專利名稱：極壓型復(fù)合鋰基潤滑脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于高溫、重負(fù)荷條件下的極壓復(fù)合鋰基潤滑脂，它是由基礎(chǔ)油、復(fù)合稠化劑和極壓抗磨添加劑組成的產(chǎn)品。
在多種多樣的潤滑劑中，潤滑脂產(chǎn)量的比例雖不大，但在工業(yè)應(yīng)用中卻占有很重要的地位，它起著維護(hù)各種機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少摩擦磨損，延長機(jī)械設(shè)備使用壽命等十分重要的作用。在各種潤滑脂中，鋰基潤滑脂具有優(yōu)良的機(jī)械安定性、膠體安定性、氧化安定性和抗水、防護(hù)等多種功能以及較長的使用壽命。鋰基脂作為通用多效脂已在一定范圍內(nèi)代替了常用的鈣基脂及鈉基脂，其產(chǎn)量在潤滑脂總產(chǎn)量中所占的比例日漸增多。但是，由于鋰基脂的滴點(diǎn)范圍在170～200℃之間，不適于在高于120℃的高溫部位使用。而復(fù)合鋰基脂是近年來發(fā)展較快的新一代鋰基潤滑脂，它是用兩種或兩種以上的酸與氫氧化鋰反應(yīng)形成的復(fù)合皂為稠化劑將基礎(chǔ)油稠化的鋰基潤滑脂，以其優(yōu)異的耐高溫性能為使用者所矚目。復(fù)合鋰基脂的滴點(diǎn)在260℃以上，它除保持了普通鋰基脂在中溫范圍內(nèi)的優(yōu)良性能外，又大大地改善了高溫下的使用性能。它在250℃的溫度下保持有脂樣的稠度，在177℃的溫度下它有400小時(shí)以上的軸承壽命，復(fù)合鋰皂對(duì)各種類型的基礎(chǔ)油都有較好的稠化能力，對(duì)多種添加劑的感受性好，是目前正在開發(fā)的高溫潤滑脂。U.S.P.3，758，407和U.S.P.3，988，248專利文獻(xiàn)都曾公開過有關(guān)的復(fù)合鋰基潤滑脂及制備方法。但公開的內(nèi)容僅限于基礎(chǔ)潤滑脂，并無極壓添加劑配方和性能評(píng)價(jià)。
近年來，隨著工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，鋼鐵、礦山、汽車、鐵路、化纖、印染、宇航等工業(yè)部門對(duì)潤滑脂的耐高溫、極壓抗磨、抗水、防護(hù)、軸承壽命等多方面的性能都提出日益苛刻的要求。例如鋼鐵工業(yè)的一些設(shè)備在生產(chǎn)過程中經(jīng)常處于高溫、水淋、高速、重載、多塵的惡劣工況條件。爐前輥道軸承長期經(jīng)受冶煉爐高溫幅射的烘烤，同時(shí)還要經(jīng)受重載和強(qiáng)大的沖擊負(fù)荷。在這種苛刻的條件下如使用普通的鋰基脂會(huì)很快流失失效而造成設(shè)備的嚴(yán)重磨損、卡咬甚至燒結(jié)。復(fù)合鋰基脂的高溫性能雖好，但不加添加劑時(shí)也不具備優(yōu)良的極壓抗磨性能。
本發(fā)明的目的就在于為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種既能耐高溫，又能耐極壓、抗磨、抗水、兼有粘附性、長壽命等使用性能的復(fù)合鋰基潤滑脂，以滿足輕、重工業(yè)在發(fā)展中對(duì)潤滑脂的實(shí)際需要。
本發(fā)明的特征在于使用復(fù)合鋰基脂作為基礎(chǔ)脂，添加一組極壓抗磨增粘的添加劑組分，包括有極壓劑二烷基二硫代氨基甲酸銻(D)，極壓抗磨劑二烷基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬(E)，油性劑苯并三氮唑胺鹽(F)，增粘劑乙烯/丙烯共聚物(G)組合物。
潤滑脂中的基礎(chǔ)油是決定潤滑脂的抗氧化性、蒸發(fā)損失、低溫流動(dòng)性及潤滑性能等項(xiàng)特性的主要因素，由于本發(fā)明的潤滑脂是在高溫條件下應(yīng)用的，所以可選用粘度較高的中質(zhì)或重質(zhì)中性基礎(chǔ)礦物油。也可以根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的特殊性能要求選用合成烴油，酯類油，硅油或上述油類的混合油?；A(chǔ)油用量占潤滑脂重量的70～95%。
