CN114426900B - 一种铅化合物及其制备方法、用途和润滑油组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种铅化合物及其制备方法、用途和包含该铅化合物的润滑油组合物。本发明的铅化合物，其结构如式(I)所示：
Figure DDA0002751236980000011
式(I)中的A基团选自式(II)所示的基团和/或式(III)所示的基团；

Description

一种铅化合物及其制备方法、用途和润滑油组合物
技术领域
本发明涉及一种铅化合物，特别涉及一种外观改善、抗磨性能优良的铅化合物及其制备方法。
背景技术
环烷酸铅是一种性能优异的极压抗磨剂，在摩擦副表面通过化学反应形成含铅的极压膜，通过减少摩擦副接触面的剪切强度和相对运动时的摩擦系数，使得机械设备能够正常工作运转。因此，广泛用于工业润滑油、润滑脂以及空间润滑剂中。
中国专利201410581489.6《一种汽车抗氧化润滑油》公开了一种汽车抗氧化润滑油，包括双烯基丁二酰亚胺、烷基化二苯胺、环烷酸铅、聚甲基丙烯酸酯、石油硼酸钡、聚α-烯烃、甲基硅油、二异丙基二硫代磷酸锑、油酸甘油酯和基础油。
中国专利201210177400.0《一种抗极压性好的金属切削液的制备方法》公开了一种抗极压性好的金属切削液的制备方法，所述制备方法包括：1)合成二乙醇胺硼酸多聚羧酸复合酯，2)合成二乙醇胺硼酸马来酐复合酯，3)在搅拌下依次加入环烷酸铅、油酸、石油磺酸钡、三乙醇胺、硼砂、硅酸钠、硝基苯甲酸，全部加完后继续搅拌20～40分钟，降温至50～60℃，加入钼酸钠及硼酸，搅拌20～30分钟后，加入甲基硅油，搅拌10～20分钟；4)将步骤1～3的产物混合得到最终产物。该发明的目的在于提出一种极压性好的金属切削液的制备方法。
中国专利CN85100213A《耐高负荷极压锂基润滑脂》公开了一种耐高负荷极压锂基润滑脂，其特征在于含有一组硫、铅、钼、胺型复合极压添加剂，其中包括硫化烯烃棉子油2.0％～10.0％，环烷酸铅0.3％～3.0％，苯并三氮唑十八胺0.1％～0.5％，二丁基二硫代氨基甲酸铅0.3％～0.4％及二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化钼0.5％～5.0％。
除了用于陆地车辆、机械设备润滑外，环烷酸铅抗磨剂也可以用于调制空间润滑剂，所调制的润滑剂主要用于空间装置运动部件的润滑。由于空间部件处于高真空度的太空环境下，需要具有优良的低挥发特性和润滑性能，保证润滑部件长期稳定运行。空间润滑剂采用的基础油一般有硅油、全氟聚醚油、PAO、多烷基环戊烷等，其中多烷基环戊烷性能全面，是空间润滑剂的主要基础油。环烷酸铅和多烷基环戊烷基础油调制的润滑油组合物，具有极低的挥发性和饱和蒸气压，良好的黏温性能和润滑性能，特别是在边界润滑条件下具有良好的极压抗磨性能，是空间设备的良好润滑剂。
但是，现有的环烷酸铅在多烷基环戊烷中存在油溶性不好、溶解后会出现分层、析出等现象，影响其发挥极压抗磨作用。同时，现有的含铅抗磨剂用于陆地机械传动的润滑油的极压抗磨性、减摩性需要进一步提高。
发明内容
本发明提出了一种铅化合物及其制备方法、用途和包含该铅化合物的润滑油组合物，包括以下方面的内容。
第一方面，本发明提出了一种铅化合物。
本发明的铅化合物，其结构如式(I)所示：
Figure BDA0002751236970000026
式(I)中的A基团选自式(II)所示的基团和/或式(III)所示的基团；
Figure BDA0002751236970000021
在式(II)中，R0基团为C1～6的直链或支链亚烷基；x为0～4之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～40的直链或支链烷基；
Figure BDA0002751236970000022
环基团为(x+1)价的C3～20的环烷基团，
Figure BDA0002751236970000023
环基团为1～5环的环烷基团；
在式(III)中，R2基团选自C8～40的直链或支链烷基，Ar为苯环或萘环。
根据本发明，优选地，
Figure BDA0002751236970000024
