CN111979024A - 一种轻锤润滑脂组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及润滑脂技术领域，具体涉及一种轻锤润滑脂组合物及其制备方法与应用。本发明提供了适用于轻型电锤的润滑脂组合物，该润滑脂组合物包括由基础油和稠化剂组成的润滑脂本体以及含有极压抗磨剂、抗氧剂和增粘剂的添加剂，能够在轻型电锤的高温、高冲击负荷、高转速工况条件下发挥优异的极压抗磨性能、抗氧化性能和高低温性能，有效提高润滑脂的工作寿命同时保证润滑脂的润滑性。

Description

一种轻锤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，具体涉及适用于轻型电锤的润滑脂组合物及其制备方法与应用。
背景技术
电动工具是实现手工劳动机械化的重要手段，对提高机械化程度和劳动生产率具有重要作用。电锤是电动工具中的一种，主要用来在混凝土、楼板、砖墙和石材上钻孔，多功能电锤配合适当钻头可以代替普通电钻、电镐使用。
轻型电锤的主要结构包括电动机、减速机构、气缸摆杆轴承、气缸和电器附件等。电锤机械部分的主要故障包括不冲击和冲击无力，不冲击的最主要原因是活塞和冲锤上的胶圈老化，润滑不良也可能造成冲击无力,这两种故障模式都与润滑脂的性能密切相关。轻型电锤在工作时具有温度高、转速快等特点，工况较为严苛，因此对润滑脂的性能要求较高，需要润滑脂具有优异的耐高温、耐剪切和极压抗磨性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于轻型电锤的润滑脂组合物，本发明的另一目的是提供该润滑脂组合物的制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明首先通过对润滑脂组合物中的极压抗磨剂进行筛选和优化，以使得润滑脂组合物能够在轻锤工作条件下表现优异的极压抗磨性能。
本发明提供一种轻锤润滑脂组合物，其包括润滑脂本体和添加剂，所述润滑脂本体和所述添加剂的质量比为100：(10～40)；所述添加剂包括极压抗磨剂；所述极压抗磨剂包括硫代酯类极压抗磨剂、硫代磷酸锌盐类极压抗磨剂、含钼极压抗磨剂和硼酸盐极压抗磨剂；所述极压抗磨剂中，含钼极压抗磨剂和硼酸盐极压抗磨剂的质量比为(2～5):1。
本发明发现采用硫代酯类极压抗磨剂、硫代磷酸锌盐类极压抗磨剂、含钼极压抗磨剂和硼酸盐四种类型的极压抗磨组分复配使用，同时控制其中含钼极压抗磨剂和硼酸盐极压抗磨剂的比例能够很好地适应轻锤的高温高速运转的工况，表现优异的极压抗磨性能。
本发明进一步发现，在上述极压抗磨组分体系中，同时添加有机钼(尤其是二丁基二硫代氨基甲酸钼)和二硫化钼能够使得极压抗磨剂体系中的各组分更好地配合作用，在高温高负荷条件下高效形成保护膜，有效降低高频高负荷工作条件下轻锤气缸齿轮等的摩擦。
优选地，所述含钼极压抗磨剂包括质量比为(2～3)：1的二丁基二硫代氨基甲酸钼和二硫化钼。
更优选地，所述极压抗磨剂包括二烷基二硫代氨基甲酸酯3～5份、二烷基硫代磷酸锌6～10份、二丁基二硫代氨基甲酸钼6～10份、二硫化钼3～5份、硼酸盐极压抗磨剂3～5份。
除极压抗磨剂外，所述添加剂还包括抗氧化剂和增粘剂。
其中，所述增粘剂为选自聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种，所述添加剂中增粘剂的质量百分含量为50～70％。
轻锤的工况特点使得其容易发生高温漏脂的问题，本发明发现添加增粘剂能够很好地解决高温漏脂的情况，提高产品的高温性能，但是，增粘剂的引入极易导致润滑脂的低温性能较差，而将其控制在添加剂总量的50～70％，尤其是50～60％的比例范围内，能够在同时保证润滑脂的高低温性能。