潤滑脂中的稠化劑的作用是將基礎(chǔ)油稠化而使?jié)櫥蔀橛兴苄?、粘附性及密封性的穩(wěn)定膠體。本發(fā)明潤滑脂的稠化劑體系由(A)、(B)和(C)三組分的復(fù)合鋰皂組成。
(A)是C16～C20羥基脂肪酸或其低級(jí)烷基酯(如甲基)，最好為12-羥基硬脂酸，其用量占潤滑脂重量的5～20%。
(B)是C3～C14羥基羧酸或其低級(jí)烷基酯(如甲基、乙基、丙基等)，其中連接羥基的碳原子在離開羧酸不超過6個(gè)碳原子的分子鏈上，常用的是水楊酸、乳酸等。用量占潤滑脂重量的0.1～5%。
(C)是硼酸化合物，常用硼酸單鋰鹽，其用量占潤滑脂重量的0.1～5%。
(A)、(B)、(C)的用量以(A)5～20%，(B)0.5～3%，(C)0.2～2%較好。稠化劑的量占潤滑脂重量的5～30%，小于5%時(shí)，成品脂的稠度不夠，大于30%時(shí)，產(chǎn)品的稠度過硬，都不適合。
添加劑的作用是改善潤滑脂的使用性能，如本發(fā)明潤滑脂的極壓抗磨性能，延緩潤滑脂在使用中的氧化變質(zhì)過程，延長其耐用壽命。本發(fā)明潤滑脂加入的一組復(fù)合添加劑包括兩種極壓抗磨劑、油性劑及增粘劑。
用二烷基二硫代氨基甲酸金屬鹽作為極壓抗磨、抗氧化添加劑過去已有報(bào)導(dǎo)(A.T.Polishuk，NLGI Spokesman，43，No，6，200-205)，在該報(bào)導(dǎo)中曾用1-3%的二烷基二硫代氨基甲酸鋅、鉛、銻和鉬鹽加入到鋰基潤滑脂中可以顯著提高其極壓抗磨性能。但由于所用的脂是普通的鋰基脂，雖然提高了極壓抗磨性能但沒有滿足對(duì)高溫使用性能的要求。此外，使用含鉛的添加劑還會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染，在潤滑脂產(chǎn)品中也應(yīng)盡量避免使用。本發(fā)明采用了二烷基二硫代氨基甲酸銻(D)為極壓劑，其結(jié)構(gòu)式為
其加入量是相對(duì)于基礎(chǔ)潤滑脂重量的0.5～5%。本發(fā)明采用的第二種極壓抗磨劑為二烷基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬(E)，其結(jié)構(gòu)式為
其加入量是相對(duì)于基礎(chǔ)潤滑脂重量的0.1～3%。此兩種極壓劑都兼有抗氧化的性能。
為了防止?jié)櫥陂L期與機(jī)械部件接觸中可能發(fā)生的腐蝕，應(yīng)加入少量的防腐蝕劑。已有報(bào)導(dǎo)在潤滑油中加入苯并三氮唑脂肪胺以增加防腐蝕及抗氧化的性能(石油煉制，1982，No，8，6)。此添加劑的結(jié)構(gòu)式為
其優(yōu)點(diǎn)是兼有油性、抗磨、抗氧化、防腐蝕、防銹等多種功能。此外，尤其是當(dāng)與各種含硫極壓劑復(fù)合使用時(shí)對(duì)極壓性能有增效的作用。本發(fā)明潤滑脂中加入苯駢三氮唑脂肪胺(F)的量是相對(duì)于基礎(chǔ)潤滑脂重量的0.05～1%。
對(duì)于應(yīng)用在振動(dòng)較大的軸承及齒輪等潤滑部位的潤滑脂，要求有較好的粘附性能。一般選用高分子有機(jī)聚合物作為增粘劑。根據(jù)最近的報(bào)導(dǎo)(石油煉制，1986，No，12，34)，乙烯/丙烯共聚物在增粘能力、剪切穩(wěn)定性和熱安定性方面都比常用的聚異丁烯和聚甲基丙烯酸酯優(yōu)越。因此本發(fā)明潤滑脂選用了乙烯/丙烯共聚物(G)為增粘劑，其分子量范圍在3×104～105之間。其用量是相對(duì)于基礎(chǔ)潤滑脂重量的0.5～5%。
上述的四種性能優(yōu)異的極壓抗磨劑(D)、(E)，油性劑(F)及增粘劑(G)，本發(fā)明將其復(fù)合配用，進(jìn)一步產(chǎn)生了協(xié)力增效作用，并應(yīng)用到具有高溫特性的復(fù)合鋰基潤滑脂中，此四種添加劑較好的配合比例為(D)1～4%，(E)0.5～2%，(F)0.1～0.5%，(G)1～3%，總量為3～10%，均為相對(duì)于基礎(chǔ)潤滑脂的重量百分?jǐn)?shù)。該四種添加劑在國內(nèi)均有工業(yè)產(chǎn)品。