环基团为(x+1)价的C3～10的环烷基团，
Figure BDA0002751236970000025
环基团为1～3环的环烷基团，R0基团为C1～5的直链或支链亚烷基；x为1～3之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～30的直链或支链烷基；R2基团选自C8～24的直链或支链烷基。
根据本发明，所述铅化合物可以选自以下铅化合物中的一种或多种：
(1)、烷基芳基磺酸环戊烷酸铅，其结构为：
Figure BDA0002751236970000031
其中Ra0为C8～C24烷基，Ra1为C1～C3亚烷基，Ra2为C8-24烷基，Ar为苯环、萘环；
(2)、烷基芳基磺酸环己烷酸铅，其结构为：
Figure BDA0002751236970000032
其中Rb0为C8～C24烷基，Rb1为C1～C3亚烷基，Rb2为C8-24烷基，Ar为苯环、萘环；
(3)、烷基芳基磺酸双环戊烷酸铅，其结构为：
Figure BDA0002751236970000033
其中Rc0为C8～C24烷基，Rc1为C1～C3亚烷基，Rc2为C8-24烷基，Ar为苯环、萘环；
(4)、烷基芳基磺酸双环己烷酸铅，其结构为：
Figure BDA0002751236970000034
其中Rd0为C8～C24烷基，Rd1为C1～C3亚烷基，Rd2为C8-24烷基，Ar为苯环、萘环；
(5)、烷基芳基磺酸双环烷酸铅，其结构为：
Figure BDA0002751236970000041
其中Re0为C8～C24烷基，Re1为C1～C3亚烷基，Re2为C8-24烷基，Ar为苯环、萘环；
(6)、烷基芳基磺酸三环烷酸铅，其结构为：
Figure BDA0002751236970000042
其中Rf0为C8～C24烷基，Rf1为C1～C3亚烷基，Rf2为C8-24烷基，Ar为苯环、萘环；
(7)、烷基芳基磺酸三环烷酸铅，其结构为：
Figure BDA0002751236970000043
其中Rg0为C8～C24烷基，Rg1为C1～C3亚烷基，Rg2为C8-24烷基，Ar为苯环、萘环。
本发明的铅化合物具有优异的油溶性、抗磨性、减摩性，是一种性能优异的抗磨剂，能够用于车辆齿轮、工业齿轮的润滑和其它机械部件传动的润滑，也能用于空间运动部件的润滑，特别是能够解决现有极压抗磨剂在以多烷基环戊烷为基础油的空间润滑剂中溶解性差、稳定性低、难以满足空间润滑剂要求的问题。
第二方面，本发明提出了第一方面所述铅化合物的制备方法。
第一方面所述铅化合物的制备方法，包括皂化反应或复分解反应：
所述皂化反应是使式(α)所示化合物和/或式(β)所示化合物与氧化铅反应的步骤；
Figure BDA0002751236970000051
在式(α)中，R0基团为C1～6的直链或支链亚烷基；x为0～4之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～40的直链或支链烷基；
Figure BDA0002751236970000052
环基团为(x+1)价的C3～20的环烷基团，
Figure BDA0002751236970000053
环基团为1～5环的环烷基团；在式(β)中，R2基团为C8～40的直链或支链烷基，Ar为苯环、萘环；
所述复分解反应是使式(α’)所示化合物和/或式(β’)所示化合物与铅盐反应的步骤；
Figure BDA0002751236970000054
在式(α’)中，R0基团为C1～6的直链或支链亚烷基；x为0～4之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～40的直链或支链烷基；
Figure BDA0002751236970000055
环基团为(x+1)价的C3～20的环烷基团，
Figure BDA0002751236970000056
环基团为1～5环的环烷基团；在式(β’)中，R2基团为C8～40的直链或支链烷基；Ar为苯环、萘环；在式(α’)和式(β’)中的M各自独立地为Na或K。
根据本发明的制备方法，优选地，
Figure BDA0002751236970000057
环基团为(x+1)价的C3～10的环烷基团，