所述抗氧化剂为选自二苯胺、酚类抗氧剂、辛基丁基二苯胺抗氧剂、N-苯基-α-萘胺、2,6-二叔丁基对甲酚、2，6-二叔丁基-对甲苯酚中的一种或多种。
优选地，所述增粘剂为聚异丁烯，所述添加剂中增粘剂的质量百分含量为50～60％，所述抗氧剂为质量比为1：(2～3)的酚类抗氧剂和辛基丁基二苯胺抗氧剂。
作为本发明的优选方案，所述添加剂包括如下重量份的组分：二烷基二硫代氨基甲酸酯3～5份、二烷基硫代磷酸锌6～10份、二丁基二硫代氨基甲酸钼6～10份、二硫化钼3～5份、硼酸盐极压抗磨剂3～5份，酚类抗氧剂3～5份、辛基丁基二苯胺抗氧剂6～10份，聚异丁烯50～60份。该添加剂配方中，各组分功能发挥之间的不利影响得到有效降低，极压抗磨剂、抗氧剂和增粘剂能够很好地配合作用，协同改善润滑脂的极压性、抗磨性、抗氧化性，提高润滑脂在高冲击负荷高转速下的工作寿命，且不影响润滑脂的润滑性。
采用上述添加剂配方时，所述润滑脂组合物中，所述润滑脂本体与所述添加剂的质量比优选为100：(20～30)。
本发明所述的润滑脂中，润滑脂本体包括基础油和稠化剂，所述基础油与所述稠化剂的质量比为(5～8)：1。
优选地，所述的基础油的40℃运动粘度为160～190mm2/s。
所述基础油优选由质量比为(2～3)：1的矿物油和合成油组成；其中，所述矿物油为选自500SN、HVI650、美孚500SN中的一种或多种，所述合成油为选自PAO 40、PAO10中的一种或多种。
更优选地，所述基础油包括500SN 45～55份，PAO 40 25～35份，HVI 650 15～25份。该基础油配方能够更好地与前述添加剂配方配合，有效促进添加剂配方中各组分发挥作用。
所述稠化剂为复合锂基皂。
优选地，所述复合锂基皂包括12-羟基硬脂酸锂基皂和癸二酸锂基皂；所述复合锂基皂中，所述12-羟基硬脂酸锂基皂的质量百分含量为70～80％。
更优选地，所述复合锂基皂的制备原料包括12-羟基硬脂酸10.5份、癸二酸3.5份、氢氧化钙0.6份和氢氧化锂2.7份。
本发明进一步提供所述轻锤润滑脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将部分基础油与12-羟基硬脂酸锂、癸二酸锂混合后，按比例加入氢氧化钙和部分氢氧化锂作为一步碱，在80-100℃反应40～100min；
(2)在步骤(1)的反应物变稠后缓慢加入剩余的氢氧化锂，将加入氢氧化锂所需的时间控制在40～60min；
(3)控制物料温度135～140℃，恒温35～45min；
(4)步骤(3)恒温结束后，升温至190～210℃，再恒温5～10min；
(5)加入部分基础油作为急冷油，冷却至150℃以下，再加入剩余基础油作为后调油，在80℃以下加入抗氧剂、极压抗磨剂和增粘剂混合。
优选地，步骤(1)中，所述部分基础油为基础油总质量的40～50％，所述部分氢氧化锂为氢氧化锂总质量的20～30％；步骤(5)中，所述部分基础油为基础油总质量的10～20％。。
步骤(1)、(2)中，氢氧化钙和氢氧化锂均以水溶液的形式加入。
本发明还提供所述轻锤润滑脂组合物在制备用于轻型电锤的润滑脂或在轻型电锤润滑系统中的应用。
本发明的有益效果在于：本发明根据轻型电锤的工况特点提供了适用于轻型电锤的润滑脂组合物，该润滑脂组合物包括由基础油和稠化剂组成的润滑脂本体以及含有极压抗磨剂、抗氧剂和增粘剂的添加剂。本发明通过对极压抗磨剂、抗氧剂和增粘剂组分的选择和特异的复配，同时配合适宜的基础油和稠化剂体系，由此得到的润滑脂组合物能够在轻型电锤的高温、高冲击负荷、高转速工况条件下发挥优异的极压抗磨性能和抗氧化性能，延长润滑脂的工作寿命同时保证润滑脂的润滑性。
