CN112522005A - 一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及润滑脂技术领域，特别是涉及一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物及制备方法。本发明通过限定主成分为质量比为75～81:11～15的季戊四醇酯类基础油和聚脲稠化剂，并进一步对其添加剂组分及用量进行了优化，所得到的润滑脂组合物具有优异的抗氧化性能、低启动力矩性能、耐高温性能、极压抗磨性能、防锈性能、低噪声性能和长使用寿命的润滑脂，满足电动汽车驱动电机的使用性能要求。本发明同时针对润滑脂组合物配方提供了一种可以进一步提升其各方面性能的制备方法，且过程简单，便于该润滑脂的推广与应用。

Description

一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑脂技术领域，特别是涉及一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物及制备方法。
背景技术
电动汽车是以车载电池为动力源，用驱动电机驱动车辆行驶的车辆，区别与传统燃油汽车，其行驶过程中排放少，对环境影响小，随着国家和人们环保意识的不断提高，其前景被广泛看好。
电动汽车驱动电机是电动汽车的核心零部件之一，驱动电机的性能决定了汽车行程过程中的运动性能。汽车行驶的特点是频繁地启动、加速、减速、停车等，在启动、加速或爬坡时需要高转矩，在行驶过程中需要低摩擦。电动汽车驱动电机应满足汽车行驶过程中的性能要求，主要包括高转速、较大的启动转矩、低损耗、耐高温、耐潮湿环境、低噪声等。相应的，电动汽车对于驱动电机用润滑脂也提出了很高的使用性能要求，包括优异的抗氧化性能、低启动力矩性能、耐高温性能、耐腐蚀性能、低噪声性能和长的使用寿命等。因此，为提高电动汽车驱动电机的可靠性，减少电机故障的发生率，设计并研发满足电动汽车驱动电机性能要求的润滑脂非常重要。经多年的台架试验及应用实践经验发现，润滑脂的耐高温性能是驱动电机润滑脂最关键的使用性能。
相比传统的皂基润滑脂，如锂基润滑脂、钙基润滑脂等，聚脲润滑脂是一种具有更优异的耐高温性能、抗氧化性能的新型润滑脂，具有更优异的使用性能。本发明旨在通过优选润滑脂的配方和工艺，发明一种应用于电动汽车驱动电机的聚脲润滑脂组合物，确保润滑脂具有优异的耐高温性能、低温启动性能、耐剪切性能、耐腐蚀性能，满足电动汽车驱动电机的使用性能要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有优异低温启动性能、耐腐蚀性能、耐高温性能的电动汽车驱动电机用润滑脂组合物及制备方法。
本发明第一目的在于提供一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物，主成分包括基础油和稠化剂，所述基础油为季戊四醇酯类基础油，所述稠化剂为聚脲稠化剂，所述基础油与所述稠化剂的质量比为75～81:11～15。
聚脲润滑脂是一种具有优异的耐高温性能、抗氧化性能的新型润滑脂，但当其适用于电动汽车驱动电机时，对其各方面性能(尤其是抗氧化性能、低启动力矩性能、耐高温性能、极压抗磨性能、防锈性能、低噪声性能和长使用寿命等)均提出了更高要求，而聚脲润滑脂与不同的基础油复配时难以在上述方面均达到较好的水平。本申请经过大量的研究发现，当用低温性能优异的基础油与其复配时，所得到的润滑脂更能满足电动汽车驱动电机的需求，进一步对低温性能优异的基础油进行筛选发现，尤其是采用季戊四醇酯类基础油与聚脲稠化剂按75～81:11～15进行复配时，各方面效果均得到理想的提升。
在上述基础上，针对电动汽车驱动电机的需求，本发明进一步对聚脲稠化剂及季戊四醇酯类基础油种类进行筛选，得到如下优选方案：
作为优选，所述聚脲稠化剂由质量比为1.8～2.2:1的有机胺与二异氰酸酯反应生成；
优选所述有机胺为苯胺、环己胺中的一种或其混合物；
优选所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4，4′-二异氰酸酯二苯甲烷中的一种或其混合物。
作为优选，所述季戊四醇酯类基础油40℃粘度为40-50mm2/s，倾点不高于-40℃，粘度指数为不低于120。
本发明针对上述主要成分及性能需求，对添加剂进行了进一步优选，得到如下技术方案：
作为优选，添加剂包括抗氧化添加剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、增粘添加剂中的一种或几种；
优选添加剂由抗氧化添加剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、增粘添加剂组成；
