基四聚脲润滑脂，以润滑脂的总质量为基准，由以下重量百分比的组分制备而成：
基础油60-85％，二异氰酸酯3.5-7.5％，有机单胺3.5-7.5％，有机二胺2-5％，二元酸1.5-2.5％，氢氧化钠0.5-2.5％，添加剂1-3％；余量为水；所述二异氰酸酯、有机单胺、有机二胺、二元酸和氢氧化钠聚合反应产物作为稠化剂；
优选的，所述的基础油为矿物油、合成油、植物油中的一种或多种的混合物，优选矿物油；
优选的，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、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种，优选二苯甲烷二异氰酸酯；
优选的，所述的有机单胺为十八胺、十二胺、十四胺、对甲苯胺、环己胺、对氯苯胺、间氯苯胺、苯胺中的一种或多种的混合物，优选十八胺、对甲苯胺、环己胺；
优选的，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，优选二氨基二苯甲烷；
优选的，所述的二元酸为丁二酸；
优选的，所述的一种复合钠基四聚脲润滑脂，所述的添加剂为有机胺类抗氧剂和/或有机酚类抗氧剂(L115、L135、T501等)和抗腐蚀防锈剂(AMINE 0、WD40等)；
本发明所述的复合钠基四聚脲润滑脂的制备原理如式(1)所示：
首先是异氰酸酯和单胺及二胺进行加成聚合反应生成聚脲分子链，然后通过添加一定的蒸馏水在高温下与聚脲分子链端基反应脱去多余的酰胺基团，再在高温反应条件下添加羧酸使其与聚脲分子链中氨基反应生成脲基团，最后通过添加金属盐离子进行皂化反应使得钠盐引入到四聚脲分子链上进而最终制备出复合钠基四聚脲稠化剂产物。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种复合钠四聚脲润滑脂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将基础油与有机二胺添加至反应釜，升温至80℃进行加热搅拌溶解；
(2)称取二异氰酸酯和基础油并进行混合溶解后添加至反应釜中，在80℃的条件下进行恒温反应60min；
(3)称取有机单胺与基础油进行混合溶解后添加至反应釜，在80℃的温度条件下反应40min,然后将反应釜升温至95℃并添加蒸馏水在此温度条件下反应40min；
(4)称取二元酸与基础油进行混合加热溶解，然后添加至反应釜并升温至120℃，在此温度条件下进行恒温反应60min；
(5)称取氢氧化钠和蒸馏水并进行混合加热溶解后添加至反应釜同时添加添加剂至反应釜内，恒温反应40min；
(6)将反应釜升温至205℃进行高温炼制15min左右；
(7)待温度降低至120℃左右添加添加剂并进行搅拌冷却，最后经研磨，脱气后便可得到本发明所述的一种复合钠基四聚脲润滑脂。
本发明提供了一种复合钠基四聚脲润滑脂及其制备方法，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明首次采用具有双苯环稳定结构的二氨基二苯甲烷作为四聚脲化合物制备中的有机二胺，并通过扩链聚合及皂化反应向四聚脲分子中引入羧酸钠盐从而制备出一种复合钠基四聚脲润滑脂；
2)本发明所制备的复合钠基四聚脲润滑脂不仅具有聚脲润滑脂良好的润滑性、粘附性、热稳定性、抗水淋性，而且具备更加优异的耐高温稳定性、减压抗磨性和较高的运转负载能力；
3)本发明所制备的复合钠基四聚脲润滑脂有效的改善了钠基润滑脂和聚脲润滑脂存在的高温稳定性差、运转负载能力低下和高温条件下氧化安定性差的技术不足，使得制备的润滑脂产品在耐高温抗磨、抗极压负载设备上具有更加宽泛的应用市场。
具体实施方式
实施例1
采用如下组分制备该复合钠基四聚脲润滑脂，以润滑脂总质量为基准：基础油80％、二异氰酸酯5％、十八胺7％、二氨基二苯甲烷1.4％、丁二酸2％、氢氧化钠1.6％、蒸馏水2％、有机胺-酚类抗氧剂L115 0.5％、抗腐蚀防锈剂amine0 0.5％；
本发明所述的一种四聚脲润滑脂的制备方法如下：
(1)将基础油150BS与二氨基二苯甲烷添加至反应釜，升温至80℃进行加热搅拌溶解；
(2)称取二苯甲烷二异氰酸酯和基础油并进行混合溶解后添加至反应釜中，在80℃的条件下进行恒温反应60min；
