CN111253997A - 一种复合稠化型聚脲基润滑脂组方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合稠化型聚脲基润滑脂组方及其制备方法，该聚脲基润滑脂由下列质量百分比的原料制备而成：基础油80‑90%，二异氰酸酯（MDI)2‑5%,脂肪胺1‑3%，脂环胺1‑3%，极压抗磨剂0‑2%，抗磨剂0.5%‑3%，防锈剂0.2‑1%，无机稠化剂3‑5%；制备方法包括将70%的基础油与二异氰酸酯、脂肪胺、脂环胺掺和，按传统工艺生产出#0或#1聚脲基润滑脂并加入抗氧剂、抗磨剂等添加剂，出釜静置；将剩余的30%基础油加热至不高于80℃,把已生产好的聚脲基润滑脂加入容器内慢慢匀速搅拌，加入无机稠化剂，慢速搅拌直至成脂等步骤。本发明不同于传统的连续反应制备工艺，采用分段“二步法”增强聚脲基润滑脂的机械安定性，改善了现有常规工艺生产的聚脲基润滑脂，常有的机械安定性差的缺陷。

Description

一种复合稠化型聚脲基润滑脂组方及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑脂，具体涉及一种复合稠化型聚脲基润滑脂组方及其制备方法。

背景技术

聚脲基润滑脂是swaken等人于1953年发明的一种采用聚脲稠化剂稠化的润滑脂。聚脲基润滑脂具有高的滴点、突出的氧化安定性、热稳定性、长寿命等特点，特别适合于高温、高速、高负荷和高水环境的润滑场景。因其具有低噪音特性，目前聚脲基润滑脂在密封轴承上获得广泛应用。

聚脲基润滑脂有着庞杂的稠化体系。二异氰酸酯（MDI）与不同类别的胺盐反应，形成脲基。可参加聚脲基润滑脂反应的种类主要有芳香胺、脂肪胺类和脂环胺。芳香胺与二异氰酸酯（MDI）反应，具有更高的滴点和热稳定性。但它的毒性和逆环保效应，不符合日趋严格的环保要求，目前已逐步淘汰。

目前主流的聚脲基润滑脂制作采用脂肪胺和脂环胺配合与MDI反应，形成双脲聚脲基润滑脂。这类聚脲基润滑脂的优点是环保性好，残留的铵盐对环境没有破坏。反应时采用的工艺，有意让胺盐在配方里过量，是希望MDI能够完全参加反应、没有二聚体残留。但目前这类聚脲脂也有缺点，不能耐高温、机械安定性差。这些缺点会导致在应用于齿轮和轴承润滑时，运转时间稍长或者在高温的环境下，就可能会出现润滑脂因稀化而流失渗漏出润滑部位，失去润滑效果。鉴于以上所述，有必要改善聚脲基润滑脂的机械安定性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明不同于传统的连续反应的制备工艺，提供一种复合稠化型聚脲基润滑脂的组方及其制备方法，采用 “二步法”进行制备，采用该方法制备可大幅增强聚脲基润滑脂机械安定性能，提高润滑脂的耐高温特性，防止聚脲基润滑脂因稀化而流失、丧失实际润滑效果，由此延长聚脲基润滑脂的实际使用寿命。

为实现上述目的,本发明一种复合稠化型聚脲基润滑脂，是用于轴承及齿轮等运动部件机构的润滑，由下列质量百分比的原料制备而成：基础油80-90%，二异氰酸酯（MDI)2-5%,脂肪胺1-3%，脂环胺1-3%，抗磨添加剂0-2%，抗氧剂0.5%-3%，防锈剂0.2-1%，无机稠化剂3-5%。

进一步的，所述基础油是润滑油，包括矿物基础油、酯类油、油溶性聚醚、水不溶性聚醚、合成烃烯基础油、聚α烯烃（PAO）、苯基硅油、乙基硅油、氨基硅油、含氢硅油、聚异丁烯、聚丁烯中的一种或者几种的混合。

进一步的，所述脂肪胺、脂环胺混合并加入二异氰酸酯（MDI)进行反应制备成聚脲基润滑脂为双脲聚脲脂、四脲聚脲脂，所述脂环胺为环己胺，优先采用一种脂环胺：环己胺（英文名称Cyclohexylamine,化学式C6H13N)。

