CN113372979A - 一种汽车转向球节润滑脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车转向球节润滑脂组合物及其制备方法，所述润滑脂组合物包括主成分和添加剂，所述主成分由质量百分比为80～90％的基础油和余量的稠化剂组成，所述基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯的混合物，其100℃运动粘度为170～230mm2/s，倾点不高于‑20℃。本发明通过对产品配方的改进，使得球节具有优异的低温性、减磨降噪性、较低的启动和运转力矩、良好的力矩稳定性和较长的使用寿命，解决了汽车转向球节运动过程中出现的异响、磨损、卡顿等问题，从而使汽车转向系统具有良好的操作舒适性和安全性，适用于‑40～130℃温度范围金属与塑料、塑料与塑料接触摩擦副的润滑。

Description

一种汽车转向球节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，尤其涉及一种汽车转向球节润滑脂组合物及其制备方法。
背景技术
汽车转向系统球节主要用于转向机、转向拉杆、稳定杆的连接部位，起到传递方向机力矩的作用，由金属球头和球座组成，球座材质有POM、PA66、粉末冶金等，运动形式类似于人的关节，是汽车中较为重要的安全件。随着汽车工业的不断发展，人们对安全性和舒适性越来越重视，而转向球节的性能直接影响到驾驶安全及驾驶者的操作感受。润滑脂作为润滑剂，用于金属球头和球座之间的润滑，在汽车转向球节中发挥着重要作用，对转向球节性能有较大影响。
汽车转向球节要求有较低的启动力矩和运转力矩，有良好的力矩稳定性，使得转向操作灵敏、可靠，同时要有较长的使用寿命，达到整车维护保养的周期要求。转向球节在运动过程中，容易出现顿挫、磨损、异响、低温无法启动等问题，影响驾驶舒适性和安全性，出现此类问题主要是由于润滑失效而导致，润滑失效的原因主要有以下几类：1、润滑脂低温性差，导致在低温环境下无法启动；2、润滑脂抗磨性差，导致金属球头和塑料球座磨损，导致力矩衰减、异响，影响行车安全；3、润滑脂润滑性差，导致球节力矩偏大、力矩不稳定，出现顿挫感，影响驾驶感受差；4、润滑脂的抗氧化性能差，缩短球节的使用寿命。
因此，急需研发一种性能优良的汽车转向球节润滑脂以解决润滑脂失效而导致的球节顿挫、磨损、异响、低温无法启动等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种汽车转向球节润滑脂组合物及其制备方法。
本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种汽车转向球节润滑脂组合物，包括主成分和添加剂，所述主成分由质量百分比为80～90％的基础油和余量的稠化剂组成，所述基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯的混合物，所述基础油的100℃运动粘度为170～230mm2/s，倾点不高于-20℃。
现有技术中基础油一般采用低粘度基础油，品种多为精制矿物油和低粘度合成烃，本发明的基础油由高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯组成，且粘度和倾点在特定范围内，使所得基础油有较强的粘附性和护套材料相容性，从而有利于得到性能优良的润滑脂组合物。
其中，所述高粘度合成烃为烯烃的共聚体，其100℃运动粘度为60～70mm2/s，倾点不高于-42℃，粘度指数不小于180。
所述粘度调节剂的100℃运动粘度为1700～2300mm2/s，倾点不高于-3℃。所述粘度调节剂优选为烯烃的聚合体。
所述精制矿物油的40℃运动粘度为450～600mm2/s，倾点不高于-12℃。
所述多元醇酯的100℃运动粘度为13～20mm2/s，倾点不高于-24℃，粘度指数不小于110。
优选地，所述稠化剂为12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的反应产物，其中氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为1～10:1。
现有技术中稠化剂一般都采用12羟基硬脂酸和氢氧化锂的反应产物，本发明研究发现，将12羟基硬脂酸与氢氧化锂和氢氧化钾的混合物反应，得到的稠化剂有良好的粘附性能和结构稳定性。
进一步地，所述添加剂包括摩擦改进剂，所述摩擦改进剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
在本发明的主成分中加入乙撑双硬脂酸酰胺可以有效降低润滑脂组合物的摩擦，效果明显优于常规选用的聚四氟乙烯。
优选地，所述摩擦改进剂的添加量为所述主成分总质量的10～15％。
进一步地，所述添加剂还包括抗磨剂，其添加量为所述主成分总质量的1～3％。优选地，所述抗磨剂为二烷基二硫代氨基甲酸锌和磷酸三甲苯酚酯的混合物，进一步优选地，两者质量比为1:1。
进一步地，所述添加剂还包括抗氧剂，其添加量为所述主成分总质量的0.5～2％。优选地，所述抗氧剂为3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸异辛酯，或N-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物。
在本发明的优选实施方式中，所述润滑脂组合物由主成分和添加剂组成，所述主成分如下：
基础油 80～90％，
稠化剂 10～20％，
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000031
本发明还提供上述汽车转向球节润滑脂组合物的制备方法，包括将基础油与稠化剂混合反应后加入添加剂混合均匀的步骤。
本发明提供了一种汽车转向球节润滑脂组合物及其制备方法，通过对产品配方的改进，使得球节具有优异的低温性、减磨降噪性、较低的启动和运转力矩、良好的力矩稳定性和较长的使用寿命，解决了汽车转向球节运动过程中出现的异响、磨损、卡顿等问题，从而使汽车转向系统具有良好的操作舒适性和安全性，适用于-40～130℃温度范围金属与塑料、塑料与塑料接触摩擦副的润滑。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
若无特别说明，本发明实施例所涉及原料均可通过市售获得。
实施例1
