一種高極壓性磺酸鈣的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，本方法主要對烷基苯磺酸鈣添加劑的生產(chǎn)工藝進行了探索研究，以烷基苯磺酸、鈣鹽和鈣的堿性化合物為原料，利用特定溶劑體系和工藝條件，有效控制產(chǎn)品結構，充分提高產(chǎn)品的極壓性能。本產(chǎn)品以2%-5%加入到基礎油中，可以有效提高油品燒結負荷2-3倍，是普通磺酸鈣添加劑的1.2-1.6倍。該添加劑可以廣泛應用于高檔內(nèi)燃機油、工業(yè)油和潤滑脂產(chǎn)品中。
【專利說明】一種高極壓性磺酸鈣的制備方法 (一）

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，該添加劑可以廣泛應用于高檔內(nèi)燃 機油、工業(yè)油和潤滑脂產(chǎn)品中。屬于潤滑劑添加劑領域。 (二）

【背景技術】
[0002] 隨著人們環(huán)境保護意識的不斷增強，環(huán)保法規(guī)不斷促使?jié)櫥瑒└忧鍧?。高硫、?磷極壓劑的應用正在受到越來越多的限制。開發(fā)環(huán)保、高能、多效的潤滑劑添加劑已成為發(fā) 展趨勢。傳統(tǒng)的磺酸鈣鹽本身具有一定的極壓性能，其中具有極壓作用的是產(chǎn)品中所含的 碳酸鈣顆粒(膠團)，碳酸鈣一般以無定形形式存在，其自身抗磨性能有限，然而當磺酸鈣產(chǎn) 品中所含碳酸鈣為結晶型時（以下簡稱結晶型磺酸鈣)，產(chǎn)品的極壓性會顯著增強，特別是 與部分極壓抗磨劑復配使用時則表現(xiàn)出優(yōu)秀的協(xié)同效應。
[0003] 研究表明，磺酸鈣摩擦學性能與其碳酸鈣顆粒在摩擦表面上發(fā)生物理沉積形成的 保護膜有關。在摩擦過程中由于表面穩(wěn)定劑的脫附，使碳酸鈣顆粒裸露出來，在摩擦表面發(fā) 生大量沉積，形成沉積保護膜。與傳統(tǒng)磺酸鈣產(chǎn)品相比，結晶型磺酸鈣中碳酸鈣分子的排列 有序性更為增強，產(chǎn)品膠束分子變大，在摩擦過程中這些規(guī)則排列的碳酸鈣在摩擦副表面 有效大量沉積，從而使產(chǎn)品的極壓性顯著增強。
[0004] 結晶型磺酸鈣中，碳酸鈣粒子的半徑變大，膠束分子擴張，很難形成穩(wěn)定的膠體結 構分散于油中，因而直接制備結晶型磺酸鈣產(chǎn)品非常困難，目前國內(nèi)外尚未見到相關報道。 專利US6107259報道了一種間接的合成方法，以高堿值磺酸鈣添加劑原料，加入C1-C5烷基 醇、水、烴類溶劑等進行混合，在65°C -70°C條件下加入分散劑及轉化劑進行轉化，最后經(jīng) 過后處理得到結晶型磺酸鈣產(chǎn)品。該方法相對工藝復雜，而且產(chǎn)品性能受原料性能影響較 大，難以調(diào)整產(chǎn)品中碳酸鈣含量和基礎油組成，因而應用范圍和產(chǎn)品性能收到較大的限制。
[0005] 本發(fā)明所采用的工藝是以烷基苯磺酸為原料，在特定促進劑、通氣速率、通氣時 間、特定溶劑體系條件下得到結晶型磺酸鈣產(chǎn)品。與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明所采用的工藝簡 單，可以有效降低生產(chǎn)成本，并可廣泛適用于多種潤滑劑產(chǎn)品。 (三）


