CN111944589A - 用于新能源汽车等速万向节的润滑脂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于新能源汽车等速万向节的润滑脂组合物及其制备方法。按质量百分含量计，该润滑脂组合物包含以下组分：各组分的质量百分含量为：基础油70～83％；稠化剂9～18％；二硫化钼2～4％；减磨剂2～4％；极压剂2～6％；防锈剂1～2％，所述基础油选自石蜡基基础油、环烷基基础油和聚α‑烯烃合成油中一种或多种，所述稠化剂为脲基稠化剂，所述减磨剂为有机钼盐类减磨剂。该润滑脂组合物具有优异的耐久性能，优异的耐高温性能，同时具有较低的摩擦系数，并明显改善新能源汽车传动系统的NVH特性，特别适用于新能源汽车球笼式等速万向节部位的润滑。

Description

用于新能源汽车等速万向节的润滑脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑技术领域，尤其涉及用于新能源汽车等速万向节润滑脂组合物及其制备方法。

背景技术

等速万向节(Constant Velocity Joint，简称CVJ)广泛的应用于乘用车底盘传动装置中，用于连接汽车变速箱和车轮。CVJ有固定节(Fixed Ball Joint)和可以轴向移动的滑动节(Plunging Joint)两大类。固定节多安装于传动轴外侧，紧邻轮毂轴承，又称外节。固定节以球笼式CVJ居多，其内部有六个钢球，被安装在外轮及内轮的沟槽内，通过保持器把各个钢球的中心保持在一个平面上。转矩是由轴传到内轮，再由内轮沟槽通过钢球传到外轮沟槽。钢球是以在沟槽上滚动的同时传递转矩。

近年来随着城市污染的日益加剧，对新能源汽车行业的大量扶持，使目前新能源汽车行业有了快速的发展。特别是纯电动汽车及油电混合动力型新能源汽车的技术取得了长足的进步。这些新能源汽车相较于传统的内燃动力汽车，具有低速时扭矩大，加速快，无发动机噪声等优点。但是其对于等速万向节提出了新的要求。特别是在球笼式等速万向节方面由于扭矩的增加，6个钢球承载的压力更大，在复杂的往复运动中，应力重复的施加到钢球及沟槽表面，使其更容易产生金属疲劳，因此对润滑脂的极压性能等有了更高的要求。同时由于传输扭矩的增加，其对油脂的耐热性能也提出了更高的要求。另外新能源汽车由于减少了发动机本事的噪声，而且随着人们对于汽车舒适性的要求越来越高，因此会更加关注传动系统所引起的噪音、振动和啸声(Noise Vibration Harshness，NVH)。因此对于新能源汽车CVJ所需润滑脂须具有一定的降噪性能。目前亟需提供一种新能源汽车专用球笼式等速万向节润滑的润滑脂组合物及其制备方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于新能源汽车(球笼式)等速万向节的润滑脂组合物及其制备方法。本发明实施例提供的专门用于新能源汽车球笼式等速万向节润滑脂组合物具有优异的耐久性能和耐高温性能，同时其具有较低的摩擦系数，并可以明显改善新能源汽车传动系统的NVH特性。

本发明一方面提供了一种用于新能源汽车等速万向节润滑脂组合物，按质量百分含量计，包含以下组分：

所述基础油选自石蜡基基础油、环烷基基础油和聚α-烯烃合成油中一种或多种，所述稠化剂为脲基稠化剂，所述减磨剂为有机钼盐类减磨剂。

根据本发明的一些优选实施方式，所述基础油40℃运动粘度为70～150mm²/s。

根据本发明的一些优选实施方式，所述基础油为石蜡基基础油、环烷基基础油和聚α-烯烃合成油的混合物；优选的，所述石蜡基基础油、所述环烷基基础油和所述聚α-烯烃合成油的质量比为7:2:1～4:3:3；和/或，所述基础油的苯胺点不低于95℃。根据本发明，通过采用石蜡基基础油、环烷基基础油和聚α-烯烃合成油的基础油复配，同时优选上述基础油的质量比及控制苯胺点和粘度参数，可以提高润滑脂的油膜厚度，改善润滑脂的润滑性能；尤其是该润滑脂采用聚脲基稠化剂稠化上述石蜡基基础油、环烷基基础油及聚α-烯烃合成油的混合物，并加入专用的二硫化钼、特殊的有机钼盐类减磨剂、极压剂、防锈剂，能够提高润滑脂的耐久性能和耐高温性能，具有低摩擦系数以及改善新能源汽车传动系统的NVH特性。

