CN1276412A - 一种复合锂－钙基润滑脂的制备方法 - Google Patents

一种复合锂－钙基润滑脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种复合锂－钙基润滑脂的制备方法,是把选自C12－C24的脂肪酸或羟基脂肪酸中的至少一种一元酸、水和基础油混合并加热溶解,加入氢氧化钙、氢氧化锂和选自对苯二甲酸或C2～C12脂肪二元酸中的至少一种二元酸,密闭容器,在100℃～170℃,0.1MPa～0.6MPa下反应0.5～5.0小时,卸压后升温脱水, 加入余量基础油循环冷却,均化、脱气即可。该方法操作简单,重复性好,所制得的润滑脂除具备普通复合锂钙基润滑脂的性能外,还具有更高的滴点、优良的剪切安定性和光亮的外观。

Description

一种复合锂-钙基润滑脂的制备方法
本发明属于润滑剂的制备方法，具体地说是一种锂-钙基润滑脂的制备方法。
近几年来，随着汽车工业的发展，汽车的高性能化和保修期的延长对汽车润滑脂的要求更加苛刻，要求润滑脂具有更好的高温性能和机械安定性能。
CN85108442A公开了“二元金属皂润滑脂组成物及其制备方法”，是采用“二步法”制备复合锂钙基润滑脂，即先将脂肪酸或羟基脂肪酸与矿油、氧化钙、氢氧化锂混合，进行第一步皂化，在约130℃下，加入对苯二甲酸或对苯二甲酸与脂肪二元酸的混合酸，进行第二步皂化。这种制备方法工艺复杂，且不易控制。
US5,350,531公开了一种润滑脂的制备方法，是将光亮油与12-羟基硬脂酸混合，在77～93℃反应至少30分钟，然后加入氢氧化钙和氢氧化锂，在182～232℃下进行皂化反应。此方法得到12-羟基硬脂酸锂-钙脂有较好的机械安定性，10万次剪断差值为25，但滴点小于200℃。
本发明的目的在于提供一种与上述专利不同的制备复合锂-钙基润滑脂的方法，该方法制得的复合锂-钙润滑脂具有高滴点、优良的剪切安定性和光亮的外观。
本发明的制备方法包括下列步骤：把选自C12～C24的脂肪酸或羟基脂肪酸中的至少一种一元酸、水和基础油混合并加热溶解，加入氢氧化钙、氢氧化锂和选自对苯二甲酸或C2～C12脂肪二元酸中的至少一种二元酸，密闭容器，在100℃～170℃，0.1MPa～0.6MPa下反应0.5～5.0小时，卸压后升温脱水，加入余量基础油循环冷却，均化、脱气即可。其中一元酸和二元酸的摩尔比为1∶0.1～0.8，氢氧化钙的加入量是一元酸摩尔数的5～50％，酸碱反应生成的稠化剂用量为润滑脂重量的3～30％。
具体地说，本发明提供的润滑脂的制备方法可以按照如下方式进行：一元酸、水和部分基础油混合，并加热至70～85℃使一元酸溶解，加入氢氧化钙、氢氧化锂和二元酸，其中三者可以同时加入，也可以先加入氢氧化钙，使部分一元酸首先与氢氧化钙反应生成钙皂，反应约5～20分钟，再加入二元酸和氢氧化锂。然后密闭容器，升温至100～170℃，优选110～160℃，保持反应压力0.1～0.6MPa，优选0.1～0.5MPa，反应时间为0.5～5.0，优选0.6～3.0小时，卸压，继续升温至205～215℃，加入余量基础油循环冷却，根据需要加入添加剂，最后进行均化处理和脱气，得到均匀和光亮的润滑脂。
其中一元酸和二元酸的摩尔比为1∶0.1～0.8，优选1∶0.25～0.5。酸和碱等当量反应，氢氧化钙的加入量是一元酸摩尔数的5～50％，优选5～30％，余量为氢氧化锂。稠化剂为酸和碱中和脱水后生成的盐，稠化剂的量为润滑脂重量的3～30％，优选5～25％。水的作用是溶解碱并形成密闭反应器中的压力，因此根据本领域技术人员的经验，水的用量可以是碱总重量的3～5倍。基础油分两次加入，这也是本领域技术人员的常识，一般来说，反应物中先加入总重量的1/2～3/4，反应完后再加入剩余基础油以进行冷却。
所说一元酸是选自C12～C24，优选C16～C20脂肪酸或羟基脂肪酸中的至少一种酸，更优选12-羟基硬脂酸或硬脂酸。所说二元酸是选自对苯二甲酸或C2～C12，优选C4～C12的脂肪二元酸中的至少一种酸，更优选对苯二甲酸、已二酸、壬二酸或癸二酸。
所说基础油可以是100℃粘度为3～50厘斯的各种常用的矿油和合成润滑油，如500SN精制矿油、合成烃油、聚醚和酯类油等。
本发明的润滑脂，对各种常用的添加剂，如抗氧剂(二异辛基二苯胺和苯基α萘胺等)，极压剂、防锈剂等有很好的适应性。因此，根据需要，该润滑脂还可以加入各种类型的添加剂。
本发明提供的复合锂钙基润滑脂的制备方法操作简单，重复性好，所制得的润滑脂除具备普通复合锂钙基润滑脂的性能外，还具有更高的滴点、优良的剪切安定性和光亮的外观，例如，采用本发明方法制备的润滑脂滴点可达305～330℃，10万次剪断锥入度与工作锥入度差值小于22。该润滑脂可用于汽车轮毂轴承的润滑。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将945克(3.15mol)十二羟基硬脂酸、5.9kg精制矿油(100℃粘度为11厘斯)、反应所需全部水925ml水，加入到20立升的压力釜中，加热升温至75℃，加入12.5g(0.17mol)氢氧化钙，搅拌反应约10分钟，使部分12-羟基硬脂酸首先与氢氧化钙反应生成十二羟基硬脂酸的钙皂，然后加入231.3g(5.51mol)氢氧化锂(LiOH·H2O)和255g(1.26mol)癸二酸，密闭，在145℃，0.3MPa下反应45分钟，放气，升温至210℃，加入矿油2.9kg，冷却剪切，加入50g二异辛基二苯胺，脱气。得到产品滴点320℃，10万次剪断锥入度与工作锥入度(即60次剪断)的差值为7。反应条件见表1，理化性能见表2。