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明涉及一種性能穩(wěn)定的結晶型磺酸鈣，產(chǎn)品特征是膠核碳酸鈣以結晶型形態(tài) 存在并以膠體形式分散于油品中。該產(chǎn)品具有良好的高溫清凈性、熱儲存穩(wěn)定性、極壓抗磨 性等使用性能，是一種性能優(yōu)越的潤滑油/脂添加劑。
[0007] 本發(fā)明的目的是要提供此添加劑的制備方法。該方法以烷基苯磺酸、氧化鈣(或氫 氧化鈣）等為初始原料，在引入醇類化合物為促進劑的條件下，以一定比例的配料比經(jīng)過金 屬化反應及高堿度化反應，制備出結晶型磺酸鈣添加劑產(chǎn)品。制備工藝過程如下：
[0008] 向指定的帶有電動攪拌器、溫度計和冷凝脫水器的反應器內(nèi)加入定量氧化鈣、氯 化鈣、醇類促進劑和溶劑組合物，并開啟反應攪拌器，再加入計量的烷基苯磺酸、表面活性 劑和基礎油，升溫至40°C -90°C，進行金屬化反應，保持反應溫度0. 5-4. 0小時。然后通 入特定流量的二氧化碳氣體，進行高堿度化反應，持續(xù)反應1. 0-4. 0小時。繼續(xù)升溫至 Ii0°c-I5(rc，脫除體系中水和醇類促進劑。最后降溫，加溶劑稀釋、離心、除渣、減壓蒸除溶 齊IJ，得產(chǎn)品。
[0009] 金屬化及高堿度化反應中促進劑使用甲醇(化學試劑或工業(yè)品）、乙二醇、異丙醇、 正戊醇或其同系物(化學試劑或工業(yè)品)，各組分的配料比有一定的比例，以100. 0份（重 量）烷基苯磺酸計，金屬化反應中稀釋油為80. 0 - 130. 0份，氧化鈣為50. 0 - 85. 0份，氯 化鈣為0. 8 - 2. 5份，醇類促進劑為90. 0 - 150. 0份，表面活性劑為15. 0-25. 0份，溶劑組 合物100. 0-240. 0份，反應在常壓下完成，溫度40°C -90°C，反應0.5-4. 0小時。之后維持 反應溫度不變，在常壓下通入50. 0 - 110. 0份二氧化碳進行高堿度化反應，二氧化碳流量 為10L/h · Kg-20L/h · Kg，反應時間1. 0-4. 0小時。該反應體系可適合不同級別氧化鈣，合 成產(chǎn)品具有優(yōu)異極壓抗磨性及穩(wěn)定性。
[0010] 所用表面活性劑可以為烷基水楊酸、聚異丁烯丁二酸酐或其同系物、烷基酚、烯基 丁二酸、油酸、高堿值硫化烷基酚鈣等。
[0011] 稀釋油可以是不同類型的潤滑油基礎油，如I類、II類、III類等不同粘度級別的基 礎油，或者石蠟基、環(huán)烷基以及加氫等不同類型的基礎油。
[0012] 所述烷基苯磺酸可以為鏈長為C18_26的線型烷基苯磺酸、重烷基苯磺酸或其組合 物。
[0013] 用本發(fā)明方法制備的高堿值結晶型磺酸鈣添加劑，其紅外光譜特征吸收峰為 878CHT 1，而普通磺酸鈣產(chǎn)品紅外吸收峰為862CHT1。從文獻可知，結晶型磺酸鈣產(chǎn)品的結構 與T106磺酸鈣產(chǎn)品基本一致，紅外光譜中其它吸收峰的位置相同，僅碳酸鈣的吸收峰位置 不同，結晶型碳酸鈣的吸收峰位置在877CHT 1，而普通的T106磺酸鈣產(chǎn)品中碳酸鈣的吸收峰 位置在862CHT1。本發(fā)明產(chǎn)品在相同的堿值條件下，極壓性能比普通磺酸鈣產(chǎn)品有大幅度提 高，產(chǎn)品廣泛應用于高檔內(nèi)燃機油、工業(yè)油和潤滑脂產(chǎn)品中。將會產(chǎn)生較好的社會效益及經(jīng) 濟效益。
[0014] 結晶型磺酸鈣的極壓抗磨性能、熱穩(wěn)定性能評定結果見表1。
[0015] 表1結晶型磺酸鈣產(chǎn)品的性能評定結果
[0016]

【權利要求】
1. 一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，其特征在于：向指定的帶有電動攪拌器、溫度計 和冷凝脫水器的反應器內(nèi)加入定量氧化鈣、氯化鈣、醇類促進劑和溶劑組合物，并開啟反應 攪拌器，再加入計量的烷基苯磺酸、表面活性劑和基礎油，升溫至40°c -90°c，保持反應溫 度0. 5-4. 0小時，然后通入特定流量的二氧化碳氣體，持續(xù)反應1. 0-4. 0小時，繼續(xù)升溫至 110°C-15(rC，脫除體系中水和醇類促進劑，最后降溫，加溶劑稀釋、離心、除渣、減壓蒸除溶 齊U，得產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權利要求1所述一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，其特征在于：各組分的配料 比有一定的比例，以100. 0份（重量）烷基苯磺酸計，金屬化反應中稀釋油為80. 0 - 130. 0 份，氧化鈣為50. 0 - 85. 0份，氯化鈣為0. 8 - 2. 5份，醇類促進劑為90. 0 - 150. 0份，表 面活性劑為15. 0-25. 0份，溶劑組合物100. 0-240. 0份，高堿度化反應中通入50. 0 - 110. 0 份二氧化碳進行反應。
3. 根據(jù)權利要求1所述一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，其特征在于：所述溶劑組合 物是汽油、溶劑油、甲苯、二甲苯和水的兩種或多種混合物。
4. 根據(jù)權利要求1所述一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，其特征在于：所述的二氧化 碳流量為 l〇L/h · Kg-20L/h · Kg。
5. 根據(jù)權利要求1所述一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，其特征在于：所述烷基苯磺 酸為鏈長為C18_26的線型烷基苯磺酸、重烷基苯磺酸或其組合物。
6. 根據(jù)權利要求1所述一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，其特征在于：所述醇類促進 劑為甲醇、乙二醇、異丙醇、正戊醇。
7. 根據(jù)權利要求1所述一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，其特征在于：所述表面活性 劑為烷基水楊酸、聚異丁烯丁二酸酐或其同系物、烷基酚、烯基丁二酸、油酸、高堿值硫化烷 基酚鈣。
8. 根據(jù)權利要求1所述一種高極壓性磺酸鈣的制備方法，其特征在于：所述基礎油是 I類、II類、III類基礎油或其組合物。
【文檔編號】C10M135/10GK104099155SQ201310114080
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月3日 優(yōu)先權日:2013年4月3日
【發(fā)明者】管飛, 李濤, 劉玉峰, 姚文釗 申請人:中國石油天然氣股份有限公司