附图说明
图1为本发明试验例中实施例1的轻锤润滑脂组合物的电锤实打试验拆机后润滑脂的状态图。
图2为本发明试验例中对比例4的轻锤润滑脂组合物的电锤实打试验拆机后润滑脂的状态图。
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。以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。以下实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例提供一种轻锤润滑脂组合物，由以下重量份的组分组成：润滑脂本体100份，添加剂(外加)25份；
润滑脂本体：基础油86％，12-羟基硬脂酸锂基皂10.5％，癸二酸锂基皂3.5％；其中基础油组成如下：500SN：50％，PAO40：30％，HVI650：20％。
添加剂：其中，二烷基二硫代氨基甲酸酯4％，二烷基硫代磷酸锌8％，硼酸盐极压抗磨剂T361A 4％，二丁基二硫代氨基甲酸钼8％，二硫化钼4％，聚异丁烯60％，酚类抗氧剂L135 4％、辛基丁基二苯胺抗氧剂8％。
本实施例进一步提供上述润滑脂组合物的制备方法，具体如下：
(1)将所有基础油作为100份，将45份矿物油500SN以及全部的12-羟基硬脂酸和癸二酸加入到炼制釜中，启动搅拌，加热至95℃，使脂肪酸充分溶化，缓慢加入25％的氢氧化锂(总添加量为氢氧化锂与12-羟基硬脂酸的质量比为10.5:2.7)和全部氢氧化钙(总添加量为氢氧化钙与12-羟基硬脂酸的质量比为10.5:0.6)的混合水溶液，反应40～100min；
(2)在观察到物料明显变稠后缓慢加入剩余的氢氧化锂溶液，加入时间控制在60min；
(3)全部加完后控制物料135～140℃，恒温40min。
(4)恒温结束后，升高到最高炼制温度210℃，恒温5分钟；
(5)然后加入15份急冷油PAO 40，冷却至150℃以下，加入后调油PAO40 15份、500SN 5份、HVI650 20份，在80℃以下依次加入二烷基二硫代氨基甲酸酯、二烷基硫代磷酸锌、T361A、二丁基二硫代氨基甲酸钼、二硫化钼、聚异丁烯以及酚类抗氧剂、辛基丁基二苯胺抗氧剂，充分搅拌30分钟后，经过三辊机轧油四遍后即得润滑脂成品。
实施例2
本实施例提供一种轻锤润滑脂组合物，由以下重量份的组分组成：润滑脂本体100份，添加剂(外加)20份；
润滑脂本体：基础油86％，12-羟基硬脂酸锂基皂10.5％，癸二酸锂基皂3.5％；其中基础油组成如下：500SN：50％，PAO40：30％，HVI650：20％。
添加剂：其中，二烷基二硫代氨基甲酸酯5％，二烷基硫代磷酸锌10％，硼酸盐极压抗磨剂T361A 5％，二丁基二硫代氨基甲酸钼10％，二硫化钼5％，聚异丁烯50％，酚类抗氧剂L135 5％、辛基丁基二苯胺抗氧剂10％。
本实施例进一步提供上述润滑脂组合物的制备方法，其与实施例1的制备方法相同。
对比例1
本对比例提供一种轻锤润滑脂组合物，由以下重量份的组分组成：润滑脂本体100份，添加剂(外加)6份；
润滑脂本体：基础油87％，12-羟基硬脂酸锂基皂10％，癸二酸锂基皂3％；其中基础油组成如下：II加氢1040％，PAO10：50％，HVI 650：10％。
添加剂：二烷基二硫代氨基甲酸锌2％，二烷基二硫代磷酸钼2％，N-苯基-α-萘胺1％，2,6-二叔丁基对甲酚1％。
本对比例进一步提供上述润滑脂组合物的制备方法，具体如下：