本發(fā)明潤滑脂的優(yōu)點(diǎn)是將復(fù)合鋰基脂的高溫性能和復(fù)合添加劑的高效極壓抗磨性能結(jié)合在一起，制成一種既能耐高溫又能耐重負(fù)荷的潤滑脂。這種潤滑脂的滴點(diǎn)在260℃以上，綜合磨損值可高達(dá)588N(60kgf)。而目前市售的工業(yè)極壓鋰基潤滑脂的滴點(diǎn)僅在180℃左右，使用的溫度范圍僅在-20～130℃內(nèi)，若在超過150℃的條件下使用時(shí)，就會(huì)流失，因此不能滿足工業(yè)上高溫使用要求。本發(fā)明的潤滑脂可以在-20～200℃的寬溫范圍內(nèi)使用，使用壽命長，這是現(xiàn)有的極壓鋰基脂不能與其比擬的。
以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的潤滑脂作更進(jìn)一步的詳細(xì)敘述。
實(shí)施例1本實(shí)施例是制備潤滑脂的步驟組份 重量，克500SN礦油 25512-羥基硬脂酸 42.0水楊酸甲酯 2.13硼酸 0.86一水合氫氧化鋰 7.1將42.0克12-羥基硬脂酸、2.13克水楊酸甲酯加入到127.5克的500SN礦油中，加熱至82-88℃，待12-羥基硬脂酸熔化后，加入7.1克的一水合氫氧化鋰和0.86克硼酸的混合水溶液，皂化脫水后，升溫至200℃，加入余量的127.5克礦油作急冷油，攪拌均勻后靜置冷卻至室溫，研磨均勻。潤滑脂滴點(diǎn)＞260℃，1/4錐入度69。
實(shí)施例2本實(shí)施例的制脂步驟與實(shí)施例1相同，但配料比例不同。
組份 重量，克500SN礦油 25512-羥基硬脂酸 33.2水楊酸甲酯 8.40硼酸 3.42一水合氫氧化鋰 9.3潤滑脂滴點(diǎn)＞260℃，1/4錐入度78
從表1的數(shù)據(jù)可以看出，在實(shí)施例3至實(shí)施例6的潤滑脂中加有本發(fā)明的復(fù)合極壓抗磨添加劑，當(dāng)與不加添加劑的復(fù)合鋰基基礎(chǔ)脂比較時(shí)，兩者滴點(diǎn)均在260℃以上，在基礎(chǔ)脂中加入添加劑后，其稠度和滾筒試驗(yàn)的機(jī)械安定性幾乎不變，分油量稍有改善，由4%降至1%左右。因此，加入本發(fā)明的復(fù)合添加劑后，對(duì)潤滑脂的結(jié)構(gòu)沒有破壞作用。評(píng)定潤滑劑極壓抗磨性能的四球機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在油膜破裂負(fù)荷(PB)，燒結(jié)負(fù)荷(PD)和綜合磨損值(ZMZ)數(shù)值上與基礎(chǔ)脂對(duì)比都有大幅度的提高。在實(shí)施例3，4，5中，當(dāng)二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬(E)的用量(以基礎(chǔ)脂量為100%)，加入添加劑量為1%時(shí)，隨著二丁基二硫代氨基甲酸銻(D)的用量由3%下降至1%，潤滑脂的綜合磨損值(ZMZ)也逐漸由635下降至482。在實(shí)施例6中，將二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬(E)的加入量提高至2%，但與實(shí)施例3比較，其極壓性能基本相當(dāng)而并未進(jìn)一步改善。因此二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬(E)的加入量不必再增加。表1中的多項(xiàng)性能數(shù)據(jù)都說明實(shí)施例3的極壓抗磨性能最好。
實(shí)施例7本實(shí)施例是在中型裝置上放大試驗(yàn)結(jié)果，將所得產(chǎn)品進(jìn)行較全面的性能評(píng)價(jià)。
組份 重量，(公斤)650SN礦油 15.812-羥基硬脂酸 2.8水楊酸甲酯 0.142硼酸 0.058一水合氫氧化鋰 0.47二丁基二硫代氨基甲酸銻 0.56二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬 0.20苯并三氮唑胺鹽 0.40乙烯/丙烯共聚物(干劑含量25%) 1.60