更优选所述抗氧化添加剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、增粘添加剂的质量比为0.9～1：4.5～5.5：1.7～2.3：0.9～1.1。
作为优选，所述抗氧化添加剂为二烷基二苯胺、烷基苯基-α-萘胺中的一种或其混合物；优选所述抗氧化添加剂的质量为组合物总重的0.9～1.1％。
二烷基二苯胺为市售工业品，要求要求纯度≥99.0％。烷基苯基-α-萘胺为为市售工业品，要求要求纯度≥98.0％。
作为优选，所述抗磨添加剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代氨基甲酸锑中的一种或其混合物；优选所述抗磨添加剂的质量为组合物总重的4.5～5.5％。
二烷基二硫代氨基甲酸钼为市售工业品，优选金属钼含量10-15％，100℃粘度为10-15mm2/s。烷基二硫代氨基甲酸锑为市售工业品，优选金属锑含量12-18％，100℃粘度为5-10mm2/s。
作为优选，所述防锈添加剂为乙醇胺硼酸酯、伯胺乙二醇硼酸酯中的一种或其混合物；优选所述防锈添加剂的质量为组合物总重的1.7～2.3％。
乙醇胺硼酸酯和伯胺乙二醇硼酸酯均为市售工业品。
作为优选，所述增粘添加剂为聚甲基丙烯酸酯；优选所述增粘添加剂的质量为组合物总重的0.9～1.1％。
聚甲基丙烯酸酯为市售工业品，优选100℃粘度为800-1200mm2/s，分子量不大于25万。
作为本发明的一种优选方案，所述润滑脂组合物由以下重量份组分构成：
季戊四醇酯类基础油75～81份；
聚脲稠化剂11～15份；
抗氧化添加剂0.9～1.1份；
抗磨添加剂4.5～5.5份；
防锈添加剂1.7～2.3份；
增粘添加剂0.9～1.1份。
配方中各组分的选择如上述限定，通过各优选条件组合可得本发明较佳实施例。
本发明第二目的在于提供上述润滑脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将部分(优选1/2量)基础油与有机胺在80-100℃下混合，形成有机胺的油溶液；
(2)将剩余部分基础油与二异氰酸酯在80-100℃下混合，形成二异氰酸酯的油溶液；
(3)将所述有机胺的油溶液与所述二异氰酸酯的油溶液混合反应2小时后，升温至180℃反应2小时，得到聚脲稠化剂与基础油的混合物；
(4)将所述聚脲稠化剂与基础油的混合物在100-120℃下与添加剂混合。
通过上述方法，可以使润滑脂组合物的各方面性能进一步得到提升。
作为优选，所述方法还包括：
(5)将步骤(4)得到的混合物降至常温，进行均质、脱气、过滤，得到成品润滑脂。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明针对电动汽车驱动电机，提供了一种具有优异的抗氧化性能、低启动力矩性能、耐高温性能、极压抗磨性能、防锈性能、低噪声性能和长使用寿命的润滑脂，满足电动汽车驱动电机的使用性能要求。
(2)本申请针对润滑脂组合物配方提供了一种可以进一步提升其各方面性能的制备方法，且过程简单，便于该润滑脂的推广与应用。
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
一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物，制备方法如下：将73.3g苯胺和400g季戊四醇酯类基础油加入到到预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至苯胺完全溶化。将36.7g甲苯二异氰酸酯和400g季戊四醇酯类基础油加入到另一个预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至甲苯二异氰酸酯完全溶化。将苯胺的油溶液和甲苯二异氰酸酯的油溶液加入到反应釜中混合并充分搅拌开始反应，反应2小时后升温至180℃，并在此温度下保持恒温并保持搅拌2小时后降温。降温至100-120℃，加入10g二烷基二苯胺、50g二烷基二硫代氨基甲酸钼、20g乙醇胺硼酸酯和10g聚甲基丙烯酸酯，并搅拌均匀。继续降温至常温，进行均质、脱气、过滤，得到成品润滑脂。
实施例2
一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物，制备方法如下：将73.3g苯胺和400g季戊四醇酯类基础油加入到到预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至苯胺完全溶化。将20g甲苯二异氰酸酯、16.7g 4，4′-二异氰酸酯二苯甲烷和400g季戊四醇酯类基础油加入到另一个预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至二异氰酸酯完全溶化。将苯胺的油溶液和二异氰酸酯的油溶液加入到反应釜中混合并充分搅拌开始反应，反应2小时后升温至180℃，并在此温度下保持恒温并保持搅拌2小时后降温。降温至100-120℃，加入10g烷基苯基-α-萘胺、50g二烷基二硫代氨基甲酸锑、20g伯胺乙二醇硼酸酯和10g聚甲基丙烯酸酯，并搅拌均匀。继续降温至常温，进行均质、脱气、过滤，得到成品润滑脂。
