CN112126492A - 一种多功能润滑脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能润滑脂，按质量配比计，包括基础油75‑90％，高碱值合成磺酸钙5‑20％，抗氧剂0.5‑3％，极压抗磨剂1‑3％，分散剂0.1‑3％，转化剂1‑3％。本发明采用高碱值合成磺酸钙作为稠化剂与PAO和酯类基础油混合制备一种多功能润滑脂。这种润滑脂具有优异的高温性和抗水淋性，同时具有很好的极压抗磨性、剪切安定性、氧化安定性、防锈性以及泵送性等。

Description

一种多功能润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑油、润滑脂技术领域，尤其涉及一种多功能润滑脂及其制备方法。
背景技术
润滑脂是由基础油和少量用于改善润滑脂性能的添加剂组成。长期以来市场供应的润滑脂基础油主要为矿物油，但近年来随着航空、汽车工业的飞速发展和节能、环保要求的日益提高，对高质量商业润滑脂的需求不断增加，矿物油受其原料及生产工艺的限制，产品性能难以满足某些苟刻条件下的润滑要求。更为苟刻的使用条件要求润滑脂具有更好的化学安定性、低温流动性、粘温性能、抗福射以及抗老化等性能。
聚烯烃是一类广泛应用的合成润滑脂基础油，因具有粘温性能好、倾点低、闪点高、低温流动性好、蒸发损失小、氧化安定性好、工作温度范围宽、抗水解能力强、无潜在毒性且与石油加工基础油相容性好等优点，可适应极端的工作环境，确保机械设备能在苟刻的条件下发挥优异的性能，减少机械换油期，延长机械的使用寿命。
但目前市面上的润滑脂存在一些如使用温度较低，高温下易变稀，导致润滑脂结构破坏；极压抗磨性不好，承载能力差；抗水淋性差，导致润滑脂的流失严重，使润滑脂用量大大增加等问题。
本发明采用高碱值合成磺酸钙作为稠化剂与PAO和酯类基础油混合制备一种多功能润滑脂。这种润滑脂具有优异的高温性和抗水淋性，同时具有很好的极压抗磨性、剪切安定性、氧化安定性、防锈性以及泵送性等。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种多功能润滑脂，按质量配比计，包括基础油75-90％，高碱值合成磺酸钙5-20％，抗氧剂0.5-3％，极压抗磨剂1-3％，分散剂0.1-3％，转化剂1-3％。
作为一种优选的技术方案，所述基础油为PAO-8和油酸季戊四醇酯的混合物。
作为一种优选的技术方案，所述PAO-8和油酸季戊四醇酯的质量比为2：1～1.5。
作为一种优选的技术方案，所述油酸季戊四醇酯的皂化值为175～190mgKOH/g。
作为一种优选的技术方案，所述高碱值合成磺酸钙的总碱值≥405mgKOH/g。
作为一种优选的技术方案，所述抗氧剂为含有丁基和辛基的二苯胺。
作为一种优选的技术方案，所述极压抗磨剂为纳米石墨烯。
作为一种优选的技术方案，所述纳米石墨烯的粒径为1-3nm。
作为一种优选的技术方案，所述分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺。
本发明的第二方面提供了一种如上所述的多功能润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将质量配比60％的基础油加入到反应釜中，按顺序加入高碱值合成磺酸钙、转化剂后加热、搅拌、反应1-2h，得基础脂；
S2：向基础脂中加入剩余的基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、分散剂，搅拌均匀，反应得到润滑脂。
有益效果：
1、本发明中的多功能润滑脂，具有良好的热稳定性能、耐高温和氧化安定性能；
2、本发明中的多功能润滑脂，具有良好的抗水冲淋性能，与大量水接触稠度基本不变；
3、本发明中的多功能润滑脂，具有良好的机械承载能力、机械安定性及胶体安定性；
4、本发明中的多功能润滑脂，具有良好的耐溶剂抗氧化性延长使用寿命；
5、本发明中的多功能润滑脂，具有良好的泵送性，能很好的适应四季环境下设备长期运转；
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种多功能润滑脂，按质量配比计，包括基础油75-90％，高碱值合成磺酸钙5-20％，抗氧剂0.5-3％，极压抗磨剂1-3％，分散剂0.1-3％，转化剂1-3％。
在一些优选的实施方式中，所述基础油为PAO-8和油酸季戊四醇酯的混合物；选择PAO-8和油酸季戊四醇酯的混合物作为润滑脂的基础油，是因为PAO-8的直链烷烃骨架结构有利于良好的粘温特性，同时多侧链的异构烷烃骨架又有利于保持较好的低温流动性，但是仅用PAO-8制备的润滑脂，在添加剂失效后润滑脂形成的油膜容易破裂，易导致工件磨损严重；而油酸季戊四醇酯由于其特殊的分子结构，自身就能吸附于金属表面形成一层粘附分子油膜，在添加剂失效的情况下也具有很好的润滑性能，另外由于本体系中PAO-8的存在，又可以反过来抑制油酸季戊四醇酯对橡胶制品的溶胀效应，因此，在本体系中PAO-8和油酸季戊四醇酯相辅相成，从而使得制备得到的润滑脂高低温性能以及润滑性能好。
在一些优选的实施方式中，所述PAO-8和油酸季戊四醇酯的质量比为2：1～1.5。