在附有攪拌器及循環(huán)剪切裝置的制脂釜中，加入部分650SN精制礦油，12-羥基硬脂酸，水楊酸甲酯，將混合物攪拌并加熱到86℃，待脂肪酸熔化后加入一水合氫氧化鋰和硼酸的混合水溶液(先將一水合氫氧化鋰配制成8%濃度的水溶液)，待物料皂化，脫水后升溫至200℃，加入剩余的精制礦油作急冷油。然后物料循環(huán)冷卻至130℃，并在78.4×104Pa的壓力下循環(huán)剪切30分鐘成脂。然在108℃的溫度下加入二丁基二硫代氨基甲酸銻(D)、二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬(E)、苯并三氮唑銨鹽(F)及乙烯/丙烯共聚物(G)等添加劑，循環(huán)攪拌混合均勻，經(jīng)過脫氣及過濾后即得到本發(fā)明的極壓復(fù)合鋰基潤滑脂。其性能列于表2。
表2
從表2中的數(shù)據(jù)看出，本發(fā)明的極壓復(fù)合鋰基潤滑脂稠度為NLGI 2級(jí)，滴點(diǎn)大于260℃，在180℃高溫下較長時(shí)間的蒸發(fā)損失量小于5%，燒結(jié)負(fù)荷達(dá)4903N，綜合磨損值高達(dá)746N。這些數(shù)據(jù)表明本發(fā)明的潤滑脂除具有普通鋰基脂良好的機(jī)械安定性、膠體安定性、抗水性能外，還具有特別優(yōu)異的高溫性能和極壓抗磨性能，達(dá)到了本發(fā)明預(yù)期的目的，可以滿足在-20～200℃溫度范圍內(nèi)及重負(fù)荷條件下機(jī)械的潤滑要求。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫、耐高負(fù)荷的極壓復(fù)合鋰基潤滑脂，其稠化劑為12-羥基硬脂酸鋰皂、水楊酸鋰鹽及硼酸鋰鹽的三組份復(fù)合皂，本發(fā)明的特征在于加入一組復(fù)合極壓抗磨、增粘多效添加劑，其組成及重量百分?jǐn)?shù)(相對(duì)于不加添加劑的基礎(chǔ)脂)分別為二烷基二硫代氨基甲酸鹽0.5～5%二烷基二硫代氨基甲酸氧硫化物 0.1～3%苯并三氮唑胺鹽0.05～1%增粘劑0.5～5%
2.按照權(quán)利要求1所說的復(fù)合鋰基潤滑脂，其特征在于所說的添加劑組份中的二烷基二硫代氨基甲酸鹽為二烷基二硫代氨基甲酸銻，二烷基二硫代氨基甲酸氧硫化物為二烷基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬，增粘劑為乙烯/丙烯共聚物。
3.按照權(quán)利要求1所說的復(fù)合鋰基潤滑脂，其稠化劑中12-羥基硬脂酸鋰皂的含量占潤滑脂重量的5～20%，水楊酸鋰鹽占潤滑脂重量的0.1～5%，硼酸鋰鹽占潤滑脂重量的0.1～5%，三種復(fù)合鋰皂稠化劑的總量占潤滑脂重量的5～30%。
4.按照權(quán)利要求1所說的復(fù)合鋰基潤滑脂，其基礎(chǔ)油可以是中質(zhì)或重質(zhì)中性基礎(chǔ)礦物油、合成烴油、酯類油、硅油或上述油類的混合油，基礎(chǔ)油占潤滑脂重量的70～95%。
全文摘要
一種耐高溫、耐重負(fù)荷的復(fù)合鋰基潤滑脂。其稠化劑為12-羥基硬脂酸鋰皂、水楊酸鋰鹽和硼酸鋰鹽三組分的復(fù)合皂?；A(chǔ)油可以選擇礦油、合成烴油、酯類油、硅油或其混合油。添加劑為一組含有二烷基二硫化氨基甲酸金屬鹽，含氮雜環(huán)胺鹽及增粘劑等復(fù)合極壓抗磨添加劑。此潤滑脂的滴點(diǎn)在260℃以上，綜合磨損值大于588.4N(60kgf)，具有優(yōu)良的耐高溫、極壓抗磨和粘附性能，能滿足在-20～200℃溫度范圍內(nèi)及重負(fù)荷條件下的機(jī)械潤滑要求。
文檔編號(hào)C10M143/00GK1052891SQ8910944
公開日1991年7月10日 申請(qǐng)日期1989年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月23日
發(fā)明者龔顯平, 吳志祥, 劉福生 申請(qǐng)人:中國石油化工總公司石油化工科學(xué)研究院