进一步的，所述聚脲润滑脂，优选制备成双脲聚脲润滑脂。

进一步的，所述脂肪胺包括并不限于脂肪伯胺、脂肪仲胺、脂肪叔胺、脂肪多胺等四大类，优选采用一种脂肪伯胺；十八胺（英文名称Octadecylamine，化学式C18H39N）。

进一步的，所述抗磨添加剂为含S、P、N化合物等极压抗磨添加剂，包括亚磷酸酯、硫化烯烃、硫化脂肪酸；所述抗氧剂是酚类和胺类抗氧剂的一种或两类的混合。

进一步的，所述防锈添加剂包括有机羧酸类防锈添加剂如十二烯基丁二酸、有机羧酸盐类防锈剂如石油磺酸钡、有机胺类防锈剂。

进一步的，所述无机稠化剂是超细气相二氧化硅、亚微米氧化锌粉、亚微米级PTFE粉、亚微米级MCA中的一种或者几种的混合物，所述超细气相二氧化硅，所述的超细气相二氧化硅是表面积BET不小于225㎡/g的疏水型亚微米级气相二氧化硅，可以混用，无机稠化剂，其粒径大小符合固体润滑材料细度，可以起到降低摩擦的作用和功能。

一种复合稠化型聚脲基润滑脂的制备方法，包括所述复合稠化型聚脲基润滑脂配比原料，其制作方法，如下：

第一步，将70%的基础油置于反应釜中加热，并将组方中全部的二异氰酸酯、脂肪胺、脂环胺按传统工艺混入生产出#0或#1聚脲基润滑脂并加入抗氧剂、抗磨剂、防锈剂的添加剂搅拌均匀，出釜静置，放置常温；

第二步，将第一步骤生产出的聚脲基润滑脂放置到室温；将剩余的30%基础油加热至不高于80℃,把第一步生产的#0或#1聚脲基润滑脂加入容器内慢慢匀速搅拌，徐徐加入无机稠化剂；匀速搅拌直至成脂，出釜均质分散2遍，达到#2或#3的预期稠度。

进一步的，根据上述的方法还包括以下步骤：

（1）首先将500N基础油的20%在反应釜中加热，将二异氰酸酯全部加入；升温至80℃以上；

（2） 将十八胺、环己胺全部加入至反应釜，搅拌升温至80-100℃；

（3）将余量的500N基础油全部加入反应釜，搅拌升温至180℃；

（4）搅拌保温35分钟；

（5）断热继续搅拌，待反应物（半流体聚脲基润滑脂）降至80℃，加入抗氧剂二苯胺；

（6）出釜后静置，待温度降至常温；

（7）将降至常温后的半流体聚脲基润滑脂倒入调和釜内，低速搅拌；

（8）徐徐加入全部PTFE微粉和气相二氧化硅，持续搅拌直至均匀，形成#2润滑脂；

（9）出釜用三棍研磨分散研磨三遍即可。

本发明的有益效果是：本发明一种复合稠化型聚脲基润滑脂组方及其制备方法，采用基础油80-90%，二异氰酸酯（MDI)2-5%,脂肪胺1-3%，脂环胺1-3%，极压抗磨剂0-2%，抗氧剂0.5%-3%，防锈剂0.2-1%，无机稠化剂3-5%。不同于传统的连续反应的制备工艺，本发明“两步法”制备既保留了聚脲基润滑脂的优点，同时改善了现有常规工艺生产的聚脲基润滑脂，不仅耐高温，同时解决了常有的机械安定性差的缺陷。

具有以下优点：

1、滴点由250℃以上提高到265℃以上，增强润滑脂的耐高温性；

2、机械安定性获得很大提高。与常规法生产的聚脲基润滑脂脂相比，10万次延长工作錐数值减去60次工作錐数值，本方案是小于50，而常规的聚脲脂是大于80左右。数值越大，说明机械安定性越差，工作时会更容易稀化、流失；

