CN111073746A - 一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及润滑脂技术领域，尤其涉及一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法与应用；本发明所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物包括稠化剂、基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂；以润滑脂组合物的总质量为基准，所述稠化剂的用量为8～25％；所述稠化剂、所述极压抗磨剂与所述防锈剂的质量比为8～25：1～10：0.5～3。本发明所制得的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物在具备良好的高温性能、极压抗磨性、抗水防锈性能、剪切安定性的前提下进一步具备良好的抗微动磨损性能，更加符合轮毂轴承的使用工况，可有效减少车辆早期异响和失效，符合乘用车的要求。

Description

一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及润滑脂技术领域，尤其涉及一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法与应用。
背景技术
轮毂轴承是连接轮胎、制动盘与转向节的零件，其主要作用是为旋转减少摩擦力，同时还起到传递力矩的作用，轮毂轴承承受车重带来的径向载荷和转向时轮胎侧向力或侧向冲击力带来的轴向载荷。
目前，对乘用车的燃油损耗、效率、排放等要求越来越高，汽车设计制造技术也在逐步发生变化，正向着高速、高扭矩、轻量化、长寿命方向发展。此外，人们对行车的驾乘舒适性要求越来越高，对车辆的振动、噪音、平稳性等要求也越来越高。因此，对乘用车轮毂轴承润滑脂的要求也在不断提高，具体如下：(1)润滑脂具有抗微动磨损性能：降低车辆运输过程中轮毂轴承的微动磨损，尤其是低温微动磨损；(2)润滑脂低扭矩性能：以便降低能耗，减少排放和污染；(3)抗水防锈性能：减少车辆早期异响和失效，延长使用寿命；(4)润滑脂长寿命性：包括高温寿命和疲劳寿命，以便满足整车厂更长质保期的要求。
CN104804844A公开了一种改进的汽车轮毂轴承润滑脂，所述的汽车轮毂轴承润滑脂使用复合皂稠化半合成润滑油，加入一定量磺酸盐添加剂，该润滑脂具有良好的耐高温和抗极压能力；CN103497808A公开了一种汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法，具体公开了一种复合皂类型轮毂轴承润滑脂组合物，基于润滑脂皂纤维形状及作用力，加入增粘剂等添加剂，该专利申请侧重于润滑脂本身控制轴承温升的性能和油膜成型、保持能力；CN102140382A公开了一种轮毂轴承润滑脂及其制备方法，具体公开了一种复合锂基轮毂轴承润滑脂，该润滑脂中加入了硫磷丁辛基辛盐、高碱性磺酸钙盐极压抗磨剂、二硫化钼、石墨等纳米填充剂，进而提高润滑脂的极压抗磨性能，使轮毂轴承更适合高速重载工况；CN101194004A公开了轮毂轴承用润滑脂与轮毂轴承，具体公开了一种用二聚脲基稠化一定环烷烃碳数比例的矿物油或合成油制备而成的轮毂轴承润滑脂，使该润滑脂具有良好的抗剥离磨损能力，在恶劣工况下具有较长寿命。现有技术中的轮毂轴承润滑脂虽具备良好的高温性能、极压抗磨性、抗水防锈性能、剪切安定性，但抗微动磨损性能较差。
CN109233959A公开了一种汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法，将无水钙基润滑脂、复合铝基润滑脂、氟脂三种润滑脂成品按照比例在一定温度混合炼制，加入加压抗磨剂、减磨剂、稳定剂等，制得润滑脂具有抗微动磨损性、极压抗磨性等，但该专利申请中润滑脂的制备工艺复杂，很难推广应用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物；所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物在具备良好的高温性能、极压抗磨性、抗水防锈性能、剪切安定性的前提下进一步具备良好的抗微动磨损性能。
具体而言，所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括稠化剂、基础油、添加剂，所述添加剂包括抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂；
所述稠化剂为聚脲基稠化剂，所述聚脲基稠化剂由二异氰酸酯与胺类化合物经化学反应制得，所述胺类化合物选自环己胺、芳香胺、正辛胺、十八胺中的一种或几种；所述基础油的40℃粘度为60～220mm2/s；所述抗氧剂为胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂；所述极压抗磨剂选自硫化烯烃、磷酸酯、亚磷酸酯、有机金属盐、硼酸盐中的一种或几种；所述防锈剂为磺酸盐或环烷酸盐；
其中，以润滑脂组合物的总质量为基准，所述稠化剂的用量为8～25％；所述稠化剂、所述极压抗磨剂与所述防锈剂的质量比为8～25：1～10：0.5～3。
本发明通过采用聚脲作为稠化剂，同时配伍特定的基础油和抗氧剂、尤其是极压抗磨剂和防锈剂，所得的润滑脂组合物配方，在保障了其高温性能、极压抗磨性、抗水防锈性能、剪切安定性优良的情况下进一步提高了其抗微动磨损性能。
作为优选，所述二异氰酸酯与所述胺类化合物的摩尔比为1：1～3。
作为本发明的较佳技术方案，所述二异氰酸酯与所述胺类化合物的摩尔比为1：2。
作为优选，所述胺类抗氧剂选自烷基化二苯胺、二苯胺衍生物、N-苯基-α-萘胺的衍生物中的一种或几种；优选所述胺类抗氧剂为二异辛基二苯胺；
作为优选，所述酚类抗氧剂为2，6-二-叔丁基-对甲苯酚。
作为优选，所述基础油的40℃粘度为70～180mm2/s；优选所述基础油选自聚α烯烃合成油、酯类油、醚类油中的一种或几种。
作为优选，所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000031