Figure BDA0002751236970000061
环基团为1～3环的环烷基团，R0基团为C1～5的直链或支链亚烷基；x为1～3之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～30的直链或支链烷基；R2基团为C8～24的直链或支链烷基；M为Na，Ar为苯环、萘环。
根据本发明的制备方法，式(β)所示化合物为烷基芳基磺酸，优选烷基苯磺酸、烷基萘磺酸和石油磺酸中的一种或多种，更优选烷基苯磺酸。
根据本发明的制备方法，所述氧化铅可以选用密陀僧和/或黄丹，优选选用黄丹。所述密陀僧为红色四方晶体，所述黄丹为黄色正交晶体。
根据本发明的制备方法，所述铅盐可以选用硝酸铅、氯化铅和乙酸铅中的一种或多种，优选选用乙酸铅。
根据本发明的制备方法，在所述皂化反应中，所述的式(α)所示化合物和/或式(β)所示化合物与氧化铅的摩尔比为0.6～1.6：0.3～0.8，优选0.8～1.4：0.4～0.7，最优选0.9～1.1：0.45～0.55，优选地，所述式(α)所示化合物和式(β)所示化合物之间的摩尔比为0.5～6:1，优选0.8～3:1，最优选1.5～2.5:1。在式(α)所示化合物和/或式(β)所示化合物与氧化铅的反应中，式(α)所示化合物和/或式(β)所示化合物以及氧化铅均可以分一次或多次加入，例如可以分1～5次加入，优选1～3次，最优选为2～3次。
根据本发明的制备方法，在所述皂化反应中，在式(α)所示化合物和/或式(β)所示化合物与氧化铅的反应中，可以加入促进剂。所述的促进剂可以为低分子醇、酸和水中的一种或多种，优选低分子醇和/或酸，最优选低分子醇。所述的低分子醇为C1～5醇，优选C1～3醇，最优选C2～3醇。所述促进剂加入量优选为式(α)所示化合物和/或式(β)所示化合物与氧化铅的总质量的0.01％～1％，更优选0.05％～0.8％。
根据本发明的制备方法，在所述皂化反应中，使式(α)所示化合物和/或式(β)所示化合物与氧化铅反应的温度可以为40～300℃，优选为60～200℃，最优选为100～150℃，反应的时间可以为2～10小时，优选为3～8小时，最优选为4～6小时。
根据本发明的制备方法，对于所述的皂化反应，可以在式(α)所示化合物和/或式(β)所示化合物与氧化铅的反应结束后进行过滤操作，以除去未反应的氧化铅，在进行过滤操作之前可以加入溶剂，也可以不加入溶剂，优选加入溶剂。所述溶剂优选烃类溶剂，例如可以为溶剂汽油、正辛烷和二甲苯中的一种或多种。
根据本发明的制备方法，在所述复分解反应中，所述的式(α’)所示化合物和/或式(β’)所示化合物与铅盐的摩尔比为0.6～1.6：0.3～0.8，优选0.8～1.4：0.4～0.7，最优选0.9～1.1：0.45～0.55，优选地，所述式(α’)所示化合物和式(β’)所示化合物之间的摩尔比为0.5～6:1，优选0.8～3:1，最优选1.5～2.5:1。在式(α’)所示化合物和/或式(β’)所示化合物与铅盐的反应中，式(α’)所示化合物和/或式(β’)所示化合物以及铅盐均可以分一次或多次加入，例如可以分1～5次加入，优选1～3次，最优选为2～3次。
根据本发明的制备方法，在所述复分解反应中，使式(α’)所示化合物和/或式(β’)所示化合物与铅盐反应的温度可以为40～300℃，优选为60～200℃，最优选为100～150℃，反应的时间可以为2～10小时，优选为3～8小时，最优选为4～6小时。
根据本发明的制备方法，对于所述的复分解反应，可以在式(α’)所示化合物和/或式(β’)所示化合物与铅盐的反应结束后进行过滤操作，以除去生成的副产物以及未反应的反应物，在进行过滤操作之前可以加入溶剂，也可以不加入溶剂，优选加入溶剂。所述溶剂优选烃类溶剂，例如可以为溶剂汽油、正辛烷和二甲苯中的一种或多种。
本发明的制备方法简单高效，反应过程无需精制环烷酸、无需水洗，三废排放大大减少，根据本发明方法制备的含铅抗磨剂具有和基础油良好的相容性，具有优异的抗磨性、减摩性、抗氧化性。
第三方面，本发明提出了前面任一方面所述的铅化合物的用途。
前面任一方面所述的铅化合物能够用作具有优良极压抗磨性能的润滑剂，可以用于陆地上机械传动部位齿轮、轴承的润滑，也可以用于空间机械设备工作时的润滑剂。特别是在用作空间润滑剂时，可以解决现有极压抗磨剂在以多烷基环戊烷为基础油的空间润滑剂中溶解性差、稳定性低，难以满足空间润滑剂要求的问题。