(3)称取十八胺与基础油进行混合溶解后添加至反应釜，在80℃的温度条件下反应40min,然后将反应釜升温至95℃并添加蒸馏水在此温度条件下反应40min脱去剩余的氰酸基；
(4)称取丁二酸与基础油进行混合加热溶解，然后添加至反应釜并升温至120℃，在此温度条件下进行恒温反应60min；
(5)称取氢氧化钠与蒸馏水进行混合加热溶解后添加至反应釜同时添加添加剂至反应釜内，恒温反应40min；
(6)将反应釜升温至205℃进行高温炼制15min左右；
(7)待温度降低至120℃左右添加添加剂并进行搅拌冷却，最后经研磨，脱气后便可得到本发明所述的一种复合钠基四聚脲润滑脂。
实施例2
采用如下组分制备该复合钠基四聚脲润滑脂，以润滑脂总质量为基准：基础油74.2％、二异氰酸酯7％、十八胺7％、二氨基二苯甲烷3％、丁二酸2.5％、氢氧化钠2.3％、蒸馏水3％、有机胺-酚类抗氧剂L115 0.5％、抗腐蚀防锈剂amine0 0.5％；
本发明所述的一种四聚脲润滑脂的制备方法如下：
(1)将基础油150BS与二氨基二苯甲烷添加至反应釜，升温至80℃进行加热搅拌溶解；
(2)称取二苯甲烷二异氰酸酯和基础油并进行混合溶解后添加至反应釜中，在80℃的条件下进行恒温反应60min；
(3)称取十八胺与基础油进行混合溶解后添加至反应釜，在80℃的温度条件下反应40min,然后将反应釜升温至95℃并添加蒸馏水在此温度条件下反应40min脱去剩余的氰酸基；
(4)称取丁二酸与基础油进行混合加热溶解，然后添加至反应釜并升温至120℃，在此温度条件下进行恒温反应60min；
(5)称取氢氧化钠与蒸馏水进行混合加热溶解后添加至反应釜同时添加添加剂至反应釜内，恒温反应40min；
(6)将反应釜升温至205℃进行高温炼制15min左右；
(7)待温度降低至120℃左右添加添加剂并进行搅拌冷却，最后经研磨，脱气后便可得到本发明所述的一种复合钠基四聚脲润滑脂。
实施例3
采用如下组分制备该复合钠四聚脲润滑脂，以润滑脂总质量为基准：基础油76.5％、二异氰酸酯6.5％、十八胺7.5％、二氨基二苯甲烷2.4％、丁二酸2.5％、氢氧化钠2.1％、蒸馏水1.5％，有机胺-酚类抗氧剂L115 0.5％、抗腐蚀防锈剂amine0 0.5％；
本发明所述的一种四聚脲润滑脂的制备方法如下：
(1)将基础油150BS与二氨基二苯甲烷添加至反应釜，升温至80℃进行加热搅拌溶解；
(2)称取二苯甲烷二异氰酸酯和基础油并进行混合溶解后添加至反应釜中，在80℃的条件下进行恒温反应60min；
(3)称取十八胺与基础油进行混合溶解后添加至反应釜，在80℃的温度条件下反应40min,然后将反应釜升温至95℃并添加蒸馏水在此温度条件下反应40min脱去剩余的氰酸基；
(4)称取丁二酸与基础油进行混合加热溶解，然后添加至反应釜并升温至120℃，在此温度条件下进行恒温反应60min；
(5)称取氢氧化钠与蒸馏水进行混合加热溶解后添加至反应釜同时添加添加剂至反应釜内，恒温反应40min；
(6)将反应釜升温至205℃进行高温炼制15min左右；
(7)待温度降低至120℃左右添加添加剂并进行搅拌冷却，最后经研磨，脱气后便可得到本发明所述的一种复合钠基四聚脲润滑脂。
对比例
采用实例三中制备复合钠基四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复合钠基四聚脲润滑脂，区别仅在于将四聚脲化合物合成中的有机二胺二氨基二苯甲烷替换为同等重量的乙二胺来制备该复合钠基四聚脲润滑脂。
表1中样品钠基润滑脂的组分构成及制备方法为：
基础油(150BS)：80.3％，十二羟基硬脂酸：15％，氢氧化钠：2.2％，抗氧剂L115：0.5％，蒸馏水：2％
(1)将120g基础油150BS添加至反应釜并进行升温搅拌加热至80℃；
(2)将25.5g十二羟基硬脂酸添加至反应釜并于80℃条件下进行恒温反应30-40min；
(3)称取3.74g氢氧化钠粉末及3.4g蒸馏水进行搅拌溶解后缓慢添加至反应釜并升温至90℃进行恒温反应40-60min；
(4)升温至105摄氏度恒温反应30-40min脱去多余的水分；
(5)升温至125℃并进行恒温炼制20min；
(6)停止加热并添加16.5g急冷油进行搅拌降温，待温度降低至100℃左右添加抗氧剂L115，最后经冷却、研磨即可得到钠基润滑脂产品。
表1中样品四聚脲润滑脂的组分构成及制备方法为：
