CN1208442C - 聚脲－复合钙润滑脂的制备方法 - Google Patents

聚脲－复合钙润滑脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种聚脲-复合钙润滑脂的制备方法，包括：将基础油与氢氧化钙或氧化钙、水以及C1-C20有机酸混合均匀，升温至30～100℃，加入二异氰酸酯和有机胺，排水皂化，升温到210～230℃，降温，均化。本发明提供的制备方法先制备复合钙基脂，再制备聚脲脂，不仅操作简便，而且克服了现有技术存在的缺陷：由于是在常温甚至低温下加入有机酸，可有效避免低分子酸的挥发；同时在加完有机酸后但还未发生涨锅时即加入二异氰酸酯和有机胺，就不会再出现涨锅现象。此外，该方法制得的聚脲-复合钙基润滑脂具有优良的高温性能、胶体安定性、机械安定性及极压抗磨性，可用于高温、高速、重负荷运转、油田钻井等轴承润滑。

Description

聚脲-复合钙润滑脂的制备方法
技术领域
本发明涉及润滑脂的制备方法。
背景技术
聚脲-复合钙混合基润滑脂通常的制备方法是先分别制备两种基础脂，再按一定比例混合。如CN1364859A提供了一种制备聚脲-复合钙的方法，聚脲和复合钙先分别制备好，再按一定比例混合，工序复杂，由于在常温下润滑脂粘度很大，无法使用机械泵，转釜过程由人工完成，耗时耗力。US 5,084,193提供了一种制备聚脲-复合钙润滑脂的方法，提示应先做聚脲脂再做复合钙基脂，也可以按相反顺序制备，但推荐前一顺序为佳。然而按照前一顺序制备聚脲-复合钙基脂时，也存在一个问题，即当制好聚脲脂后，釜内的温度一般已升至70-80℃，此时再加入有机酸则会发生严重的低分子酸挥发现象。
从以上介绍可以看出，制备聚脲-复合钙基脂时，现有技术不提倡先制备复合钙基脂，再制备聚脲脂的方法，这可能是由于在制备复合钙基脂的过程中会发生涨锅现象，即大量泡沫在锅内迅速涨满，一旦出现这种现象，须立即加入消泡剂，否则会造成严重后果。而发生涨锅现象后本领域技术人员一般认为很难在同一釜内制备聚脲脂了。
发明内容
本发明克服现有技术的偏见和误导，提供一种直接制备聚脲-复合钙基润滑脂的方法。该方法先制备复合钙基脂，再做聚脲脂，于同一釜中完成，不仅能够简化操作，而且所获得的聚脲-复合钙基润滑脂具有更优异的特性。
本发明润滑脂的制备方法包括：将基础油与氢氧化钙(或氧化钙)、水以及C1-C20有机酸混合均匀，升温至30～100℃，加入二异氰酸酯和有机胺，排水皂化，升温到210～230℃，降温，均化。
具体地说，本发明润滑脂可以采用如下方法制备：首先将基础油总重40～60％的基础油与氢氧化钙(或氧化钙)和水在常温下于制脂釜内混合，然后分别加入C1-C20有机酸，可以是一种或多种酸，每加完一种酸后，最好先反应大约5～15分钟后，再加入另一种酸，全部的酸都加完后，升温。当温度升至30～100℃，优选50～80℃时，将二异氰酸酯在10～20％的基础油中加热溶解，倒入该釜中，随后加入C8-C24有机胺，排水皂化，直至升温到210～230℃，加入余量基础油，开始循环降温，并于120℃左右进行均化，均化压力一般为0.6～0.8MPa，均化时间为一般为10～50分钟，得到聚脲-复合钙基脂。根据需要可以在基础脂中添加常规添加剂，如抗氧剂、防锈剂等。
所述的基础油为矿物油、酯类油、合成烃、植物油等。100℃粘度为20～40mm2/s，最好为25～35mm2/s。
所说的C1-C20有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、二元酸、正辛酸、硼酸、十二羟基硬脂酸、硬脂酸等。最好选用两种或者两种以上的酸，一般至少选用一种低分子酸和一种高分子酸，必要时再选用一种中分子酸(或者硼酸)，一般认为C6以下的酸是低分子酸，C6-C10的酸是中分子酸，C10以上的酸是高分子酸，其中低分子酸和高分子酸的摩尔比在0.9～4∶1范围内为宜。
所说异氰酸酯是4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯或2，4-甲苯基二异氰酸酯等二异氰酸酯。
所说碳数为8～24的有机胺优选八胺、十二胺，十六胺和十八胺和环烷胺。
本发明方法制备的润滑脂中(以润滑脂重量为基准)：基础油含量为50～90％，优选75～85％，稠化剂含量为10～50％，优选15～40％，所述稠化剂包括聚脲稠化剂和复合钙基稠化剂，其中聚脲稠化剂是由有机胺与异氰酸酯反应而成，复合钙基稠化剂是由有机酸和氢氧化钙(或氧化钙)反应而成。聚脲稠化剂与复合钙基稠化剂的重量比为1∶0.3～3，优选1∶0.7～2。氢氧化钙(或氧化钙)与有机酸之间以及二异氰酸酯和有机胺之间均按照化学计量比确定用量，水量为氢氧化钙(或氧化钙)的1～5倍(重量)。