实施例3
一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物，制备方法如下：将100g环己胺和380g季戊四醇酯类基础油加入到到预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至环己胺完全溶化。将50g 4，4′-二异氰酸酯二苯甲烷和380g季戊四醇酯类基础油加入到另一个预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至二异氰酸酯完全溶化。将环己胺的油溶液和二异氰酸酯的油溶液加入到反应釜中混合并充分搅拌开始反应，反应2小时后升温至180℃，并在此温度下保持恒温并保持搅拌2小时后降温。降温至100-120℃，加入10g二烷基二苯胺、20g二烷基二硫代氨基甲酸钼、30g二烷基二硫代氨基甲酸锑、10g乙醇胺硼酸酯、10g伯胺乙二醇硼酸酯和10g聚甲基丙烯酸酯，并搅拌均匀。继续降温至常温，进行均质、脱气、过滤，得到成品润滑脂。
实施例4
一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物，制备方法如下：将100g环己胺和380g季戊四醇酯类基础油加入到到预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至环己胺胺完全溶化。将30g甲苯二异氰酸酯、20g 4，4′-二异氰酸酯二苯甲烷和380g季戊四醇酯类基础油加入到另一个预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至二异氰酸酯完全溶化。将有机胺的油溶液和二异氰酸酯的油溶液加入到反应釜中混合并充分搅拌开始反应，反应2小时后升温至180℃，并在此温度下保持恒温并保持搅拌2小时后降温。降温至100-120℃，加入10g烷基苯基-α-萘胺、10g二烷基二硫代氨基甲酸钼、40g二烷基二硫代氨基甲酸锑、15g乙醇胺硼酸酯、5g伯胺乙二醇硼酸酯和10g聚甲基丙烯酸酯，并搅拌均匀。继续降温至常温，进行均质、脱气、过滤，得到成品润滑脂。
实施例5
一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物，制备方法如下：将40g苯胺、40g环己胺和395g季戊四醇酯类基础油加入到到预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至苯胺和环己胺完全溶化。将20g甲苯二异氰酸酯、20g 4，4′-二异氰酸酯二苯甲烷和395g季戊四醇酯类基础油加入到另一个预溶釜中，加热至80-100℃并不停搅拌至二异氰酸酯完全溶化。将有机胺的油溶液和二异氰酸酯的油溶液加入到反应釜中混合并充分搅拌开始反应，反应2小时后升温至180℃，并在此温度下保持恒温并保持搅拌2小时后降温。降温至100-120℃，加入5g二烷基二苯胺、5g烷基苯基-α-萘胺、25g二烷基二硫代氨基甲酸钼、25g二烷基二硫代氨基甲酸锑、20g乙醇胺硼酸酯和10g聚甲基丙烯酸酯，并搅拌均匀。继续降温至常温，进行均质、脱气、过滤，得到成品润滑脂。
实施例1-5的各组分的重量份如表1所示。
表1
Figure BDA0002204394000000071
试验例
对实施例1-5中润滑脂组合物的性能进行检测，检测方法如下，检测结果见表2。
采用标准SH/T 0428的方法测定润滑脂的高温寿命，测试条件是：转速10000rpm，温度177℃。通过高温寿命台架测试判断润滑脂的长使用寿命性能。
采用标准SH/T 0338的方法测定润滑脂样品的低温性能，测定润滑脂在-40℃的低温转矩，包括起动转矩和运转转矩。此测试反映润滑脂在低温情况下，对高速吸尘器电机启动和运转影响。
采用标准SH/T 0790的方法测定润滑脂的抗氧化性能，分析条件是：210℃，氩气为35bar，氧气流量100ml/min。此测试在规定条件下测定润滑脂中添加剂和稠化剂的失效时间，从而推断润滑脂在高速吸尘器电机中的使用寿命。
采用标准SH/T 0204的方法测定润滑脂的极压抗磨性能。
采用标准GB/T 5018方法测定润滑脂的防锈性能，分析条件为：52℃、相对湿度为100％环境下，静置48h。此测试反映润滑脂在温度、水分和空气作用下防止锈蚀和腐蚀的能力。