根据本发明的一些优选实施方式，所述脲基稠化剂为异氰酸酯和有机胺的合成反应产物。基本反应为：R¹-NCO(异氰酸酯)+R²-NH₂(有机胺)→R²-NH-CO-NH-R¹(脲化合物)。本发明中，脲基稠化剂不同于金属皂基稠化剂，不含金属离子，避免了皂基稠化剂中金属离子对润滑脂基础油的催化氧化作用，因此脲基润滑脂相比金属皂基润滑脂具有更好的耐高温性能。

根据本发明的一些优选实施方式，为进一步提高润滑脂的耐久性能及高温性能，所述脲基稠化剂为二脲基化合物或四脲基化合物；优选的，所述二脲基化合物的分子结构为R¹-NH-CO-NH-R²-NH-CO-NH-R³，和/或，所述四脲基化合物的分子结构为R¹-NH-CO-NH-R²-NH-CO-NH-R³-NH-CO-NH-R⁴-NH-CO-NH-R⁵，其中R¹、R²、R³、R⁴、R⁵表示含有1-25个碳原子的羟基，优选为5-20个碳原子的羟基；和/或，所述二脲基化合物由二异氰酸酯与单胺反应生成；和/或，所述四脲基化合物由二异氰酸酯与二胺和单胺反应生成。

根据本发明的一些优选实施方式，所述二硫化钼的D50粒度为1.5～9.0um，D90粒度小于30um。D50粒度及D90粒度是采用激光粒度分析仪测定的，选用的二硫化钼被誉为高级固体润滑之王，在润滑脂中可形成绝不粘结的胶体状态，能增加油脂的润滑性和极压性。发明人意外发现，在本发明特定体系中添加上述特定粒度的二硫化钼可进一步优化胶体状态、油脂的润滑性和极压性。

根据本发明的一些优选实施方式，所述有机钼盐类减磨剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼中的一种或两种的复合物；优选为二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼的混合物，所述二烷基二硫代氨基甲酸钼和所述二烷基二硫代磷酸钼的质量比为1:1～1:2。

根据本发明的一些优选实施方式，所述极压剂选自硫化异丁烯、胶体磺酸钙、噻二唑衍生物、二烷基二硫代氨基甲酸锌和硫代氨基甲酸酯中一种或多种。

根据本发明的一些优选实施方式，所述防锈剂选自苯骈三氮唑、石油磺酸钡、二壬基磺酸锌和二壬基磺酸钙中一种或多种。本发明中，采用以上优选的添加剂复配进一步改善该润滑脂配方体系的抗磨性能和降低万向节部位的NVH特性，使其更适用于新能源汽车球笼式等速万向节部位的润滑。

本发明另一方面提供所述润滑脂组合物的制备方法，包括如下步骤：将有机胺、二异氰酸酯与部分基础油混合，进行皂化反应，得到所述稠化剂和基础油的混合物料；将所述混合物料升温至135～185℃，加入剩余的基础油，调稠，降温至110℃以下，加入二硫化钼、减磨剂、极压剂和防锈剂，经拌匀、后处理，即得。

根据本发明的一些优选实施方式，包括如下步骤：

步骤1)，将有机胺和二异氰酸酯分别溶于部分50～100℃的所述基础油中，混合，进行皂化反应，反应时间为30～60min，得到所述稠化剂和基础油的混合物料；

步骤2)，将步骤1)得到的所述混合物料升温至140～180℃，控制升温时间在1.5～2h，然后加入剩余的基础油，调稠，降温至100℃以下，加入二硫化钼、减磨剂、极压剂和防锈剂；拌匀后进行分散、脱气，即得。

本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的专门用于新能源汽车球笼式等速万向节润滑的润滑脂组合物，其具有优异的耐久性能，优异的耐高温性能，同时其具有较低的摩擦系数，并可以明显改善新能源汽车传动系统的NVH特性，特别适用于新能源汽车球笼式等速万向节部位的润滑。

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。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

本发明中，所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。本发明中所用的原料均可在国内产品市场方便买到。以下实施例中，基础油石蜡基基础油、环烷基基础油和聚α-烯烃合成油中一种或多种，苯胺点不低于95℃，运动粘度为70～150mm²/s，二氧化钼D50粒度为1.5～9.0um，D90粒度小于30um。稠化剂为脲基稠化剂，极压剂选自硫化异丁烯、胶体磺酸钙、噻二唑衍生物、二烷基二硫代氨基甲酸锌和硫代氨基甲酸酯中一种或多种，防锈剂选自苯骈三氮唑、石油磺酸钡、二壬基磺酸锌和二壬基磺酸钙中一种或多种。