本实施例提供一种汽车转向球节润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000041
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比45:20:20:15组成的混合物，其100℃运动粘度为170mm2/s，倾点-27℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为60mm/s2，倾点-48℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为4:1。
本实施例还提供上述润滑脂组合物的制备方法：先反应得到稠化剂，然后将基础油与稠化剂混合反应，再加入添加剂混合均匀。
实施例2
本实施例提供一种汽车转向球节润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000051
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比35:30:20:15组成的混合物，其100℃运动粘度为180mm2/s，倾点-24℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为70mm/s2，倾点-42℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为1:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种汽车转向球节润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000061
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比35:35:15:15组成的混合物，其100℃运动粘度为190mm2/s，倾点-24℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为65mm/s2，倾点-45℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为10:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种汽车转向球节润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000071
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比30:40:15:15组成的混合物，其100℃运动粘度为210mm2/s，倾点-21℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为65mm/s2，倾点-45℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为4:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供一种汽车转向球节润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000072
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比25:45:15:15组成的混合物，其100℃运动粘度为230mm2/s，倾点-21℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为65mm/s2，倾点-45℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为4:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供一种汽车转向球节润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000081
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比30:40:15:15组成的混合物，其100℃运动粘度为210mm2/s，倾点-21℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为65mm/s2，倾点-45℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度18mm2/s，倾点-30℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为4:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000091
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比55:10:20:15组成的混合物，其100℃运动粘度为150mm2/s，倾点-33℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为60mm/s2，倾点-48℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为4:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例提供一种润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000101
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比15:50:20:15组成的混合物，其100℃运动粘度为240mm2/s，倾点-12℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为65mm/s2，倾点-45℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为4:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例提供一种润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000102