实施例2
将1027g(3.42mol)十二羟基硬脂酸、5.9kg精制矿油(100℃粘度为14厘斯)、反应所需全部水638.6水，加入到20立升的压力釜中，加热升温至75℃，加入50.3g(0.68mol)氢氧化钙，搅拌反应约10分钟，使部分12-羟基硬脂酸首先与氢氧化钙反应生成十二羟基硬脂酸的钙皂，然后加入159.2g(3.79mol)氢氧化锂(LiOH·H2O)和173g(0.87mol)癸二酸，密闭，在135℃，0.2MPa下反应1.5小时，放气，升温至210℃，加入矿油2.9kg，冷却剪切，加入50g二异辛基二苯胺，脱气。得到产品滴点305℃，10万次剪断锥入度与工作锥入度的差值为12。反应条件见表1，理化性能见表2。
实施例3
将898g(2.99mol)十二羟基硬脂酸、5.9kg精制矿油(100℃粘度为12厘斯)、反应所需全部水912.6水，加入到20立升的压力釜中，加热升温至80℃，加入22.2g(0.30mol)氢氧化钙，搅拌反应约15分钟，使部分12-羟基硬脂酸首先与氢氧化钙反应生成十二羟基硬脂酸的钙皂，然后加入228g(5.43mol)氢氧化锂(LiOH·H2O)和286g(1.52mol)壬二酸，密闭，在115℃，0.1MPa下反应1小时，放气，升温至210℃，加入矿油2.9kg，冷却剪切，加入50g二异辛基二苯胺，脱气。得到产品滴点317℃，10万次剪断锥入度与工作锥入度的差值为22。反应条件见表1，理化性能见表2。
实施例4
将945g(3.15mol)硬脂酸、5.9kg合成烃油(100℃粘度为15厘斯)、反应所需全部水897.1ml，加入到20立升的压力釜中，加热升温至80℃，加入12.6g(0.17mol)氢氧化钙，搅拌反应约15分钟，使部分12-羟基硬脂酸首先与氢氧化钙反应生成十二羟基硬脂酸的钙皂，然后加入244.3g(5.34mol)氢氧化锂(LiOH·H2O)和182.5g(1.25mol)已二酸，密闭，在160℃，0.5MPa下反应1.0小时，放气，升温至210℃，加入矿油2.9kg，冷却剪切，加入50g二异辛基二苯胺，脱气。得到产品滴点330℃，10万次剪断锥入度与工作锥入度的差值为18。反应条件见表1，理化性能见表2。
实施例5
将1254g(4.18mol)十二羟基硬脂酸、5.9kg精制矿油(100℃粘度为32厘斯)、反应所需全部水1192.8ml，加入到20立升的压力釜中，加热升温至80℃，加入31.8g(0.63mol)氢氧化钙，搅拌反应约15分钟，使部分硬脂酸首先与氢氧化钙反应生成硬脂酸的钙皂，然后加入298.2g(7.10mol)氢氧化锂(LiOH·H2O)和346.9g(2.09mol)对苯二甲酸，密闭，在150℃，0.4MPa下反应1.5小时，放气，升温至210℃，加入矿油2.9kg，冷却剪切，加入50g二异辛基二苯胺，脱气。得到产品滴点320℃，10万次剪断锥入度与工作锥入度的差值为16。反应条件见表1，理化性能见表2。
表1
实例 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
一元酸∶二元酸(mol比)   1∶0.4   1∶0.25   1∶0.5   1∶0.4   1∶0.5
氢氧化钙，mol％(一元酸)   10   40   20   10   30
(十二羟基)硬脂酸，mol   3.15   3.42   2.99   3.15   4.18
对苯二甲酸，mol   2.09
癸二酸，mol   1.26   0.87
壬二酸，mol   1.52
己二酸，mol   1.25
氢氧化锂，mol   5.51   3.79   5.43   5.34   7.10
氢氧化钙，mol   0.17   0.68   0.30   0.17   0.63
二异辛基二苯胺，％   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5
反应温度，℃   145   135   115   160   150
反应压力，MPa   0.3   0.2   0.1   0.5   0.4
皂化时间，h   0.75   1.5   2.5   1.0   1.5
表2
分析项目 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 比较例1*
滴点，℃ 320  305  317  330  320  273
锥入度，0.1mm60次10万次差值 3253327 27428612 25627822 30732518 32734316 26731649
钢网分油(100℃，30h)，％ 2.55  2.94  2.34  3.44  4.21  3.25
腐蚀(100℃，24h) 合格 合格 合格 合格 合格 合格
*比较例1为按常规方法制备的12-羟基硬脂酸锂与癸二酸的复合锂基脂。
从表2可以看出，采用本发明提供的方法制备的复合锂钙脂具有高的滴点和良好的剪切稳定性。