(1)将所有基础油作为100份，将40份矿物油II加氢10以及全部的12-羟基硬脂酸及癸二酸加入到炼制釜中，启动搅拌，加热至95℃，使脂肪酸充分溶化，徐徐加入计量的氢氧化锂和氢氧化钙的混合水溶液，反应40～100min；
(2)在观察到物料明显变稠后缓慢加入剩余的氢氧化锂溶液，加入时间控制在60min；
(3)全部加完后控制物料135℃，恒温40min；
(4)恒温结束后，升高到最高炼制温度210℃，恒温5分钟；
(5)然后加入50份急冷油PAO 10，冷却至150℃以下加入10份后调大连650，在80℃以下依次加入N-苯基-α-萘胺、2,6-二叔丁基对甲酚、二烷基二硫代氨基甲酸锌和二烷基二硫代磷酸钼；充分搅拌30分钟后，经过三辊机轧油四遍后即得润滑脂成品。
对比例2
本对比例提供一种轻锤润滑脂组合物，由以下重量份的组分组成：润滑脂本体100份，添加剂(外加)8份；
润滑脂本体：基础油90份，12-羟基硬脂酸锂基皂7.5％，癸二酸锂基皂2.5％；其中基础油组成如下：PAO40：40％，PAO10：10％，500SN：50％。
添加剂：二烷基二硫代氨基甲酸锌2％，二烷基二硫代磷酸钼2％，二苯胺1％，2,6-二叔丁基对甲酚1％，聚异丁烯2％。
本对比例进一步提供上述润滑脂组合物的制备方法，具体如下：
(1)将所有基础油作为100份，将47份矿物油500SN以及全部的的12-羟基硬脂酸及癸二酸加入到炼制釜中，启动搅拌，加热至95℃，使脂肪酸充分溶化，徐徐加入计量的氢氧化锂和氢氧化钙的混合水溶液，反应40～100min；
(2)在观察到物料明显变稠后缓慢加入剩余的氢氧化锂溶液，加入时间控制在40～60min；
(3)全部加完后控制物料140℃，恒温40min；
(4)恒温结束后，升高到最高炼制温度210℃，恒温5分钟；
(5)然后加入急冷油PAO 40，冷却至150℃以下加入后调油PAO40 40份和PAO10 10份、500SN 3份，150℃时加入二苯胺，在80℃以下依次加入2,6-二叔丁基对甲酚、二烷基二硫代氨基甲酸锌和二烷基二硫代磷酸钼、聚异丁烯，充分搅拌30分钟后，经过三辊机轧油四遍后即得润滑脂成品。
对比例3
本对比例提供一种轻锤润滑脂组合物，由以下重量份的组分组成：润滑脂本体100份，添加剂(外加)8份；
润滑脂本体：基础油90％，12-羟基硬脂酸锂基皂7％，癸二酸锂基皂3％；其中基础油组成如下：PAO40：50％，500SN：50％。
添加剂：二烷基二硫代氨基甲酸锌2％，二烷基二硫代磷酸钼2％，N-苯基-α-萘胺3％，2,6-二叔丁基对甲酚1％。
本对比例进一步提供上述润滑脂组合物的制备方法，具体如下：
(1)将所有基础油作为100份，将48份矿物油500SN以及全部的12-羟基硬脂酸及癸二酸加入到炼制釜中，启动搅拌，加热至95℃，使脂肪酸充分溶化，徐徐加入计量的氢氧化锂和氢氧化钙的混合水溶液，反应40～100min；
(2)在观察到物料明显变稠后缓慢加入剩余的氢氧化锂溶液，加入时间控制在60min；
(3)全部加完后控制物料135℃，恒温40min；
(4)恒温结束后，升高到最高炼制温度210℃，恒温5分钟；
(5)然后加入11份急冷油PAO 40，冷却至150℃以下加入后调油PAO40 39份、500SN2份，在80℃以下依次加入N-苯基-α-萘胺、2,6-二叔丁基对甲酚、二烷基二硫代氨基甲酸锌和二烷基二硫代磷酸钼；充分搅拌30分钟后，经过三辊机轧油四遍后即得润滑脂成品。
对比例4
本对比例提供一种轻锤润滑脂组合物，由以下重量份的组分组成：润滑脂本体100份，添加剂(外加)10份；
