用于等速万向节的润滑脂及其制备方法
本发明涉及一种润滑剂,更具体的是一种用于等速万向节的润滑脂。
随着前轮驱动和四轮驱动汽车性能的提高以及等速万向节的小型化、轻量化和固定角度的加大,要求用于等速万向节的润滑脂具有更高的耐热性、抑温性、耐振动性和耐摩耗性,而早期使用的二硫化钼钙基、锂基脂已无法满足使用要求。
US5,672,571公开的润滑脂的组成为:(a)基础油;(b)锂基或复合锂基稠化剂;(c)有机钼化合物如:二烷基二硫代磷酸钼或二烷基二硫代氨基甲酸钼;(d)二烷基二硫代磷酸锌;(e)无金属硫、磷极压剂;(f)选自如下的钙盐或者高碱性钙盐:氧化蜡的钙盐或高碱性钙盐,石油磺酸的钙盐或高碱性钙盐,烷基、芳基磺酸的钙盐或高碱性钙盐,水杨酸的钙盐或高碱性钙盐,酚的钙盐或高碱性钙盐。CN1168916公开的润滑脂的组成与US5,672,571的不同点是稠化剂为脲稠化剂,并含有二硫化钼添加剂,但没有加入二烷基二硫代磷酸锌。CN1168916的部分实施例数据为:滴点260℃,SRV试验最大磨擦系数0.06,磨斑直径0.59~0.63。
本发明的目的在于提供一种用于等速万向节的润滑脂,该润滑脂具有良好的机械安定性、耐热性、极压性、抗磨性和更低的摩擦系数。
本发明的另一个目的是提供上述润滑脂的制备方法。
本发明提供的等速万向节脂,以润滑脂总重为基准,组成为:(a)1~25%的复合锂、钙皂稠化剂;(b)0.5~5.0%的二硫化钼;(c)0.5~5.0%的二烷基二硫代氨基甲酸盐;(d)0.1~3.0%的磷酸酯;(e)余量的基础油。
所说复合锂、钙皂稠化剂含量为1~25%,优选7~15%。
所说二硫化钼具有层状结构,有减少摩擦、防止咔咬的作用,选择二硫化钼的平均粒度为0.25~10μm,含量为0.5~5.0%,优选2.0~4.0%。
所说二烷基二硫代氨基甲酸盐中的金属可以选自钼、铋、铅、锑、锌和钨,优选钼或铋,二烷基二硫代氨基甲酸钼或铋为多效添加剂,兼有极压、抗磨、抗氧作用,含量为0.5~5.0%,优选2.0~4.0%。
所说磷酸酯,可以是亚磷酸二正丁酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯,最好是具有高磷含量的亚磷酸二正丁酯,含量为0.1~3.0%,优选0.5~1.0%。
所说基础油的选择,考虑润滑脂的实际使用温度,可以是矿物油、合成油或其任意比例的混合物。其中合成油可以是酯型合成油、醚型合成油或烃型合成油。基础油100℃运动粘度为3~30,优选10~25mm2/s。
另外,在本发明提供的润滑脂中还可以加入防锈剂,以进一步改善其性能。所说防锈剂可以是硫、氮杂环类或苯三唑脂肪酸胺盐类,如:2-巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、苯三唑十八胺,最好是苯并三氮唑,含量为0~3.0%,优选0.05~0.2%。。
以上各种原料均为市售商品。
本发明提供的润滑脂的制备方法包括:把选自C12~C24的脂肪酸或羟基脂肪酸中的至少一种一元酸、水和基础油混合并加热溶解,加入氢氧化钙、氢氧化锂和选自对苯二甲酸或C2~C12脂肪二元酸中的至少一种二元酸,密闭容器,在100℃~170℃,0.1MPa~0.6MPa下进行皂化反应0.5~5.0小时,卸压后升温脱水,加入余量基础油循环冷却,加入上述各种添加剂,均化、脱气,搅拌均匀即可。
具体地说,本发明提供的润滑脂的制备方法可以按照如下方式进行:将一元酸、水和部分基础油混合,并加热至70~85℃使一元酸溶解,加入氢氧化钙、氢氧化锂和二元酸,其中三者可以同时加入,也可以先加入氢氧化钙,使部分一元酸首先与氢氧化钙反应生成钙皂,反应约5~20分钟,再加入二元酸和氢氧化锂。然后密闭容器,升温至100~170℃,优选110~160℃,保持反应压力0.1~0.6MPa,优选0.1~0.5MPa,反应时间为0.5~5.0,优选0.6~3.0小时,卸压,继续升温至205~215℃,加入余量基础油循环冷却,得到基础脂。在基础脂中加入添加剂,最后进行均化处理和脱气,得到均匀、光亮的润滑脂。