作为本发明的较佳技术方案，所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000032
Figure BDA0002353887220000041
作为本发明的较佳技术方案，所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000042
作为本发明的较佳技术方案，所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000043
其中，所述极压抗磨剂由三甲酚磷酸酯和亚磷酸二正丁酯以摩尔比1～2：1混合而成。
作为本发明的较佳技术方案，所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000044
其中，所述聚脲基稠化剂由二异氰酸酯和芳香胺以摩尔比1:2经化学反应制得；
作为本发明的较佳技术方案，所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000051
其中，所述基础油由聚α烯烃合成油和酯类油以摩尔比3:1混合而成；所述聚脲基稠化剂由二异氰酸酯和正辛胺以摩尔比1:2经化学反应制得。
本发明同时提供上述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与部分基础油混合，得第一预混物；将所述胺类化合物与剩余部分基础油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至60～90℃，恒温8～12min后将所述第一预混物和所述第二预混物混合，经化学反应得聚脲基稠化剂与基础油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与基础油的混合物升温至120～180℃后降温至80℃以下，加入抗氧剂、极压抗磨剂和防锈剂，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物进行后处理。
作为优选，所述化学反应在95～105℃下进行1.8～2.2h；进一步的，所述化学反应在100℃下进行2h。
作为优选，所述后处理包括均质分散、脱气、过滤。
本发明还提供上述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物在乘用车中的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物具有良好的极压抗磨性能、抗水防锈性、防漏失性等，更加符合轮毂轴承的使用工况。
(2)本发明所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物具有优异的抗微动磨损性能，适用于轮毂轴承，可有效减少车辆早期异响和失效。
(3)本发明所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物具有低扭矩性能，进而降低能耗，减少排放和污染。
(4)本发明所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物具有长寿命性(包括高温寿命和疲劳寿命)，进而延长了质保期，符合乘用车的要求。
(5)本发明所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的技术指标见表1；
表1聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的技术指标
Figure BDA0002353887220000061
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000071
所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与50％聚α烯烃合成油混合，得第一预混物；将芳香胺与剩余部分聚α烯烃合成油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至80℃，恒温10min后将所述第一预混物和所述第二预混物投入至反应釜中，搅拌加热至100℃、反应2h，得聚脲基稠化剂与聚α烯烃合成油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与聚α烯烃合成油的混合物缓慢升温至最高炼制温度125℃，自然降温至80℃以下后加入二异辛基二苯胺、硫化烯烃和磺酸钙，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物搅拌均匀后进行均质分散、脱气、过滤，冷却后灌装，即得。
实施例2
本实施例提供一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000072
Figure BDA0002353887220000081
所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与50％酯类油混合，得第一预混物；将环己胺与剩余部分酯类油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至60℃，恒温10min后将所述第一预混物和所述第二预混物投入至反应釜中，搅拌加热至100℃、反应2h，得聚脲基稠化剂与酯类油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与酯类油的混合物缓慢升温至最高炼制温度180℃，自然降温至80℃以下后加入2，6-二-叔丁基-对甲苯酚、亚磷酸二正丁酯和环烷酸盐，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物搅拌均匀后进行均质分散、脱气、过滤，冷却后灌装，即得。
实施例3
本实施例提供一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000082