在一些优选的实施方式中，所述油酸季戊四醇酯的皂化值为175～190mgKOH/g；通过选择油酸季戊四醇酯的皂化值在175～190mgKOH/g，是为了提高油酸季戊四醇酯与PAO-8相容性的同时不影响其低温流动性，皂化值过高时，脂肪酸分子量较小，亲水性较强，容易失去油脂的特性；皂化值过低，则脂肪酸分子量较大或含有较多的不皂化物，导致酯的流动性较差，降低了其润滑性。
在本发明中，下述实施例所用的PAO-8购自锦州百特化工有限公司，型号：PAO 8；油酸季戊四醇酯购自嘉兴中诚环保科技股份有限公司，型号：季戊四醇酯系列；
在一些优选的实施方式中，所述高碱值合成磺酸钙的总碱值≥405mgKOH/g；通过选择总碱值≥405mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙，使该合成润滑脂具有优异高温清净性和酸中和能力，并具有防锈性，可有效减少发动机部件上的高温沉积物，延长换油周期，另外在本体系中，高碱值合成磺酸钙与PAO-8和油酸季戊四醇酯共同作用，提高润滑脂的高低温性能与剪切安定性，与石墨烯协同作用，提高润滑脂的极压抗磨性。
在本发明，下述实施例所使用的高碱值合成磺酸钙购自上海宏泽化工有限公司，型号：EP140；
在一些优选的实施方式中，所述抗氧剂为含有丁基和辛基的二苯胺。
更优选的，所述抗氧剂为抗氧剂5057(CAS号：68411-46-1)；
在一些优选的实施方式中，所述极压抗磨剂为纳米石墨烯；本发明中选择纳米石墨烯作为极压抗磨剂是因为石墨烯具有超薄的纳米层状结构和较大的比表面积，这将使其易于进入摩擦接触面之间阻止摩擦副的直接接触。另外，层状结构的石墨烯在摩擦力作用下容易在层与层之间产生滑移，加之具有高的力学强度和承载能力，使其具有优异的润滑和抗磨性能，另外由于本体系中聚异丁烯丁二酰亚胺的存在，抑制了石墨烯在基础油中的团聚与沉积，使其可以稳定的分散在润滑油体系中，使石墨烯优异的力学性能得以运用。
在一些优选的实施方式中，所述纳米石墨烯的粒径为1-3nm；通过选择纳米石墨烯的粒径为1-3nm，是因为石墨烯粒径过小时，聚异丁烯丁二酰亚胺对石墨烯作用不明显，其团聚现象极易发生，难以形成分散稳定的溶液；当石墨烯粒径较大时，比表面积相对减小，其力学强度以及承载能力会被相对削弱，本发明人意外发现当粒径在1-3nm时，其制备得到的润滑脂的极压抗磨性能优异。
在本发明中，下述实施例所使用的纳米石墨烯选自苏州优锆纳米材料有限公司，型号：UG-S10；
在一些优选的实施方式中，所述分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺。
在本发明中，下述实施例所使用的聚异丁烯丁二酰亚胺选自南通润丰石油化工有限公司，型号：T154A；
本发明的第二方面提供了一种如上所述的多功能润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将质量配比60％的基础油加入到反应釜中，按顺序加入高碱值合成磺酸钙、转化剂后加热、搅拌、反应1-2h，得基础脂；
S2：向基础脂中加入剩余的基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、分散剂，搅拌均匀，反应得到润滑脂。
所述转化剂为乙二醇(CAS号：107-21-1)；
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。如无特殊说明，本发明中的原料的均为市售。
实施例1
实施例1提供了一种多功能润滑脂，按质量配比计，包括基础油75％，高碱值合成磺酸钙20％，抗氧剂0.5％，极压抗磨剂1％，分散剂0.5％，转化剂3％。
所述基础油为PAO-8(购自锦州百特化工有限公司，型号：PAO8)和油酸季戊四醇酯(购自嘉兴中诚环保科技股份有限公司，型号：季戊四醇酯系列)的混合物，其中PAO-8和油酸季戊四醇酯的质量比为2：1。
所述高碱值合成磺酸钙的总碱值≥405mgKOH/g(上海宏泽化工有限公司，型号：EP140)。
所述抗氧剂为抗氧剂5057(CAS号：68411-46-1)。
所述极压抗磨剂为纳米石墨烯(选自苏州优锆纳米材料有限公司，型号：UG-S10)，粒径为1-3nm。
所述分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺(选自南通润丰石油化工有限公司，型号：T154A)。
所述转化剂为乙二醇(CAS号：107-21-1)。
本例还提供了一种如上所述多功能润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将质量配比60％的基础油加入到反应釜中，按顺序加入上述质量配比的高碱值合成磺酸钙、转化剂后加热、搅拌、反应1h，得基础脂；
S2：向基础脂中加入剩余的基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、分散剂，搅拌均匀，反应得到润滑脂。
实施例2
实施例2提供了一种多功能润滑脂，按质量配比计，包括基础油85％，高碱值合成磺酸钙5％，抗氧剂3％，极压抗磨剂2％，分散剂3％，转化剂2％。
所述基础油为PAO-8(购自锦州百特化工有限公司，型号：PAO8)和油酸季戊四醇酯(购自嘉兴中诚环保科技股份有限公司，型号：季戊四醇酯系列)的混合物，其中PAO-8和油酸季戊四醇酯的质量比为2：1.5。