第四方面，本发明提出了一种润滑油组合物。
本发明的润滑油组合物，包括前面任一方面所述的铅化合物和润滑基础油。所述铅化合物优选占所述润滑油组合物总质量的0.1％～15％，优选0.3％～10％。所述润滑基础油可以为API I、II、III、IV和V类润滑基础油中的一种或多种，优选API V类润滑基础油。
根据本发明，所述API I、II、III类润滑基础油优选100℃运动黏度为2～30mm2/s的润滑基础油，例如可以选用100SN、150SN、200SN、500SN、650SN、150BS润滑油老三套工艺处理油和100N、150N、200N、500N、600N加氢精制油以及高压加氢裂化工艺制备的润滑油基础中的一种或多种。
根据本发明，所述API IV类润滑基础油优选100℃运动黏度为2～30mm2/s的聚α-烯烃润滑油，例如可以选用PAO2、PAO4、PAO6、PAO8和PAO10中的一种或多种。
根据本发明，所述API V类润滑基础油可以选用多烷基环戊烷和/或酯类油，优选多烷基环戊烷。所述多烷基环戊烷和/或酯类油可采用本领域常规方法制得或通过市售购得，并没有特别的限定。
根据本发明，前面任一方面所述的铅化合物在所述多烷基环戊烷中具有很好的溶解性、相容性、极压抗磨性能及其保持性能，不出现分层、析出等问题。
本发明所述的润滑油组合物具有良好的润滑性、减摩性、抗磨性，可以保证地面和空间机械的正常工作。
第五方面，本发明提出了一种空间润滑剂组合物。
本发明的空间润滑剂组合物，包括前面任一方面所述的铅化合物和多烷基环戊烷。所述铅化合物优选占所述空间润滑剂组合物总质量的0.1％～15％，优选0.3％～10％。
本发明的空间润滑剂组合物具有优异的稳定性，长期工作时不产生分层、添加剂析出等现象，具有良好的润滑性、减摩性、抗磨性，可以保证空间机械正常工作，其中的铅化合物在各种基础油尤其是在多烷基环戊烷中具有良好的溶解性、极压抗磨性。
本发明意外发现，与传统的工艺制备的环烷酸铅相比，采用本发明的铅化合物在相同剂量时抗磨性的保持时间有所延长，这与引入烷基芳基磺酸基团、环烷酸基团后提高了铅化合物在摩擦副中的稳定性、降低铅皂分解形成无机铅盐的速率有关，使得本发明的铅化合物在较长的时间内发挥抗磨减摩作用，从而能够减少其在配方中的加入量。
具体实施方式
下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
除非特别说明，以下提到的百分比均为质量百分比。
原料来源：
环烷酸A
粗酸值：88mgKOH/g,纯酸值：120mgKOH/g，平均相对分子质量：467，
纯度：73.33％，密度：0.9710g/cm3，100运动黏度：94.6mm2/s，工业品
环烷酸B
粗酸值：257.3mgKOH/g，纯酸值：292.42mgKOH/g，平均相对分子质量：192，纯度，88％，密度：0.950g/cm3，工业品
环烷酸C
粗酸值：253.4mgKOH/g，纯酸值：288.0mgKOH/g，平均相对分子质量：220，纯度，88％，密度：0.949g/cm3，工业品
石油磺酸：
由玉门炼油化工总厂添加剂分厂生产，石油磺酸的有效组分含量为48.21％，酸值为52.6mgKOH/g，平均相对分子质量为487。
重烷基苯磺酸：
总酸值为140.25mgKOH/g，磺酸质量分数为79％，水质量分数为0.61％，平均相对分子质量为410，工业品。
C20～28线型烷基苯磺酸：
C20～28长链烷基苯磺酸，总酸值为135.2mgKOH/g，磺酸质量分数为85％，水质量分数为0.59％，平均相对分子质量为460，工业品。
C18烷基萘磺酸
总酸值为110.2mgKOH/g，磺酸质量分数为90％，平均相对分子质量为458，实验室采用十八烯和萘进行烷基化反应，并采用发烟硫酸磺化制得。
氧化铅、丙醇、乙二醇均购自北京化学试剂公司，分析纯
120号溶剂汽油：
馏程为80℃～120℃，工业品
150SN润滑基础油：
40℃运动黏度为30.21mm2/s，100℃为运动黏度为5.62mm2/s，倾点，-12℃，中国石油大连石化分公司
6号加氢油：