Figure BDA0002353887220000091
所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与50％基础油混合，得第一预混物；将正辛胺与剩余部分基础油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至70℃，恒温10min后将所述第一预混物和所述第二预混物投入反应釜中，搅拌加热至100℃、反应2h，得聚脲基稠化剂与基础油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与基础油的混合物缓慢升温至最高炼制温度150℃，自然降温至80℃以下，加入二异辛基二苯胺、亚磷酸二正丁酯和环烷酸盐，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物搅拌均匀后进行均质分散、脱气、过滤，冷却后灌装，即得。
实施例4
本实施例提供一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000092
所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与50％醚类油混合，得第一预混物；将十八胺与剩余部分醚类油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至80℃，恒温10min后将所述第一预混物和所述第二预混物投入反应釜中，搅拌加热至100℃、反应2h，得聚脲基稠化剂与醚类油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与醚类油的混合物缓慢升温至最高炼制温度120℃，自然降温至80℃以下后加入抗氧剂、极压抗磨剂和磺酸钙，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物搅拌均匀后进行均质分散、脱气、过滤，冷却后灌装，即得。
实施例5
本实施例提供一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000101
所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与50％基础油混合，得第一预混物；将环己胺与剩余部分基础油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至80℃，恒温10min后将所述第一预混物和所述第二预混物投入至反应釜中，搅拌加热至100℃、反应2h，得聚脲基稠化剂与基础油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与基础油的混合物缓慢升温至最高炼制温度140℃，自然降温至80℃以下后加入抗氧剂、极压抗磨剂和磺酸钙，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物搅拌均匀后进行均质分散、脱气、过滤，冷却后灌装，即得。
实施例6
本实施例提供一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000111
所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与50％基础油混合，得第一预混物；将正辛胺与剩余部分基础油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至90℃，恒温10min后将所述第一预混物和所述第二预混物投入至反应釜中，搅拌加热至100℃、反应2h，得聚脲基稠化剂与基础油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与基础油的混合物缓慢升温至最高炼制温度180℃，自然降温至80℃以下后加入二烷基二硫代氨基甲酸酯、亚磷酸二正丁酯和磺酸钙，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物搅拌均匀后进行均质分散、脱气、过滤，冷却后灌装，即得。
对比例1
本实施例提供一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000121
所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与50％基础油混合，得第一预混物；将正辛胺与剩余部分基础油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至55℃，恒温10min后将所述第一预混物和所述第二预混物投入至反应釜中，搅拌加热至80℃、反应1h，得聚脲基稠化剂与基础油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与基础油的混合物缓慢升温至最高炼制温度190℃，自然降温至100℃以下后加入二烷基二硫代氨基甲酸酯、亚磷酸二正丁酯和磺酸钙，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物搅拌均匀后进行均质分散、脱气、过滤，冷却后灌装，即得。
对比例2
本实施例提供一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括如下重量百分含量的组分：
Figure BDA0002353887220000131
所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与35％基础油混合，得第一预混物；将十八胺、环己胺和对甲苯胺的混合物与35％基础油混合，得第二预混物；