所述高碱值合成磺酸钙的总碱值≥405mgKOH/g(上海宏泽化工有限公司，型号：EP140)。
所述抗氧剂为抗氧剂5057(CAS号：68411-46-1)。
所述极压抗磨剂为纳米石墨烯(选自苏州优锆纳米材料有限公司，型号：UG-S10)，粒径为1-3nm。
所述分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺(选自南通润丰石油化工有限公司，型号：T154A)。
所述转化剂为乙二醇(CAS号：107-21-1)。
本例还提供了一种如上所述多功能润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将质量配比60％的基础油加入到反应釜中，按顺序加入上述质量配比的高碱值合成磺酸钙、转化剂后加热、搅拌、反应2h，得基础脂；
S2：向基础脂中加入剩余的基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、分散剂，搅拌均匀，反应得到润滑脂。
实施例3
实施例3提供了一种多功能润滑脂，按质量配比计，包括基础油81％，高碱值合成磺酸钙13％，抗氧剂2％，极压抗磨剂2％，分散剂1％，转化剂1％。
所述基础油为PAO-8(购自锦州百特化工有限公司，型号：PAO8)和油酸季戊四醇酯(购自嘉兴中诚环保科技股份有限公司，型号：季戊四醇酯系列)的混合物，其中PAO-8和油酸季戊四醇酯的质量比为2：1.2。
所述高碱值合成磺酸钙的总碱值≥405mgKOH/g(上海宏泽化工有限公司，型号：EP140)。
所述抗氧剂为抗氧剂5057(CAS号：68411-46-1)。
所述极压抗磨剂为纳米石墨烯(选自苏州优锆纳米材料有限公司，型号：UG-S10)，粒径为1-3nm。
所述分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺(选自南通润丰石油化工有限公司，型号：T154A)。
所述转化剂为乙二醇(CAS号：107-21-1)。
本例还提供了一种如上所述多功能润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将质量配比60％的基础油加入到反应釜中，按顺序加入上述质量配比的高碱值合成磺酸钙、转化剂后加热、搅拌、反应1.5h，得基础脂；
S2：向基础脂中加入剩余的基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、分散剂，搅拌均匀，反应得到润滑脂。
对比例1
基础油仅由PAO-8组成，其余同实施例3；
对比例2
基础油仅由油酸季戊四醇酯组成，其余同实施例3；
对比例3
合成磺酸钙的总碱值变为：20-50mgKOH/g(选自锦州圣大化学品有限公司；型号：T104)，其余同实施例3；
对比例4
将极压抗磨剂改为磷酸三甲酚酯(选自锦州康泰润滑油添加剂有限公司，型号：T306)，其余同实施例3；
对比例5
将纳米石墨烯的粒径改为5-10μm(选自上海先芯新材料科技有限公司)，其余同实施例3；
性能测试
将上述实施例与对比例进行性能测试，具体数据见表1；
表1
Figure BDA0002695214050000091
Figure BDA0002695214050000101

Claims (10)

1.一种多功能润滑脂，其特征在于，按质量配比计，包括基础油75-90％，高碱值合成磺酸钙5-20％，抗氧剂0.5-3％，极压抗磨剂1-3％，分散剂0.1-3％，转化剂1-3％。
2.根据权利要求1所述的一种多功能润滑脂，其特征在于，所述基础油为PAO-8和油酸季戊四醇酯的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种多功能润滑脂，其特征在于，所述PAO-8和油酸季戊四醇酯的质量比为2：1～1.5。
4.根据权利要求2或3所述的一种多功能润滑脂，其特征在于，所述油酸季戊四醇酯的皂化值为175～190mgKOH/g。
5.根据权利要求1所述的一种多功能润滑脂，其特征在于，所述高碱值合成磺酸钙的总碱值≥405mgKOH/g。
6.根据权利要求1所述的一种多功能润滑脂，其特征在于，所述抗氧剂为含有丁基和辛基的二苯胺。
7.根据权利要求1所述的一种多功能润滑脂，其特征在于，所述极压抗磨剂为纳米石墨烯。
8.根据权利要求7所述的一种多功能润滑脂，其特征在于，所述纳米石墨烯的粒径为1-3nm。
9.根据权利要求1所述的一种多功能润滑脂，其特征在于，所述分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的多功能润滑脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将质量配比60％的基础油加入到反应釜中，按顺序加入高碱值合成磺酸钙、转化剂后加热、搅拌、反应1-2h，得基础脂；
S2：向基础脂中加入剩余的基础油、抗氧剂、极压抗磨剂、分散剂，搅拌均匀，反应得到润滑脂。
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