40℃运动黏度为31.85mm2/s，100℃运动黏度为6.23mm2/s，中国石化上海高桥石化分公司
PAO4基础油
40℃运动黏度为18mm2/s，100℃运动黏度为4.1mm2/s，工业品制备例1
本制备例用于说明以下实施例所用多烷基环戊烷的制备方法。
将正癸醇、固体氢氧化钾和双环戊二烯混合后加入装有搅拌器、分液漏斗、冷凝管、分水器、温度计的烧瓶中进行加热反应，反应温度为220～250℃，当分水器不再有水生成时，停止反应，反应产物水洗、干燥、过滤后，得到多正癸基环戊二烯。将多正癸基环戊二烯与正庚烷配成稀释度10％的溶液，将200g此溶液加入3.6g非晶态镍催化剂混合后放入高压反应釜，通入氢气直至氢压达到5MPa,在搅拌下加热至155℃，反应20h，反应产物冷却后过滤，除去溶剂，得到多正癸基环戊烷。
实施例1
在具有温控、水冷、搅拌的1000毫升三口烧瓶中先加入环烷酸A(粗酸值：88mgKOH/g，纯酸值：120mgKOH/g，纯度：73.33％，平均相对分子质量为467)100克(0.21mol)，重烷基苯磺酸(总酸值为140.25mgKOH/g，磺酸质量分数为79％，平均相对分子质量为410)103.8克(0.25mol)，搅拌物料，待物料温度升到115℃时，在30分钟内缓慢加入氧化铅35.7克(0.16mol)，1.7克丙醇。恒温反应3小时后，然后再加入环烷酸A 100克(0.21mol)，在30分钟内缓慢加入氧化铅35.7克(0.16mol)，然后反应2小时，待物料中没有氧化铅固体颗粒，物料呈现透明状时降温，在60℃时加入200克120号溶剂汽油，稀释后过滤，将滤液蒸馏得到粘稠的深褐色的铅化合物A 354.6克(理论产品量为369.4克)，收率为96.0％。产品中Pb的质量分数为17.6％。
实施例2
在具有温控、水冷、搅拌的1000毫升三口烧瓶中先加入环烷酸B(粗酸值：257.3mgKOH/g，纯酸值：292.42mgKOH/g，平均相对分子质量为192，纯度，88％，)76.8克(0.4mol)，石油磺酸(有效组分含量为48.21％,酸值为52.6mgKOH/g，平均相对分子质量为487)146.1克(0.3mol)，搅拌物料，待物料温度升到120℃时，在40分钟内缓慢加入氧化铅61.4克(0.275mol)，1.8克乙二醇。恒温反应3小时后，然后再加入环烷酸B 76.8克(0.4mol)，在30分钟内缓慢加入氧化铅62.5克(0.28mol)，然后反应3小时，待物料中没有氧化铅固体颗粒，物料呈现透明状时降温，在60℃时加入300克120号溶剂汽油，稀释后过滤，将滤液蒸馏得到粘稠的深褐色的铅化合物B 406.7克(理论产品量为413.6克)，收率为98.3％。产品中Pb的质量分数为26.3％。
实施例3
在具有温控、水冷、搅拌的1000毫升三口烧瓶中先加入环烷酸C(粗酸值：253.4mgKOH/g，纯酸值：288.0mgKOH/g，纯度，88％，平均相对分子质量为220)88克(0.4mol)，C20～28长链烷基苯磺酸(总酸值为135.2mgKOH/g，磺酸质量分数为85％，平均相对分子质量为460苯磺酸)184克(0.4mol)，搅拌物料，待物料温度升到120℃时，在30分钟内缓慢加入氧化铅93.66克(0.42mol)，3.4克丙醇。恒温反应4小时后，然后再加入环烷酸C 44克(0.2mol)，在30分钟内缓慢加入氧化铅23.4克(0.1mol)，然后反应2小时，待物料中没有氧化铅固体颗粒，物料呈现透明状时降温，在60℃时加入200克120号溶剂汽油，稀释后过滤，将滤液蒸馏得到粘稠的深褐色的铅化合物C 412.1克(理论产品量为423.7克)，收率为97.3％。产品中Pb的质量分数为24.7％。
实施例4
在具有温控、水冷、搅拌的1000毫升三口烧瓶中先加入环烷酸C(粗酸值：253.4mgKOH/g，纯酸值：288.0mgKOH/g，纯度，88％，平均相对分子质量为220)90克(0.41mol)，C18烷基萘磺酸(总酸值为110.2mgKOH/g，磺酸质量分数为90％，平均相对分子质量为458苯磺酸)170克(0.37mol)，搅拌物料，待物料温度升到118℃时，在30分钟内缓慢加入氧化铅90克(0.4mol)，2.6克乙醇。恒温反应4小时后，然后再加入环烷酸C 35克(0.16mol)，在30分钟内缓慢加入氧化铅20克(0.09mol)，然后反应1.5小时，待物料中没有氧化铅固体颗粒，物料呈现透明状时降温，在75℃时加入200克120号溶剂汽油，稀释后过滤，将滤液蒸馏得到粘稠的深褐色的铅化合物D 385.6克(理论产品量为393.2克)，收率为98.1％。产品中Pb的质量分数为25.9％。