Claims (10)

1.一种复合锂-钙基润滑脂的制备方法，其特征在于，把选自C12～C24的脂肪酸或羟基脂肪酸中的至少一种一元酸、水和基础油混合并加热溶解，加入氢氧化钙、氢氧化锂和选自对苯二甲酸或C2～C12脂肪二元酸中的至少一种二元酸，密闭容器，在100℃～170℃，0.1MPa～0.6MPa下进行皂化反应0.5～5.0小时，卸压后升温脱水，加入余量基础油循环冷却，均化、脱气即可，其中一元酸和二元酸的摩尔比为1∶0.1～0.8，氢氧化钙的加入量是一元酸摩尔数的5～50％，酸碱反应生成的稠化剂用量为润滑脂重量的3～30％。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，一元酸溶解后，先加入氢氧化钙，反应5～20分钟，再加入二元酸和氢氧化锂。
3.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，皂化温度为110～160℃，压力为0.1～0.5MPa，反应时间为0.6～3.0小时。
4.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，一元酸和二元酸的摩尔比为1∶0.25～0.5。
5.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，氢氧化钙的加入量是一元酸摩尔数的5～30％。
6.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，稠化剂的量为润滑脂重量的5～25％。
7.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，水的用量可以是碱总重量的3～5倍。
8.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，基础油分两次加入，反应物中先加入总重量的1/2～3/4，反应完后再加入剩余基础油以进行冷却。
9.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所说一元酸为12-羟基硬脂酸或硬脂酸，所说二元酸选自对苯二甲酸或C4～C12脂肪二元酸中的至少一种酸。
10.按照权利要求1或9所述的制备方法，其特征在于，二元酸选自对苯二甲酸、已二酸、壬二酸或癸二酸之一。
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