基础油：81％，二苯甲烷二异氰酸酯：10％，十八胺：5.4％乙二胺:1.2％抗氧化剂：0.5％，防锈剂：0.5％，蒸馏水：1.4％；
(1)将基础油150BS与乙二胺添加至反应釜，升温至80℃进行加热搅拌溶解；
(2)称取二苯甲烷二异氰酸酯和基础油并进行混合溶解后添加至反应釜中，在80℃的条件下进行恒温反应60min；
(3)称取十八胺与基础油进行混合溶解后添加至反应釜，在80℃的温度条件下反应40min,然后将反应釜升温至95℃并添加蒸馏水在此温度条件下反应40min脱去剩余的氰酸基；
(4)升温至125℃并进行恒温反应30min脱去多余的蒸馏水；
(5)将反应釜升温至195℃进行高温炼制15min左右；
(6)待反应釜温度降低至120℃左右添加添加剂并进行搅拌冷却，最后经研磨，脱气便可得到四聚脲润滑脂产品。
本发明所制备的复合钠基四聚脲润滑脂与对比实例中所制备的复合钠基四聚脲润滑脂及钠基润滑脂和四聚脲润滑脂的性能检测结果如表1所示：
表1润滑脂产品性能
由本发明所得产品检测数据与普通有机二胺所制备复合钠基四聚脲润滑脂、四聚脲润滑脂和钠基润滑脂的数据对比可以看出本发明所述的一种复合钠基四聚脲润滑脂在保持四聚脲润滑脂较高滴点、耐温性和良好抗水淋性能的同时其磨斑直径、PB值和氧化安定性能均比四聚脲脂和钠基润滑脂较优，这说明本发明所制备的复合钠基四聚脲润滑脂在保持良好润滑性、粘附性、抗水淋性能的同时有效的改善了其耐高温稳定性、高温氧化安定性和运转负载能力。尤其是突出的耐高温氧化安定性能使得其比现有发表论文方案中金属盐聚脲脂在在耐高温抗磨、抗极压负载设备上具有更加宽泛的应用市场。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合钠基四聚脲润滑脂，其特征在于：以润滑脂的总重量为基准，由以下重量百分比的组分制备而成：
基础油60-85％，二异氰酸酯3.5-7.5％，有机单胺3.5-7.5％，有机二胺2-5％，二元酸1.5-2.5％，氢氧化钠0.5-2.5％，添加剂1-3％；余量为水。
2.根据权利要求1所述的复合钠基四聚脲润滑脂，其特征在于：所述的基础油为矿物油、合成油、植物油中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的复合钠基四聚脲润滑脂，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、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的复合钠基四聚脲润滑脂，其特征在于：所述的有机单胺为十八胺、十二胺、十四胺、对甲苯胺、环己胺、对氯苯胺、间氯苯胺、苯胺中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的复合钠基四聚脲润滑脂，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。
6.根据权利要求1所述的复合钠基四聚脲润滑脂，其特征在于：所述的二元酸为丁二酸。
7.根据权利要求1所述的复合钠基四聚脲润滑脂，其特征在于：所述的添加剂为抗氧剂和抗腐蚀防锈剂；所述抗氧剂有机胺类抗氧剂和/或有机酚类抗氧剂。
8.一种权利要求1-7任一项所述的复合钠基四聚脲润滑脂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将基础油与有机二胺添加至反应釜，升温至80℃进行加热搅拌溶解；
(2)称取二异氰酸酯和基础油并进行混合溶解后添加至反应釜中，在80℃的条件下进行恒温反应60min；
(3)称取有机单胺与基础油进行混合溶解后添加至反应釜，在80℃的温度条件下反应40min，然后将反应釜升温至95℃并添加蒸馏水在此温度条件下反应40min；
(4)称取二元酸与基础油进行混合加热溶解，然后添加至反应釜并升温至120℃，在此温度条件下进行恒温反应60min；
(5)称取氢氧化钠和蒸馏水并进行混合加热溶解后添加至反应釜同时添加添加剂至反应釜内，恒温反应40min；
(6)将反应釜升温至205℃进行高温炼制15min；
(7)待温度降低至120℃添加添加剂并进行搅拌冷却，最后经研磨，脱气后便可得到所述的复合钠基四聚脲润滑脂。
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