Figure BDA0003090581390000111
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比30:40:15:15组成的混合物，其100℃运动粘度为210mm2/s，倾点-21℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为65mm/s2，倾点-45℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂反应而成。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
对比例4
本对比例提供一种润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000112
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比30:40:15:15组成的混合物，其100℃运动粘度为210mm2/s，倾点-21℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为65mm/s2，倾点-45℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为0.8:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
对比例5
本对比例提供一种润滑脂组合物，其主成分由如下质量百分比的组分组成：
基础油 85％
稠化剂 15％
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
Figure BDA0003090581390000121
其中，基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯以质量比30:40:15:15组成的混合物，其100℃运动粘度为210mm2/s，倾点-21℃；其中
高粘度合成烃的100℃运动粘度为65mm/s2，倾点-45℃，粘度指数187；
粘度调节剂的100℃运动粘度2000mm2/s，倾点-6℃；
精制矿物油的40℃运动粘度500mm2/s，倾点-15℃；
多元醇酯的100℃运动粘度14mm2/s，倾点-35℃，粘度指数117。
稠化剂由12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的混合物反应而成，氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为4:1。
上述润滑脂组合物的制备方法同实施例1。
对比例6
本对比例为市售汽车转向球节润滑脂，该润滑脂选用12羟基硬脂酸锂稠化合成烃与多元醇酯，添加极压抗磨剂、增粘剂、抗氧剂制备而成。
性能测试
对各实施例和对比例的润滑脂组合物，通过低温性、抗磨性和转向球节力矩测试进行评估。其中：低温性，通过-20℃环境下，润滑脂的流动压力来判定；抗磨性通过SRV高频线性振动仪(塑料对金属)来评定；转向球节力矩通过力矩扳手台架来评定。具体数据如下表1所示。
表1实施例1-6和对比例1-6各种润滑脂组合物性能对比
Figure BDA0003090581390000131
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种汽车转向球节润滑脂组合物，包括主成分和添加剂，其特征在于，所述主成分由质量百分比为80～90％的基础油和余量的稠化剂组成，所述基础油为高粘度合成烃、粘度调节剂、精制矿物油和多元醇酯的混合物，所述基础油的100℃运动粘度为170～230mm2/s，倾点不高于-20℃。
2.根据权利要求1所述的汽车转向球节润滑脂组合物，其特征在于，所述高粘度合成烃为烯烃的共聚体，其100℃运动粘度为60～70mm2/s，倾点不高于-42℃，粘度指数不小于180；
和/或，所述粘度调节剂的100℃运动粘度为1700～2300mm2/s，倾点不高于-3℃。
3.根据权利要求1或2所述的汽车转向球节润滑脂组合物，其特征在于，所述精制矿物油的40℃运动粘度为450～600mm2/s，倾点不高于-12℃；
和/或，所述多元醇酯的100℃运动粘度为13～20mm2/s，倾点不高于-24℃，粘度指数不小于110。
4.根据权利要求1～3任一项所述的汽车转向球节润滑脂组合物，其特征在于，所述稠化剂为12羟基硬脂酸和氢氧化锂、氢氧化钾的反应产物，其中氢氧化锂和氢氧化钾的质量比为1～10:1。
5.根据权利要求1～4任一项所述的汽车转向球节润滑脂组合物，其特征在于，所述添加剂包括摩擦改进剂，所述摩擦改进剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
6.根据权利要求5所述的汽车转向球节润滑脂组合物，其特征在于，所述摩擦改进剂的添加量为所述主成分总质量的10～15％。
7.根据权利要求5或6所述的汽车转向球节润滑脂组合物，其特征在于，所述添加剂还包括抗磨剂，其添加量为所述主成分总质量的1～3％；
和/或，所述添加剂还包括抗氧剂，其添加量为所述主成分总质量的0.5～2％。
8.根据权利要求7所述的汽车转向球节润滑脂组合物，其特征在于，所述抗磨剂为二烷基二硫代氨基甲酸锌和磷酸三甲苯酚酯的混合物，两者质量比优选为1:1；
和/或，所述抗氧剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸异辛酯，或N-苯基苯胺与2,4,4-三甲基戊烯的反应产物。
9.根据权利要求1～8任一项所述的汽车转向球节润滑脂组合物，其特征在于，所述润滑脂组合物由主成分和添加剂组成，所述主成分如下：
基础油 80～90％，
稠化剂 10～20％，
以主成分总质量为基准，加入以下质量百分比的添加剂：
二烷基二硫代氨基甲酸锌 1％，
磷酸三甲苯酚酯 1％，
3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸异辛酯 1％，
乙撑双硬脂酸酰胺 12％。
10.权利要求1～9任一项所述的汽车转向球节润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，包括将基础油与稠化剂混合反应后加入添加剂混合均匀的步骤。
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