实施例1

在一个反应容器中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯100g同时加入800g石蜡基润滑油中，在另一个容器中将十八胺21.5g和环己胺72g同时加入300g聚α-烯烃合成基础油及300g环烷基基础油，两容器各升温至70℃，恒温10min后将两容器物料投入至反应釜，恒温计时反应40±5min，缓慢升温到最高炼制温度160℃生成管状纤维结构交错的二聚脲稠化剂，控制升温时间在1.5h～2h之间，升温至最高炼制温度后，加入236.5g剩余环烷基基础油进行冷却，之后反应釜切换导热油进行冷却降温，降温至80℃以下后，加入二硫化钼50g，二烷基二硫代氨基甲酸钼50g，加入极压剂20g硫化异丁烯及30g磺酸钙，最后加入防锈剂石油磺酸钡20g，搅拌均匀后进行分散、脱气等后处理，稠度合格后罐装成品。

实施例2

在一个反应容器中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯80g同时加入900g石蜡基润滑油中，在另一个容器中将十八胺86.4g和正辛胺41.3g同时加入200g聚α-烯烃合成基础油及200g环烷基基础油，两容器各升温至75℃，恒温10min后将两容器物料投入至反应釜，恒温计时反应45±5min，缓慢升温到最高炼制温度165℃生成管状纤维结构交错的二聚脲稠化剂，控制升温时间在1.5h～2h之间，升温至最高炼制温度后，加入303.3g剩余环烷基基础油进行冷却，之后反应釜切换导热油进行冷却降温，降温至80℃以下后，加入二硫化钼75g，二烷基二硫代氨基甲酸钼20g和二烷基二硫代磷酸钼20g，加入极压剂20g硫化异丁烯、10g二烷基二硫代氨基甲酸锌及硫代氨基甲酸酯20g，最后加入防锈剂石油磺酸钡20g及苯骈三氮唑4g，搅拌均匀后进行分散、脱气等后处理，稠度合格后罐装成品。

实施例3

在一个反应容器中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯130g同时加入700g石蜡基润滑油中，在另一个容器中将环己胺51.5g和苯胺48.5g同时加入260g聚α-烯烃合成基础油及300g环烷基基础油，两容器各升温至75℃，恒温10min后将两容器物料投入至反应釜，恒温计时反应45±5min，缓慢升温到最高炼制温度163℃生成管状纤维结构交错的二聚脲稠化剂，控制升温时间在1.5h～2h之间，升温至最高炼制温度后，加入310g剩余环烷基基础油进行冷却，之后反应釜切换导热油进行冷却降温，降温至80℃以下后，加入二硫化钼80g，二烷基二硫代磷酸钼40g，加入极压剂10g硫化异丁烯、30g胶体磺酸钙、20g二烷基二硫代氨基甲酸锌，最后加入防锈剂二壬基磺酸钙20g，搅拌均匀后进行分散、脱气等后处理，稠度合格后罐装成品。

实施例4

在一个反应容器中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯150g同时加入700g石蜡基润滑油中，在另一个容器中将环己胺78g和二氨基二苯基甲烷119g同时加入200g聚α-烯烃合成基础油及300g环烷基基础油，两容器各升温至85℃，恒温10min后将两容器物料投入至反应釜，恒温计时反应45±5min，缓慢升温到最高炼制温度175℃生成四聚脲稠化剂，控制升温时间在1.5h～2h之间，升温至最高炼制温度后，加入253g剩余石蜡基基础油进行冷却，之后反应釜切换导热油进行冷却降温，降温至80℃以下后，加入二硫化钼60g，二烷基二硫代氨基甲酸钼30g和二烷基二硫代磷酸钼30g，加入极压剂30g硫化异丁烯、噻二唑衍生物10g、二烷基二硫代氨基甲酸锌20g，最后加入防锈剂二壬基磺酸锌20g，搅拌均匀后进行分散、脱气等后处理，稠度合格后罐装成品。

实施例5

在一个反应容器中加入4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯110g同时加入700g石蜡基润滑油中，在另一个容器中将十八胺119g和二氨基二苯基甲烷87g同时加入240g聚α-烯烃合成基础油及300g环烷基基础油，两容器各升温至85℃，恒温10min后将两容器物料投入至反应釜，恒温计时反应45±5min，缓慢升温到最高炼制温度180℃生成四聚脲稠化剂，控制升温时间在1.5h～2h之间，升温至最高炼制温度后，加入214g剩余环烷基基础油进行冷却，之后反应釜切换导热油进行冷却降温，降温至80℃以下后，加入二硫化钼50g，二烷基二硫代氨基甲酸钼20g和二烷基二硫代磷酸钼20g，加入极压剂硫化异丁烯10g、胶体磺酸钙60g、硫代氨基甲酸酯40g，最后加入防锈剂石油磺酸钡10g、二壬基磺酸锌20g，搅拌均匀后进行分散、脱气等后处理，稠度合格后罐装成品。