对比例1
在具有温控、水冷、搅拌的1000毫升三口烧瓶中先加入环烷酸A(粗酸值：88mgKOH/g，纯酸值：120mgKOH/g，纯度：73.33％，平均相对分子质量为467)219.5克(0.47mol)，搅拌物料，待物料温度升到115℃时，在30分钟内缓慢加入氧化铅35.7克(0.16mol)，1.7克丙醇。恒温反应2小时后，然后再加入环烷酸A 100克(0.21mol)，在30分钟内缓慢加入氧化铅35.7克(0.16mol)，然后反应4小时，待物料中没有氧化铅固体颗粒，物料呈现透明状时降温，在60℃时加入200克120号溶剂汽油。稀释后过滤，将滤液蒸馏得到粘稠的深褐色的极压抗磨剂A-1，质量为365.9克(理论产品量为385.1克)，收率为95％。产品中Pb的质量分数为17.3％。
对比例2
在具有温控、水冷、搅拌的1000毫升三口烧瓶中先加入环烷酸B(粗酸值：257.3mgKOH/g，纯酸值：292.42mgKOH/g，平均相对分子质量为192，纯度，88％)134.4克(0.7mol)，搅拌物料，待物料温度升到120℃时，在40分钟内缓慢加入氧化铅61.4克(0.275mol)，1.8克乙二醇。恒温反应3小时后，然后再加入环烷酸B 76.8克(0.4mol)，在30分钟内缓慢加入氧化铅62.5克(0.28mol)，然后反应3小时，待物料中没有氧化铅固体颗粒，物料呈现透明状时降温，在60℃时加入300克120号溶剂汽油。稀释后过滤，将滤液蒸馏得到粘稠的深褐色的极压抗磨剂B-1，质量为316.6克(理论产品量为325.1克)，收率为97.3％。产品中Pb的质量分数为34.8％。
对比例3
在具有温控、水冷、搅拌的1000毫升三口烧瓶中加入环烷酸C的蒸馏精制酸(对环烷酸C进行减压蒸馏，真空度为3torr，得到馏出温度为130℃～145℃馏分段的精制酸)200克，之后加入质量分数为10％的氢氧化钠溶液进行皂化反应(环烷酸与氢氧化钠摩尔比为1：1)，皂化温度为85℃，皂化时间1h，随后加入甲苯使其充分溶解，搅拌、在甲苯回流条件下加入质量分数为15％的乙酸铅溶液反应2h生成环烷酸铅(环烷酸与乙酸铅摩尔比为1：0.5)。反应结束后弃去水层，80℃热水洗涤有机层4次，脱水后减压蒸馏得到极压抗磨剂C-1，质量为262克，收率为96.6％，产品中Pb的质量分数为26.9％。
含铅抗磨剂的性能评价
分别将实施例1-4、对比例1-3的含铅抗磨剂以8％的剂量溶解在150SN、6号加氢油、PAO4、多烷基环戊烷基础油中，考察抗磨剂的溶解稳定性，结果见表1。
选择以上基础油，将含铅抗磨剂调制为铅含量为2％的润滑油组合物，考察润滑油组合物的磨斑直径。结果见表2。
选择以上基础油，将抗磨剂调制为铅质量分数为0.5％的润滑油组合物，考察润滑油组合物经过2小时试验后的磨斑直径变化。结果见表3。
抗磨性测试方法为润滑油抗磨损性能测定法(四球法)SH/T0189。
表1不同基础油中抗磨剂的溶解稳定性试验
Figure BDA0002751236970000131
表2不同基础油中抗磨剂的磨损性能
Figure BDA0002751236970000132
表3不同基础油中抗磨剂2小时磨损试验结果
Figure BDA0002751236970000141
从上表1可以看出，本发明的铅化合物在石油基和多烷基环戊烷基础油中表现出了优异的油溶性，其中在150SN基础油中-15℃时出现浑浊是由于基础油本身的倾点较高造成的，与本发明的铅化合物无关。通过表2、3可以看出，本发明的铅化合物抗磨性更好，尤其是在较长的磨损时间下，磨斑直径小于对比例，说明本发明铅化合物的抗磨作用持续时间更长。

Claims (18)

1.铅化合物，其结构如式(I)所示：
Figure FDA0003770733820000017
式(I)中的A基团包括式(II)所示的基团和式(III)所示的基团；