润滑脂本体基础油91份，12-羟基硬脂酸锂基皂6.7份，癸二酸锂基皂2.3份；其中基础油组成如下：PAO40：20％，PAO10：30％，500SN：50％。
添加剂：二烷基二硫代氨基甲酸锌2％，二烷基二硫代磷酸钼2％，N-苯基-α-萘胺3％，2,6-二叔丁基对甲酚1％，聚异丁烯2％。
本对比例进一步提供上述润滑脂组合物的制备方法，具体如下：
(1)将所有基础油作为100份，将50份矿物油500SN以及全部的12-羟基硬脂酸及g癸二酸加入到炼制釜中，启动搅拌，加热至95℃，使脂肪酸充分溶化，徐徐加入计量的氢氧化锂和氢氧化钙的混合水溶液，反应40～100min；
(2)在观察到物料明显变稠后缓慢加入剩余的氢氧化锂溶液，加入时间控制在60min；
(3)全部加完后控制物料140℃，恒温40min；
(4)恒温结束后，升高到最高炼制温度210℃，恒温5分钟；
(5)然后加入10份急冷油PAO 40，冷却至150℃以下加入后调油PAO40 10份、PAO1030份，在80℃以下依次加入N-苯基-α-萘胺、2,6-二叔丁基对甲酚、二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代磷酸钼、聚异丁烯；充分搅拌30分钟后，经过三辊机轧油四遍后即得润滑脂成品。
对比例5
市售轻型电锤润滑脂，Chemie-Techik的Ft 1V 27。
对比例6
市售轻型电锤润滑脂壳牌的佳度460L。
试验例
将实施例1和2的润滑脂组合物和对比例1-6的润滑脂组合物进行性能检测，检测项目和检测结果如表1所示。
表1分析测试数据对比
Figure BDA0002642535910000101
实验结果表明，实施例1和2的润滑脂组合物的综合性能明显优于各对比例，具体的对比结果如下：
(1)抗磨性能：抗磨性能主要通过PB值反映，实施例1的润滑脂组合物的PB值高于对比例2～6，与对比例1相当；实施例2的润滑脂组合物的PB值高于对比例3、5和6，与对比例1、2和4相当，说明实施例1和2的润滑脂组合物具有较好的抗磨损性能。
(2)极压性能：极压性能主要通过烧结负荷即PD值体现，实施例1和2的润滑脂组合物的PD值高于对比例5和6，与对比例1～4相当，说明实施例1和2的润滑脂组合物具有较好的极压性能。
(3)低温性能：低温性能是通过相似粘度进行测试的，表1中的相似粘度测试均在-20℃时进行，最后所得的相似粘度数值越小，则证明该样品的低温性能相对较好，实施例润滑脂组合物样品的相似粘度数值小于对比例或与对比例相当。
(4)电锤实打试验：采用目前使用相对较广泛的轻锤进行实打试验，具体的方法是拆开电锤，将原有润滑脂清理出后装上待测试的润滑脂样品，在石头上进行击打，设定程序：运行30s，停25s，直到停机且内部有损坏时的净时间则记录为实打时间，进一步拆机分析损坏原因。实验结果表明，实施例1和2的润滑脂组合物样品的实打时长高于对比例1～3以及对比例5和6，与对比例4的实打时长相当，但是拆机后实施例1和2的润滑脂(实施例1的润滑脂的状态如图1所示，实施例2的润滑脂的状态与实施例1基本相同)的状态明显优于对比例4(图2)。
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)

1.一种轻锤润滑脂组合物，其特征在于，包括润滑脂本体和添加剂，所述润滑脂本体和所述添加剂的质量比为100：(10～40)；所述添加剂包括极压抗磨剂；
所述极压抗磨剂包括硫代酯类极压抗磨剂、硫代磷酸锌盐类极压抗磨剂、含钼极压抗磨剂和硼酸盐极压抗磨剂；
所述极压抗磨剂中，含钼极压抗磨剂和硼酸盐极压抗磨剂的质量比为(2～5):1。