对比例1

将12-羟基硬脂酸210g，1200g石蜡基基础油一并投入到反应釜中进行升温；当反应釜升温至80℃时，将一水合氢氧化锂29.8g的水溶液加入到反应釜中进行皂化反应；皂化结束后继续升温，升温至200℃后，恒温7分钟，将540g环烷基基础油加入到反应釜中对物料进行冷却，之后进行自然降温，降温到80℃以下时，加入二硫化钼10g，加入极压剂硫化异丁烯10g，二烷基二硫代氨基甲酸锌20g，最后加入防锈剂石油磺酸钡10g，搅拌均匀后进行分散、脱气等后处理，稠度合格后罐装成品。

表1实施例1-5与对比例1润滑脂组成

如表1所示为实施例1-5与对比例1润滑脂组成的对比。

由于润滑脂的滴点可以反应润滑脂的高温性能；SRV(高频、线性、摆动摩擦磨损试验)试验可以模拟汽车运动时CVJ的伸缩和往复运动，润滑脂的SRV摩擦系数越小越能改善CVJ的NVH特性；PDSC(压差扫描量热法)可以评价油脂的热氧化安定性；四球极压性能反应了润滑脂的极压抗磨性能。因此对本发明实施例及对比例分别进行了滴点、SRV摩擦系数、PDSC、四球极压性能等测试对比。对实施例1～5和对比例1得到的润滑脂性能测试结果见表2。

表2实施例与对比例性能测试结果

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案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.用于新能源汽车等速万向节的润滑脂组合物，其特征在于，按质量百分含量计，包含以下组分：

所述基础油选自石蜡基基础油、环烷基基础油和聚α-烯烃合成油中一种或多种，所述稠化剂为脲基稠化剂，所述减磨剂为有机钼盐类减磨剂。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述基础油为石蜡基基础油、环烷基基础油和聚α-烯烃合成油的混合物；

优选的，所述石蜡基基础油、所述环烷基基础油和所述聚α-烯烃合成油的质量比为7:2:1～4:3:3；和/或，所述基础油的苯胺点不低于95℃。

3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述基础油40℃运动粘度为70～150mm²/s。

4.根据权利要求1～3任一项所述的组合物，其特征在于，所述脲基稠化剂为异氰酸酯和有机胺的合成反应产物。

5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述脲基稠化剂为二脲基化合物或四脲基化合物；优选的，所述二脲基化合物的分子结构为R¹-NH-CO-NH-R²-NH-CO-NH-R³，和/或，所述四脲基化合物的分子结构为R¹-NH-CO-NH-R²-NH-CO-NH-R³-NH-CO-NH-R⁴-NH-CO-NH-R⁵，其中R¹、R²、R³、R⁴、R⁵表示含有1-25个碳原子的羟基，优选为5-20个碳原子的羟基；和/或，所述二脲基化合物由二异氰酸酯与单胺反应生成；和/或，所述四脲基化合物由二异氰酸酯与二胺和单胺反应生成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的组合物，其特征在于，

所述二硫化钼的D50粒度为1.5～9.0um，D90粒度小于30um；

和/或，所述有机钼盐类减磨剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼中的一种或两种的复合物；优选为二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼的混合物，所述二烷基二硫代氨基甲酸钼和所述二烷基二硫代磷酸钼的质量比为1:1～1:2。

7.根据权利要求1-6任一项所述的组合物，其特征在于，所述极压剂选自硫化异丁烯、胶体磺酸钙、噻二唑衍生物、二烷基二硫代氨基甲酸锌和硫代氨基甲酸酯中一种或多种。

8.根据权利要求1-7任一项所述的组合物，其特征在于，所述防锈剂选自苯骈三氮唑、石油磺酸钡、二壬基磺酸锌和二壬基磺酸钙中一种或多种。

9.权利要求1-8任一项所述润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将有机胺、二异氰酸酯与部分基础油混合，进行皂化反应，得到所述稠化剂和基础油的混合物料；将所述混合物料升温至135～185℃，加入剩余的基础油，调稠，降温至110℃以下，加入二硫化钼、减磨剂、极压剂和防锈剂，经拌匀、后处理，即得。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，将有机胺和二异氰酸酯分别溶于部分50～100℃的所述基础油中，混合，进行皂化反应，反应时间为30～60min，得到所述稠化剂和基础油的混合物料；

步骤2)，将步骤1)得到的所述混合物料升温至140～180℃，控制升温时间在1.5～2h，然后加入剩余的基础油，调稠，降温至100℃以下，加入二硫化钼、减磨剂、极压剂和防锈剂；拌匀后进行分散、脱气，即得。