一种稠度稳定的润滑脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑脂，具体涉及一种稠度稳定的润滑脂组合物及其制备方法。

背景技术

润滑脂是由稠化剂、基础油及添加剂组成，其中稠化剂的作用主要是将流动的液体润滑油增稠成不流动的半固体至固体状态，它同基础油一样决定着润滑脂的一系列性能。传统钙基脂高温性不足，在100℃～140℃温度下，钙基均会出现稠度急剧下降，无法满足高温使用工况。聚脲增稠剂依靠范德华力、氢键缔合，高温下会促进稠化剂对油束缚作用增强。润滑脂稠度稳定不仅包括机械剪切条件下稠度稳定，而且高温条件下稠度稳定。中国专利CN1257963C提供聚脲-锂基润滑脂的制备方法，使聚脲与锂基润滑脂能够在一个釜中同时反应生成；中国专利CN1292058C提供两种聚脲润滑脂组合物，通过在聚脲润滑脂中加入含钙化合物来提高润滑脂的极压抗磨性；US5084193介绍的润滑脂是聚脲稠化剂中添加钙基化合物，改善润滑脂分油特性。

综上所述，现有技术中聚脲与钙基的复合技术，均可有效地改善润滑脂极压性能、分油性能，但是润滑脂机械剪切和高温条件下稠度保持能力还有待进一步提高。

发明内容

本发明首先提供一种稠度稳定的润滑脂组合物，所述润滑脂组合物以脂肪酸锶、聚脲和脂肪酸钙作为稠化剂，所述润滑脂组合物中包括脂肪酸锶6～11wt％，聚脲3～6wt％，脂肪酸钙1～5wt％。

润滑脂稠度保持能力至关重要，在轴承润滑过程中，可避免润滑脂出现剪切漏失、高温流失，最终导致轴承润滑失效。本发明意外发现，当使用上述特定量的脂肪酸锶盐作为稠化剂，加入聚脲、脂肪酸钙化合物，可以制备具有优秀稠度稳定性的润滑脂组合物。而且研究中发现，脂肪酸锶盐、脂肪酸钙盐与聚脲化合物复配比例至关重要，在上述比例下具有理想的效果。

优选地，所述脂肪酸锶为硬脂酸锶或十二羟基硬脂酸锶中的一种或两种。

优选地，所述聚脲为二聚脲。

优选地，所述二聚脲为芳香族聚脲、脂肪族聚脲和脂环族聚脲中的一种或多种。

进一步优选地，所述芳香族聚脲为苯胺与二异氰酸酯反应而得，所述脂肪族聚脲为十二胺与二异氰酸酯反应而得，所述脂环族聚脲为环已胺与二异氰酸酯反应而得。

优选地，所述脂肪酸钙为硬脂酸钙或十二羟基硬脂酸钙中的一种或两种。

优选地，所述润滑脂组合物中还包括基础油。

进一步优选地，所述基础油为矿物油或合成油中的一种或几种。

优选地，所述润滑脂组合物中还包括添加剂，所述添加剂包括抗氧剂、腐蚀抑制剂、抗磨剂中的一种或几种，所述添加剂的总含量为润滑脂总质量的1～3wt％。

根据本发明的实施例，本发明所述的润滑脂包括基础油、二聚脲、脂肪酸钙、脂肪酸锶和添加剂。

根据本发明的实施例，本发明所述的润滑脂包括基础油80～85wt％、二聚脲3～6wt％、脂肪酸锶6～11wt％、脂肪酸钙1～5wt％和添加剂1～3wt％。

根据本发明的实施例，在实际应用的过程中效果较好的润滑脂配方包括基础油80～85wt％，二聚脲4～6wt％，脂肪酸锶7～11wt％、脂肪酸钙1～3wt％，添加剂1～2wt％。

根据本发明的实施例，在实际应用的过程中效果较好的润滑脂配方为：矿物油80wt％，脂肪族二聚脲3wt％，芳香族二聚脲3wt％，硬脂酸钙1wt％，硬脂酸锶11wt％，二苯胺1wt％，二烷基二硫代磷酸锌1wt％；

或合成油85wt％，脂环族二聚脲4wt％，十二羟基硬脂酸钙1wt％，硬脂酸锶8wt％，二苯胺1wt％，二壬基萘磺酸钡1wt％；

或矿物油81wt％，芳香族二聚脲6wt％，脂环族二聚脲1wt％，硬脂酸钙3wt％，硬脂酸锶7wt％，二烷基二硫代磷酸锌1wt％，二壬基萘磺酸钡1wt％。

在一些实施例，本发明所述脂肪酸锶和聚脲并不是直接添加到基础油中，而是制备的过程中加入原料后反应制得，如脂肪酸锶由脂肪酸与氢氧化锶反应而成，聚脲由有机胺和异氰酸酯反应制得。