2.根据权利要求1所述的轻锤润滑脂组合物，其特征在于，所述含钼极压抗磨剂包括质量比为(2～3)：1的二丁基二硫代氨基甲酸钼和二硫化钼。
3.根据权利要求1或2所述的轻锤润滑脂组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂包括二烷基二硫代氨基甲酸酯3～5份、二烷基硫代磷酸锌6～10份、二丁基二硫代氨基甲酸钼6～10份、二硫化钼3～5份、硼酸盐极压抗磨剂3～5份。
4.根据权利要求1～3任一项所述的轻锤润滑脂组合物，其特征在于，所述添加剂还包括抗氧化剂和增粘剂；
所述增粘剂为选自聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种，所述添加剂中，所述增粘剂的质量百分含量为50～70％；
和/或，所述抗氧剂为选自二苯胺、酚类抗氧剂、辛基丁基二苯胺抗氧剂、N-苯基-α-萘胺、2,6-二叔丁基对甲酚、2，6-二叔丁基-对甲苯酚中的一种或多种；
优选地，所述增粘剂为聚异丁烯，所述添加剂中增粘剂的质量百分含量为50～60％；和/或，所述抗氧剂为质量比为1：(2～3)的酚类抗氧剂和辛基丁基二苯胺抗氧剂。
5.根据权利要求1～4任一项所述的轻锤润滑脂组合物，其特征在于，所述添加剂包括如下重量份的组分：二烷基二硫代氨基甲酸酯3～5份、二烷基硫代磷酸锌6～10份、二丁基二硫代氨基甲酸钼6～10份、二硫化钼3～5份、硼酸盐极压抗磨剂3～5份，酚类抗氧剂3～5份、辛基丁基二苯胺抗氧剂6～10份，聚异丁烯50～60份。
6.根据权利要求1～5任一项所述的轻锤润滑脂组合物，其特征在于，所述润滑脂本体包括基础油和稠化剂，所述基础油与所述稠化剂的质量比为(5～8)：1；
优选地，所述的基础油的40℃运动粘度为160～190mm2/s。
7.根据权利要求6所述的轻锤润滑脂组合物，其特征在于，所述基础油由质量比为(2～3)：1的矿物油和合成油组成；所述矿物油为选自500SN、HVI650、美孚500SN中的一种或多种，所述合成油为选自PAO 40、PAO10中的一种或多种；
优选地，所述基础油包括500SN 45～55份，PAO 40 25～35份，HVI 650 15～25份。
8.根据权利要求6或7所述的轻锤润滑脂组合物，其特征在于，所述稠化剂为复合锂基皂；
优选地，所述复合锂基皂包括12-羟基硬脂酸锂基皂和癸二酸锂基皂；所述复合锂基皂中，所述12-羟基硬脂酸锂基皂的质量百分含量为70～80％。
9.权利要求1～8任一项所述的轻锤润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将部分基础油与12-羟基硬脂酸锂、癸二酸锂混合后，按比例加入氢氧化钙和部分氢氧化锂作为一步碱，在80-100℃反应40～100min；
(2)在步骤(1)的反应物变稠后缓慢加入剩余的氢氧化锂，将加入氢氧化锂所需的时间控制在40～60min；
(3)控制物料温度135～140℃，恒温35～45min；
(4)步骤(3)的恒温结束后，升温至190～210℃，再恒温5～10min；
(5)加入部分基础油作为急冷油，冷却至150℃以下，再加入剩余基础油作为后调油，在80℃以下加入抗氧剂、极压抗磨剂和增粘剂混合；
优选地，步骤(1)中，所述部分基础油为基础油总质量的40～50％，所述部分氢氧化锂为氢氧化锂总质量的20～30％；步骤(5)中，所述部分基础油为基础油总质量的10～20％。
10.权利要求1～8任一项所述的轻锤润滑脂组合物在制备用于轻型电锤的润滑脂或在轻型电锤润滑系统中的应用。
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