将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至50℃、55℃，恒温10min后将所述第一预混物和所述第二预混物投入至反应釜中，搅拌加热至80℃、反应1h，得聚脲基稠化剂与基础油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与基础油的混合物缓慢升温至最高炼制温度180℃，加入剩余30％基础油，自然降温至100℃以下后加入高分子酚类、二苯胺、氨基甲酸酯、钼酸酯、液体苯三唑衍生物，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物搅拌均匀后进行剪切、脱气、过滤，冷却后灌装，即得。
试验例1
本试验例针对实施例1～6和对比例1～2所得的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的性能进行测试，具体结果见表2；
表2实施例1～6和对比例1～2的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的性能测试
Figure BDA0002353887220000141
Figure BDA0002353887220000151
由表2可知，本发明所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物具有优异的低温流动性、抗水防锈性、极压抗磨性能等；基础油采用低凝点的聚α-烯烃合成油、酯类油、醚类油中的一种或几种，使得润滑脂组合物在-40℃以下的低温环境中稠度不会变硬，进而保证轮毂轴承在低温环境的运转；进一步的，本发明采用聚脲基稠化剂，同时配伍抗氧剂、极压抗磨剂和防锈剂，使润滑脂组合物同时具备优异的抗微动磨损性能，适用于轮毂轴承，可减少车辆早期异响和失效；此外，该组合物具有长寿命性(包括高温寿命和疲劳寿命)，以便满足整车厂更长质保期的要求。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，包括稠化剂、基础油、添加剂，其特征在于，所述添加剂包括抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂；
所述稠化剂为聚脲基稠化剂，所述聚脲基稠化剂由二异氰酸酯与胺类化合物经化学反应制得，所述胺类化合物选自环己胺、芳香胺、正辛胺、十八胺中的一种或几种；所述基础油的40℃粘度为60～220mm2/s；所述抗氧剂为胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂；所述极压抗磨剂选自硫化烯烃、磷酸酯、亚磷酸酯、有机金属盐、硼酸盐中的一种或几种；所述防锈剂为磺酸盐或环烷酸盐；
其中，以润滑脂组合物的总质量为基准，所述稠化剂的用量为8～25％；所述稠化剂、所述极压抗磨剂与所述防锈剂的质量比为8～25：1～10：0.5～3。
2.根据权利要求1所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述二异氰酸酯与所述胺类化合物的摩尔比为1：1～3；优选为1：2。
3.根据权利要求1或2所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述胺类抗氧剂选自烷基化二苯胺、二苯胺衍生物、N-苯基-α-萘胺的衍生物中的一种或几种；优选所述胺类抗氧剂为二异辛基二苯胺；
和/或，所述酚类抗氧剂为2，6-二-叔丁基-对甲苯酚。
4.根据权利要求1～3任一项所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述基础油的40℃粘度为70～180mm2/s；优选所述基础油选自聚α烯烃合成油、酯类油、醚类油中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，包括如下重量百分含量的组分：
Figure FDA0002353887210000011
Figure FDA0002353887210000021
优选地，包括如下重量百分含量的组分：
Figure FDA0002353887210000022
6.根据权利要求5所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，包括如下重量百分含量的组分：
Figure FDA0002353887210000023
或，包括如下重量百分含量的组分：
Figure FDA0002353887210000024
其中，所述极压抗磨剂由三甲酚磷酸酯和亚磷酸二正丁酯以摩尔比1～2：1混合而成。
7.根据权利要求5所述的聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，包括如下重量百分含量的组分：
Figure FDA0002353887210000025
Figure FDA0002353887210000031
其中，所述聚脲基稠化剂由二异氰酸酯和芳香胺以摩尔比1:2经化学反应制得；
或，包括如下重量百分含量的组分：
Figure FDA0002353887210000032
其中，所述基础油由聚α烯烃合成油和酯类油以摩尔比3:1混合而成；所述聚脲基稠化剂由二异氰酸酯和正辛胺以摩尔比1:2经化学反应制得。
8.权利要求1～7任一项所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将二异氰酸酯与部分基础油混合，得第一预混物；将所述胺类化合物与剩余部分基础油混合，得第二预混物；将所述第一预混物和所述第二预混物分别升温至60～90℃，恒温8～12min后将所述第一预混物和所述第二预混物混合，经化学反应得聚脲基稠化剂与基础油的混合物；
(2)将所述聚脲基稠化剂与基础油的混合物升温至120～180℃后降温至80℃以下，加入抗氧剂、极压抗磨剂和防锈剂，得第三混合物；
(3)将所述第三混合物进行后处理。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述化学反应在95～105℃下进行1.8～2.2h；优选在100℃进行2h；
和/或，所述后处理包括均质分散、脱气、过滤。
10.权利要求1～7任一项所述聚脲基轮毂轴承润滑脂组合物在乘用车中的应用。
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