Figure FDA0003770733820000011
在式(II)中，R0基团为C1～6的直链或支链亚烷基；x为0～4之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～40的直链或支链烷基；
Figure FDA0003770733820000012
环基团为(x+1)价的C3～20的环烷基团，
Figure FDA0003770733820000013
环基团为1～5个环的环烷基团；
在式(III)中，R2基团选自C8～40的直链或支链烷基，Ar为苯环或萘环。
2.按照权利要求1所述的铅化合物，其特征在于，
Figure FDA0003770733820000014
环基团为(x+1)价的C3～10的环烷基团，
Figure FDA0003770733820000015
环基团为1～3个环的环烷基团，R0基团为C1～5的直链或支链亚烷基；x为1～3之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～30的直链或支链烷基；R2基团选自C8～24的直链或支链烷基。
3.按照权利要求1所述的铅化合物，其特征在于，所述铅化合物选自以下铅化合物中的一种或多种：
(1)、烷基芳基磺酸环戊烷酸铅，其结构为：
Figure FDA0003770733820000016
其中Ra0为C8～C24烷基，Ra1为C1～C3亚烷基，Ra2为C8-24烷基，Ar为苯环或萘环；
(2)、烷基芳基磺酸环己烷酸铅，其结构为：
Figure FDA0003770733820000021
其中Rb0为C8～C24烷基，Rb1为C1～C3亚烷基，Rb2为C8-24烷基，Ar为苯环或萘环；
(3)、烷基芳基磺酸双环戊烷酸铅，其结构为：
Figure FDA0003770733820000022
其中Rc0为C8～C24烷基，Rc1为C1～C3亚烷基，Rc2为C8-24烷基，Ar为苯环或萘环；
(4)、烷基芳基磺酸双环己烷酸铅，其结构为：
Figure FDA0003770733820000023
其中Rd0为C8～C24烷基，Rd1为C1～C3亚烷基，Rd2为C8-24烷基，Ar为苯环或萘环；
(5)、烷基芳基磺酸双环烷酸铅，其结构为：
Figure FDA0003770733820000024
其中Re0为C8～C24烷基，Re1为C1～C3亚烷基，Re2为C8-24烷基，Ar为苯环或萘环；
(6)、烷基芳基磺酸三环烷酸铅-1，其结构为：
Figure FDA0003770733820000031
其中Rf0为C8～C24烷基，Rf1为C1～C3亚烷基，Rf2为C8-24烷基，Ar为苯环或萘环；
(7)、烷基芳基磺酸三环烷酸铅-2，其结构为：
Figure FDA0003770733820000032
其中Rg0为C8～C24烷基，Rg1为C1～C3亚烷基，Rg2为C8-24烷基，Ar为苯环或萘环。
4.铅化合物的制备方法，包括皂化反应或复分解反应：
所述皂化反应是使式(α)所示化合物和式(β)所示化合物与氧化铅反应的步骤；
Figure FDA0003770733820000033
在式(α)中，R0基团为C1～6的直链或支链亚烷基；x为0～4之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～40的直链或支链烷基；
Figure FDA0003770733820000034
环基团为(x+1)价的C3～20的环烷基团，
Figure FDA0003770733820000035
环基团为1～5个环的环烷基团；在式(β)中，R2基团为C8～40的直链或支链烷基，Ar为苯环或萘环；
所述复分解反应是使式(α’)所示化合物和式(β’)所示化合物与铅盐反应的步骤；
Figure FDA0003770733820000041
在式(α’)中，R0基团为C1～6的直链或支链亚烷基；x为0～4之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～40的直链或支链烷基；
Figure FDA0003770733820000042
环基团为(x+1)价的C3～20的环烷基团，