本发明提供的制备方法，先制备复合钙基脂，再制备聚脲脂，不仅操作简便，而且克服了现有技术存在的缺陷：由于是在常温甚至低温下加入有机酸，可有效避免低分子酸的挥发；同时在加完有机酸后但还未发生涨锅时即加入二异氰酸酯和有机胺，就不会再出现涨锅现象。此外，该方法制得的聚脲-复合钙基润滑脂具有优良的高温性能、胶体安定性、机械安定性及极压抗磨性，可用于高温、高速、重负荷运转、油田钻井等轴承润滑。
具体实施方式
实施例1
将800g 500SN油(40℃粘度，100℃粘度11mm2/s)94.5g氢氧化钙和450g水加入常压制脂釜中，搅拌均匀，在常温下加入117.9g冰醋酸，搅拌均匀，并反应大约10分钟，加入28.3g正辛酸，搅拌均匀，加入十二羟基硬脂酸117.8g，加热升温到70℃左右。同时在容器A中加入4，4‘-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)80.7g与500SN油350g，加热至MDI完全溶解。将容器A中的MDI油溶液倒入制脂釜中，加热升温到80℃左右。此后加入十二胺119.4g，排水皂化2小时后，继续升温到220℃，加200g急冷油，搅拌降温，并常温研磨，得聚脲-复合钙基脂。性能见表1。
实施例2
将350g加氢α-烯烃油(100℃粘度12mm2/s)与42g氢氧化钙和200g水加入常压制脂釜中，搅拌均匀，在常温下加入49g冰醋酸，搅拌均匀，并反应大约10分钟，加入9.8g硼酸，搅拌均匀，加入十二羟基硬脂酸49g，加热升温到70℃左右。同时在容器A中加入2，4-甲苯基二异氰酸酯(TDI)28g与基础油150g，加热至MDI完全溶解。将容器A中的MDI油溶液倒入制脂釜中，加热升温到80℃左右。此后加入十二胺59.7g，排水皂化2小时后，继续升温到220℃，加100g急冷油，搅拌降温，并常温研磨，得聚脲-复合钙基脂。性能见表1。
实施例3
将450g季戊四醇酯(100℃粘度12mm2/s)与42g氢氧化钙和200g水加入常压制脂釜中，搅拌均匀，在常温下加入49g冰醋酸，搅拌均匀，并反应大约10分钟，加入12g正辛酸，搅拌均匀，加入十二羟基硬脂酸49g，加热升温到70℃左右。同时在容器A中加入4，4‘-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)42g与基础油150g，加热至MDI完全溶解。将容器A中的MDI油溶液倒入制脂釜中，加热升温到80℃左右。此后加入十八胺90g，排水皂化2小时后，继续升温到220℃，加70g急冷油，搅拌降温，并常温研磨，得聚脲-复合钙基脂。性能见表1。
对比例1
按照CN1364859A公开的方法，分别制备聚脲和复合钙基脂，再按一定比例混合均匀。
将2.7kg 500SN油2.7kg 150BS油，0.8kg氢氧化钙和3Kg水加入常压釜A中，搅拌均匀，在常温下加入0.9kg冰醋酸，搅拌均匀，并反应大约10分钟，加入0.2kg硼酸，搅拌均匀，加入十二羟基硬脂酸0.9kg，加热升温到100℃左右，将水排出，最后加入1.3kg500SN油与1.3kg 150SN油，继续升温到220℃，循环降温，并常温研磨，得钙基脂。
将十八胺1.2Kg与150BS油4.1kg加入常压釜B中，并加热到70℃，同时在容器C中加入二异氰酸酯(MDI)0.6kg与500SN油4.1kg，加热至MDI完全溶解。将容器C中的MDI油溶液倒入釜中，搅拌均匀，加入水300g，加热升温到180℃，恒温1小时，循环降温并常温研磨，得脲基脂。
将钙基脂200g与脲基脂200g混合，搅拌均匀即得润滑脂产品。性能见表1。
对比例2
本实例先制备聚脲脂，再制备复合钙基脂。
在容器A中加入4，4‘-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)60.5g与500SN油450g，加热至MDI完全溶解。将容器A中的MDI油溶液倒入加有500SN 700g基础油和89.5g十二胺的制脂釜中，加热升温到80℃左右，快速搅拌。此后加入氢氧化钙53.83g和150g水，温度降至40℃，加入冰醋酸66.9g，70℃加入辛酸16.1g，80℃加入12羟基硬脂酸66.9g，排水皂化2小时后，继续升温到220℃，加急冷油200g，搅拌降温，并常温研磨，得聚脲-复合钙基脂。性能见表1。
表1润滑脂的理化性能
从表1可以看出，本发明方法制备的润滑脂与参比脂相比，具有更高的滴点、更良好的机械安定性、胶体安定性和优异的极压抗磨性能。