本发明采用标准SH/T 0109的方法测定润滑脂的粘附性能。
表2
Figure BDA0002204394000000081
Figure BDA0002204394000000091
通过实施例样品的性能数据可以看出，按本发明所述原料和制备方法生产出的润滑脂组合物具有优异的低温启动性能、抗氧化性能、极压抗磨性能、防锈性能和粘附性能，能够保证润滑脂在较高工作温度下具有很长的润滑寿命，可以满足电动汽车驱动电机的润滑要求。
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)

1.一种电动汽车驱动电机用润滑脂组合物，主成分包括基础油和稠化剂，其特征在于，所述基础油为季戊四醇酯类基础油，所述稠化剂为聚脲稠化剂，所述基础油与所述稠化剂的质量比为75～81:11～15。
2.根据权利要求1所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述聚脲稠化剂由质量比为1.8～2.2:1的有机胺与二异氰酸酯反应生成；
优选所述有机胺为苯胺、环己胺中的一种或其混合物；
优选所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4，4′-二异氰酸酯二苯甲烷中的一种或其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述季戊四醇酯类基础油40℃粘度为40-50mm2/s，倾点不高于-40℃，粘度指数为不低于120。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，添加剂包括抗氧化添加剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、增粘添加剂中的一种或几种；
优选添加剂由抗氧化添加剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、增粘添加剂组成；
更优选所述抗氧化添加剂、抗磨添加剂、防锈添加剂、增粘添加剂的质量比为0.9～1：4.5～5.5：1.7～2.3：0.9～1.1。
5.根据权利要求4所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述抗氧化添加剂为二烷基二苯胺、烷基苯基-α-萘胺中的一种或其混合物；优选所述抗氧化添加剂的质量为组合物总重的0.9～1.1％。
6.根据权利要求4或5所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述抗磨添加剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代氨基甲酸锑中的一种或其混合物；优选所述抗磨添加剂的质量为组合物总重的4.5～5.5％；
优选所述二烷基二硫代氨基甲酸钼的金属钼含量10-15％，100℃粘度为10-15mm2/s；
优选所述烷基二硫代氨基甲酸锑的金属锑含量12-18％，100℃粘度为5-10mm2/s。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述防锈添加剂为乙醇胺硼酸酯、伯胺乙二醇硼酸酯中的一种或其混合物；优选所述防锈添加剂的质量为组合物总重的1.7～2.3％。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述增粘添加剂为聚甲基丙烯酸酯；优选所述增粘添加剂的质量为组合物总重的0.9～1.1％；
优选所述聚甲基丙烯酸酯100℃粘度为800-1200mm2/s，分子量不大于25万。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，由以下重量份组分构成：
季戊四醇酯类基础油75～81份；
聚脲稠化剂11～15份；
抗氧化添加剂0.9～1.1份；
抗磨添加剂4.5～5.5份；
防锈添加剂1.7～2.3份；
增粘添加剂0.9～1.1份。
10.制备权利要求1～9中任一项所述润滑脂组合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将部分基础油与有机胺在80-100℃下混合，形成有机胺的油溶液；
(2)将剩余部分基础油与二异氰酸酯在80-100℃下混合，形成二异氰酸酯的油溶液；
(3)将所述有机胺的油溶液与所述二异氰酸酯的油溶液混合反应2小时后，升温至180℃反应2小时，得到聚脲稠化剂与基础油的混合物；
(4)将所述聚脲稠化剂与基础油的混合物在100-120℃下与添加剂混合。
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