3、所采用的无机稠化剂均为固体润滑材料，其本身就是摩擦改进剂，这可以大幅提高聚脲基润滑脂的润滑性；

4、减少聚脲稠化的份量，可以减少有机胺的使用量，对产品品质控制和环保生产都有更好的保证。

具体实施方式

本实施例是一种复合稠化型聚脲基润滑脂组方及其制备方法。新脂在热稳定性和机械安定性方面都有很好的提升，滴点也得到了提高。

本实施例中的备制均使用常压釜。与压力釜生产润滑脂相比，常压釜生产润滑脂安全要求低且适合小批量生产。

本发明所述的一种复合稠化型聚脲基润滑脂组方及其制备方法做进一步说明:

实施例1：

配置以下材料：90%的石蜡基润滑油500N；二异氰酸酯（MDI）2.4%；十八胺1.5%；环己胺1.6%；抗氧剂二苯胺0.5%; 极压抗磨添加剂（T304）1%；气相二氧化硅3%。总质量为100千克，合计100%。

制备过程：

1、第一步骤：将基础油500N的20%在反应釜中加热，将MDI全部加入；升温至80℃以上；

2、将十八胺、环己胺全部加入至反应釜，搅拌升温至80-100℃；

3、将500N余量油全部加入反应釜，搅拌升温至180℃；

4、搅拌保温35分钟；

5、断热继续搅拌，待反应物（半流体聚脲基润滑脂）降至80℃，加入抗磨剂T304和抗氧剂二苯胺；

6、出釜后，放置降温；

7、将降至常温后的半流体聚脲基润滑脂倒入调和釜内，低速搅拌；

8、徐徐加入气相二氧化硅，持续搅拌直至均匀，形成#2润滑脂；

9、出釜用三棍研磨分散研磨三遍即可。

本实施例1与常规的聚脲基润滑脂相比，除了保有聚脲基润滑脂滴点高、抗高温氧化、热稳定性好的优点外，还有很好的机械安定性。

实施例2

基础油聚-α烯烃PAO6 88%；二异氰酸酯（MDI）2.4%；十八胺1.5%；环己胺1.6%；抗氧剂二苯胺0.5%; PEFE微粉5%；气相二氧化硅2%。总质量为100千克，合计100%。

制备过程：

1、第一步骤：将基础油500N的20%在反应釜中加热，将MDI全部加入；升温至80℃以上；

2、将十八胺、环己胺全部加入至反应釜，搅拌升温至80-100℃；

3、将500N余量油全部加入反应釜，搅拌升温至180℃；

4、搅拌保温35分钟；

5、断热继续搅拌，待反应物（半流体聚脲基润滑脂）降至80℃，加入抗氧剂二苯胺；

6、出釜后，放置降温；

7、将降至常温后的半流体聚脲基润滑脂倒入调和釜内，低速搅拌；

8、徐徐加入全部PTFE微粉和气相二氧化硅，持续搅拌直至均匀，形成#2润滑脂；

9、出釜用三棍研磨分散研磨三遍即可。

本实施例2具有滴点高、机械安定性和胶体安定性都好的优点，同时PTFE带来极佳的抗磨和减磨作用。

实施例1与实施例2的测试指标如表1所示：

测试项目	常规生产的聚脲基脂	实施例1	实施例2
				0次锥入度	278	265	280
60次工作锥入度	290	278	285
				10<sup>5</sup>次工作錐入度	370(+80)	323（+45）	315（+30）
滴点，℃	258	265	275
				80℃锥入度	278（+0）	265（+0）	280（+0）
120℃锥入度	288（+10）	275（+10）	307（+10）
				四球磨斑直径（mm）	0.85	0.7	0.5

10⁵次剪切工作锥与60次剪切工作锥的差值反映润滑脂的机械安定性。差值越大，机械安定性越差。实施例1和2比常规工艺生产的聚脲基润滑脂差值分别减小44%和62%。

加温下测试锥入度，可以反映润滑脂的热稳定性。常规聚脲脂与两款实施例收据都很好。说明聚脲基润滑脂的热稳定性都很好。

实施例1的滴点比常规聚脲脂提高了7℃，对适应高温工作区域区别不大。实施例2则滴点提高了17℃，高温工作范围更大。

实施例2具有更好的抗磨性，因为PEFE本身就是极佳的固体润滑材料。这说明实施例2在高温高速重载环境下润滑效果非常好。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及所作的等效组分变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合稠化型聚脲基润滑脂，其特征在于，由下列质量百分比的原料制备而成：基础油80-90%，二异氰酸酯（MDI)2-5%,脂肪胺1-3%，脂环胺1-3%，抗磨添加剂0-2%，抗氧剂0.5%-3%，防锈剂0.2-1%，无机稠化剂3-5%。