本发明还保护本发明所述润滑脂组合物的制备方法，包括：

a)在反应釜中投入相应比例的脂肪酸、氢氧化锶、水、基础油，升高温度至100℃～110℃，恒温40min冷却至60℃～70℃；

b)在反应釜中投入有机胺和异氰酸酯，升高温度至120℃～140℃，恒温2～5min，添加脂肪酸钙，搅拌30～40min；

c)将步骤(b)中得到的冷却后混合物，添加抗氧剂、腐蚀抑制剂和防锈剂，搅拌30～40min，进行研磨、脱气即得最终的润滑脂产物。

优选地，所述脂肪酸为硬脂酸或十二羟基硬脂酸中的一种或两种。

优选地，所述异氰酸酯为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯或2，4-甲苯基二异氰酸中的一种或两种，和/或，所述有机胺为脂肪胺、脂环胺或芳香胺中一种或多种。

本发明具有如下有益效果：

1)脂肪酸金属盐是通过分子间作用力稠化基础油，高温下对油的束缚作用降低，润滑脂稠化开始软化。而聚脲增稠剂依靠氢键缔合，高温下会促进稠化剂对油束缚作用增强。借助聚脲该点优势，开展脂肪酸锶盐、脂肪酸钙盐与聚脲化合物三者复合技术研究，可保证润滑脂100℃～140℃温度段下的稠度稳定性。

2)本发明的润滑脂还具有优异的机械安定性。脂肪酸金属锶盐、脂肪酸金属钙盐稠化剂纤维容易造成剪切变软，而引入聚脲稠化剂纤维，实现三者纤维层面交联，提高润滑脂纤维耐剪切能力，进一步提高润滑脂剪切下稠度保持能力。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。本发明中，所用原料、仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。本发明中所用的原料均可在国内产品市场方便买到。

实施例中涉及的矿物油为MVI 500，购自荆门石化总厂。

实施例中涉及的合成油为PAO6，购自美孚。

实施例1-8润滑脂组合物配方见下表1，制备方法如下：

(a)在反应釜中投入相应比例的脂肪酸、氢氧化锶、水、润滑基础油，升高温度至100℃～110℃，恒温40min冷却至60℃～70℃；

(b)在反应釜中投入有机胺和异氰酸酯，升高温度至120℃～140℃，恒温2～5min，添加脂肪酸钙，搅拌30～40min；

(c)将步骤(b)中得到的冷却后混合物，添加抗氧剂、腐蚀抑制剂和防锈剂，搅拌30～40min，进行研磨、脱气即得最终的润滑脂产物。

在实际操作的过程中，可根据所选择的脂肪酸、有机胺、异氰酸酯等原料种类的不同而在上述加热温度和时间范围内调整具体的加热温度和时间，这对于本领域技术人员是容易实现的。

实施例中的脂肪族二聚脲由十二胺与二异氰酸酯反应而得反应制得，脂环族二聚脲由环已胺与二异氰酸酯反应而得反应制得，芳香族二聚脲由苯胺与二异氰酸酯反应而得反应制得。

对比例1

本对比例改变了脂肪酸钙盐、脂肪酸锶盐与聚脲化合物的相对用量，与实验例1相比，区别仅在于，聚脲化合物的含量提高至8wt％。具体见表1。

对比例2

本对比例改变了脂肪酸钙盐、脂肪酸锶盐与聚脲化合物的相对用量，与实验例5相比，区别仅在于，聚脲化合物为2.0wt％，脂肪酸锶为13.0wt％。具体见表1。

实施例和对比例提供的润滑脂组合物的具体配比如下表1所示，润滑脂制备装置：试验室4L搅拌釜。

表1(质量百分比，wt％)

选择100℃、120℃和140℃不同温度下润滑脂高温烘烤4小时，测试润滑脂锥入度，锥入度变化小，润滑脂高温下稠度稳定性好。同时采用10万次剪切测试仪，测试润滑脂前后锥入度变化，锥入度变化小，润滑脂机械剪切下稠度保持能力好。

依据国家标准GB/T 269润滑脂锥入度测定方法，测试润滑脂不同温度下锥入度，以及10

表2

通过对比，可知实施例4～实施例6，润滑脂在100℃、120℃、140℃三者之间锥入度差值最小，高温稠度稳定性好，且实施例5机械安定性最好，十万次剪切后锥入度变化最小。而对比例1、对比例2高温下润滑脂锥入度相差大，且对比例2十万次剪切后锥入度变化大。

选取市面上通用聚脲润滑脂A、通用钙基润滑脂B两款，对其进行性能对比，测试数据如表3所示。

表3

与通用钙基润滑脂、通用聚脲润滑脂相比，本发明的润滑脂组合物具有100～140℃高温稠度保持能力更稳定，可避免润滑脂高温变软而流失，同时该润滑脂组合物机械安定性进一步提升。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。