Figure FDA0003770733820000043
环基团为1～5个环的环烷基团；在式(β’)中，R2基团为C8～40的直链或支链烷基；Ar为苯环或萘环；在式(α’)和式(β’)中的M各自独立地为Na或K。
5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
Figure FDA0003770733820000044
环基团为(x+1)价的C3～10的环烷基团，
Figure FDA0003770733820000045
环基团为1～3个环的环烷基团，R0基团为C1～5的直链或支链亚烷基；x为1～3之间的整数，x个R1基团各自独立地选自C2～30的直链或支链烷基；R2基团为C8～24的直链或支链烷基；M为Na，Ar为苯环或萘环。
6.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
式(β)所示化合物为烷基芳基磺酸；所述氧化铅选自密陀僧和/或黄丹；所述铅盐选自硝酸铅、氯化铅和乙酸铅中的一种或多种。
7.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
式(β)所示化合物为烷基苯磺酸、烷基萘磺酸和石油磺酸中的一种或多种；所述氧化铅选自黄丹；所述铅盐选自乙酸铅。
8.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述皂化反应中，所述的式(α)所示化合物和式(β)所示化合物与氧化铅的摩尔比为0.6～1.6：0.3～0.8；在所述复分解反应中，所述的式(α’)所示化合物和式(β’)所示化合物与铅盐的摩尔比为0.6～1.6：0.3～0.8。
9.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述皂化反应中，所述的式(α)所示化合物和式(β)所示化合物与氧化铅的摩尔比为0.8～1.4：0.4～0.7；在所述复分解反应中，所述的式(α’)所示化合物和式(β’)所示化合物与铅盐的摩尔比为0.8～1.4：0.4～0.7。
10.按照权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述皂化反应中，所述式(α)所示化合物和式(β)所示化合物之间的摩尔比为0.5～6:1；在所述复分解反应中，所述式(α’)所示化合物和式(β’)所示化合物之间的摩尔比为0.5～6:1。
11.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述皂化反应中，加入促进剂，所述的促进剂为低分子醇、酸和水中的一种或多种。
12.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述皂化反应中，使式(α)所示化合物和式(β)所示化合物与氧化铅反应的温度为40～300℃；在所述复分解反应中，使式(α’)所示化合物和式(β’)所示化合物与铅盐反应的温度为40～300℃。
13.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述皂化反应中，使式(α)所示化合物和式(β)所示化合物与氧化铅反应的温度为60～200℃；在所述复分解反应中，使式(α’)所示化合物和式(β’)所示化合物与铅盐反应的温度为60～200℃。
14.权利要求1～3之一所述的铅化合物或按照权利要求4～13之一方法制得的铅化合物作为润滑剂的用途。
15.一种润滑油组合物，包括权利要求1～3之一所述的铅化合物或按照权利要求4～13之一方法制得的铅化合物和润滑基础油，所述润滑基础油为API I、II、III、IV和V类润滑基础油中的一种或多种。
16.按照权利要求15所述的润滑油组合物，其特征在于，所述润滑基础油为APIV类润滑基础油。
17.按照权利要求15所述的润滑油组合物，其特征在于，所述润滑基础油为多烷基环戊烷和/或酯类油。
18.一种空间润滑剂组合物，包括权利要求1～3之一所述的铅化合物或按照权利要求4～13之一方法制得的铅化合物和多烷基环戊烷。
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