2.根据权利要求1所述的复合稠化型聚脲基润滑脂，其特征在于：所述基础油是润滑油，包括矿物基础油、酯类油、油溶性聚醚、水不溶性聚醚、合成烃烯基础油、聚α烯烃（PAO）、苯基硅油、乙基硅油、氨基硅油、含氢硅油、聚异丁烯、聚丁烯中的一种或者几种的混合。

3.根据权利要求1所述的复合稠化型聚脲基润滑脂，其特征在于：所述脂肪胺、脂环胺混合并加入二异氰酸酯（MDI)进行反应制备成聚脲基润滑脂为双脲聚脲脂、四脲聚脲脂，所述脂环胺为环己胺。

4.根据权利要求3所述的复合稠化型聚脲基润滑脂，其特征在于：所述聚脲基润滑脂，优选制备成双脲聚脲润滑脂。

5.根据权利要求1所述的复合稠化型聚脲基润滑脂，其特征在于：所述脂肪胺包括并不限于脂肪伯胺、脂肪仲胺、脂肪叔胺、脂肪多胺等四大类，其中所述脂肪伯胺是十八胺。

6.根据权利要求1所述的复合稠化型聚脲基润滑脂，其特征在于：所述抗磨添加剂为含S、P、N化合物等极压抗磨添加剂，包括亚磷酸酯、硫化烯烃、硫化脂肪酸；所述抗氧剂是酚类和胺类抗氧剂的一种或两类的混合。

7.根据权利要求1所述的复合稠化型聚脲基润滑脂，其特征在于：所述防锈添加剂为有机羧酸类防锈添加剂、十二烯基丁二酸或石油磺酸钡、有机胺类防锈剂。

8.根据权利要求1所述的复合稠化型聚脲基润滑脂，其特征在于，所述无机稠化剂是超细气相二氧化硅、亚微米氧化锌粉、亚微米级PTFE粉、亚微米级MCA中的一种或者几种的混合物，所述超细气相二氧化硅，所述的超细气相二氧化硅是表面积BET不小于225㎡/g的疏水型亚微米级气相二氧化硅。

9.一种复合稠化型聚脲基润滑脂的制备方法，其特征在于，包括如权利要求1-8所述的复合稠化型聚脲基润滑脂配比原料，其制作方法，如下：

第一步，将70%的基础油置于反应釜中加热，并将组方中全部的二异氰酸酯、脂肪胺、脂环胺按比例依次均匀混入，生产出#0或#1聚脲基润滑脂，同时在生产出的#0或#1聚脲基润滑脂中加入抗氧剂、抗磨剂、防锈剂的添加剂进行均匀搅拌，完成搅拌后出釜静置，放置待温度降至常温；

第二步，第一步骤生产出的聚脲基润滑脂放置温度降至常温后，将剩余的30%基础油加热至不高于80℃,把第一步生产的#0或#1聚脲基润滑脂加入容器内慢慢匀速搅拌，徐徐加入无机稠化剂；匀速搅拌直至成脂，出釜均质分散2遍，达到#2或#3的预期稠度，得到成品。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先将500N基础油的20%在反应釜中加热，将二异氰酸酯全部加入；升温至80℃以上;

（2） 将十八胺、环己胺全部加入至反应釜，搅拌升温至80-100℃;

（3）将余量的500N基础油全部加入反应釜，搅拌升温至180℃;

（4）搅拌保温35分钟;

（5）断热继续搅拌，待反应物（半流体聚脲基润滑脂）降至80℃，加入抗氧剂二苯胺;

（6）出釜后静置，待温度降至常温;

（7）将降至常温后的半流体聚脲基润滑脂倒入调和釜内，低速搅拌;

（8）徐徐加入全部PTFE微粉和气相二氧化硅，持续搅拌直至均匀，形成#2润滑脂;

（9）出釜用三棍研磨分散研磨三遍即可。