其中一元酸和二元酸的摩尔比为1∶0.1~0.8,优选1∶0.25~0.5。酸和碱等当量反应,氢氧化钙的加入量是一元酸摩尔数的5~50%,优选5~30%,余量为氢氧化锂。酸碱反应生产的锂钙皂为润滑脂总重的1~25%。
所说一元酸是选自C12~C24,优选C16~C20脂肪酸或羟基脂肪酸中的至少一种酸,更优选12-羟基硬脂酸或硬脂酸。所说二元酸是选自对苯二甲酸或C2~C12,优选C4~C12的脂肪二元酸中的至少一种酸,更优选对苯二甲酸、已二酸、壬二酸或癸二酸。
本发明提供的润滑脂由于采用复合锂、钙皂稠化剂,使滴点大于280℃,与使用复合锂或聚脲稠化剂的润滑脂相比,具有更优良的机械安定性、极压性,且成本较低。另外还含有复合硫、磷添加剂,提高了极压、抗磨性,降低了摩擦系数。如果再加入防锈剂,还可以进一步改善防腐蚀性。本发明提供的润滑脂可以满足汽车等速万向节的润滑要求。
下面通过实例进一步说明本发明的特点。
实例1
在20L压力釜中,加入5700克500SN矿物油和947克十二羟基硬脂酸,1000ml水,加热,温度升至75℃,加入25.6克氢氧化钙,反应10分钟后,加入252克癸二酸和218克氢氧化锂,封闭,加热至压力为0.3MPa,恒压1小时,卸压,升温至210℃,加入3100克500SN矿物油,循环降温至150℃,以0.6MPa压力剪切30分钟,得到基础脂。在基础脂中加入300克二硫化钼,300克二烷基二硫代氨基甲酸钼,100克亚磷酸二正丁酯、10克苯并三氮唑,搅拌均匀,包装。产品理化性能见表1。
实例2
基础脂制备同实例1,添加剂为200克二硫化钼,200克二烷基二硫代氨基甲酸钼,50克亚磷酸二正丁酯。产品理化性能见表1。
实例3
基础脂制备同实例1,添加剂为400克二硫化钼,400克二烷基二硫代氨基甲酸钼,100克亚磷酸二正丁酯,10克苯并三氮唑。产品理化性能见表1。
比较例1
基础脂为与实例1同量的锂基脂,添加剂为300克二硫化钼,300克二烷基二硫代氨基甲酸钼,100克亚磷酸二正丁酯,10克苯并三氮唑。产品理化性能见表1。
比较例2
基础脂为与实例1同量的复合锂基脂,添加剂为300克二硫化钼,300克二烷基二硫代氨基甲酸钼,100克亚磷酸二正丁酯,10克苯并三氮唑。产品理化性能见表1。
比较例3
基础脂为与实例1同量的脲基脂,添加剂为300克二硫化钼,300克二烷基二硫代氨基甲酸钼,100克亚磷酸二正丁酯,10克苯并三氮唑。产品理化性能见表1。
表1 实例与比较例的理化性能
试验项目 |
实例1 |
实例2 |
实例3 |
比较例1 |
比较例2 |
比较例3 |
试验方法 |
锥入度,0.1mm |
281 |
287 |
275 |
285 |
277 |
270 |
GB/T269 |
滴点,℃ |
282 |
297 |
293 |
187 |
267 |
240 |
GB/T3498 |
延长工作锥入度(10万次),0.1mm |
301 |
313 |
308 |
316 |
320 |
332 |
GB/T269 |
腐蚀(100℃,24h,T2铜片) |
1b |
1b |
1b |
1b |
1b |
2c |
GB/T7326 |
极压性(四球法)PB KgPD Kg | 140500 | 140400 | 140500 | 140400 | 140400 | 140400 |
SH/T0202 |
抗磨性(四球法)d60 40 mm |
0.48 |
0.52 |
0.44 |
0.51 |
0.53 |
0.43 |
SH/T0204 |
Timken OK值,1b |
70 |
60 |
70 |
70 |
60 |
<60 |
SH/T0203 |
SRV试验摩擦系数 |
0.028 |
0.030 |
0.026 |
0.074 |
0.085 |
0.043 |
ASTMD5706 |
由上表分析结果看出,本发明提供的润滑脂具有良好的耐热性、机械安定性、极压、抗磨性和低的摩擦系数,适用于汽车等速万向节的润滑。