Claims (8)

1.一种聚脲-复合钙润滑脂的制备方法，包括：将基础油与氢氧化钙或氧化钙、水以及C1-C20有机酸混合均匀，升温至30～100℃，加入溶解于基础油中的二异氰酸酯和有机胺，排水皂化，升温到210～230℃，加入余量基础油，降温，均化，所说的有机酸至少选自一种C6以下的低分子酸和一种C10-C20的高分子酸，其中低分子酸和高分子酸的摩尔比为0.9～4∶1；以润滑脂重量为基准，基础油含量为50～90重％，稠化剂含量为10～50重％，聚脲稠化剂与复合钙基稠化剂的重量比为1∶0.3～3，其中聚脲稠化剂是由有机胺与异氰酸酯反应而成，复合钙基稠化剂是由有机酸和氢氧化钙或氧化钙反应而成。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，首先将40～60重％的基础油与氢氧化钙或氧化钙和水在常温下混合，加入C1-C20有机酸，温度升至50～80℃，倒入溶解于10～20重％的基础油中的二异氰酸酯，并加入C8-C24有机胺，排水皂化，升温到210～230℃，加入余量基础油，循环降温，均化，均化压力为0.6～0.8MPa，均化时间为10～50分钟，得到聚脲-复合钙润滑脂。
3.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在降温均化阶段加入添加剂。
4.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所说的基础油选自矿物油、酯类油、合成烃和植物油，100℃粘度为20～40mm2/s。
5.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所说的C1-C20有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、二元酸、正辛酸、十二羟基硬脂酸和硬脂酸。
6.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所说二异氰酸酯是4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯或2，4-甲苯基二异氰酸酯。
7.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所说有机胺选自八胺、十二胺、十六胺、十八胺和环烷胺。
8.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，基础油含量为75～85重％，稠化剂含量为15～40重％，聚脲稠化剂与复合钙基稠化剂的重量比为1∶0.7～2。
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