一种汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑脂技术领域，尤其涉及一种汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂及其制备方法。

背景技术

市面上的汽车轮毂润滑脂多采用十二羟基硬脂酸以及二元有机酸与氢氧化锂或氢氧化钙反应，生成共结晶的复合锂皂或复合锂钙皂稠化剂制备而成，由于氢氧化钙溶解性差不容易与脂肪酸发生反应，二元碱结构脂肪链长，生成的脂肪酸钙皂如果含量太高不易与脂肪酸锂皂形成共结晶，成脂性能差，滴点偏低，因此传统复合锂或复合锂钙基润滑脂中钙复合皂组分比例一般不超过稠化剂总量的30％，氢氧化锂用量大，成本高。

传统制备复合锂或复合锂钙基汽车轮毂润滑脂有常压开口釜制备工艺和压力皂化工艺两种，这两种制备方式存在的问题有几方面：(1)常压釜多采用双向搅拌或行星搅拌进行混合，在皂化反应阶段随着皂的生成，粘稠度随之增大，容易形成搅拌盲区，物料分散不充分，传热传质不均匀，测温控温不准确，导致酸碱化学反应不可控；(2)常压釜一般采用氢氧化锂水溶液或油剂悬浮液，通过缓慢滴加方式加入釜中，该方法需要用大量水溶解碱，且需要在反应过程中脱除水份，过程反应时间长，能耗较高；(3)压力皂化方法采用一次性投料，水用量小，反应时间虽然大大缩短，但形成的复合锂皂共结晶结构不如常压釜稳定，润滑脂滴点偏低，且油品容易氧化，外观色深；(4)为了克服滴点低以及传热传质不充分引起反应不完全问题，往往采用二元酸：十二羟基硬脂酸摩尔比更高的方案，二元酸稠化能力要明显弱于十二羟基硬脂酸，造成氢氧化锂使用量增加，皂份提高，成本明显增加。

中国专利公开号为CN104560313B的专利公开了一种复合锂-钙基润滑脂及其制备方法。该专利制作的油脂虽然效果较好，但是生产效率低、能耗高、生产成本较高，不能满足实际生产需求。目前尚未见到钙皂摩尔比例大于50％的低成本汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂的专利，因此发明一种生产效率高、能耗低、生产成本低的复合钙-锂基润滑脂具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中的复合锂基或复合锂钙基润滑脂存在的反应效率低、能耗高、生产成本高的缺陷，提出一种汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂及其制备方法，该复合钙-锂基润滑脂具有良好的耐高温性、极压抗磨性、防锈性、抗水性、抗甩脱性能，可以在冲击负荷的苛刻工况设备中使用；该方法生产效率高、能耗低、氢氧化锂用量少。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂，其组份比例按重量份数计如下：71-

80份基础油、15-20份稠化剂、0.2-0.6份反应促进剂、3-5份水、0.2-1份抗氧化添加剂、8-10份极压抗磨剂、1-3份防锈剂、1-2份结构改进剂、2-5份高分子聚合物；所述稠化剂为通过脂肪酸与碱反应生成，所述脂肪酸为高分子酸和低分子酸的混合酸。

可选地，所述基础油为矿物油、聚α-烯烃合成油、酯类基础油中的至少一种；所述基础油在40℃时运动粘度范围为150～460mm

可选地，所述高分子酸为十二羟基硬脂酸、硬脂酸、妥尔油酸中的至少一种；所述低分子酸为己二酸、壬二酸、癸二酸、十二碳二酸中的至少一种，所述高分子酸和低分子酸其摩尔比为1:0.3～1:0.5。

可选地，所述碱由纯度大于95％、粒径50～80nm的氢氧化钙和锂含量大于56.3％的单水氢氧化锂组成，所述氢氧化钙和单水氢氧化锂摩尔比为1:0.4～1:1。

可选地，所述反应促进剂为高碱值复合磺酸镁盐、高碱值复合磺酸钠盐、高碱值复合磺酸钙盐、十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉、妥尔油基羟乙基咪唑啉中的至少一种。

可选地，所述抗氧化添加剂为芳基胺类化合物和/或烷基酚类化合物中的至少一种。

可选地，所述极压抗磨剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼盐、二烷基二硫代氨基甲酸锑盐、二烷基二硫代磷酸锌、硫代磷酸三苯酯、磷酸酯铵盐、环烷酸铅、硫化脂肪酸酯中的至少一种。

可选地，所述防锈添加剂为：苯并三氮唑及其衍生物类、噻二唑及其衍生物类、二壬基萘磺酸钡、石油磺酸钡、氧化石蜡及羊毛脂钙皂或镁皂、十二烯基丁二酸酐的一种或两种以上混合物。

可选地，所述结构改进剂为烯基硼酸酰胺类化合物。

可选地，所述高分子聚合物为萜烯树脂、氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物、乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸酯中的至少一种。

本发明还提供了上述汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比将1/2～2/3配方量的基础油、1/2配方量的抗氧化添加剂、反应促进剂混合，升温至82-88℃；

(2)将配方量氢氧化钙、单水氢氧化锂与水混合形成均匀乳液，加入步骤(1)所得混合物中，在82-88℃进行混合形成均匀乳化液。

(3)加入高分子酸升温至90～95℃，搅拌混合至其融化并形成最初的油脂皂化反应物，反应5-10分钟后，加入二元酸维持温度在90℃-95℃，反应30-45分钟，然后升温至最高炼制温度175℃-185℃，保持10分钟后开始冷却，冷却至150℃-160℃时加入剩余基础油，继续冷却至80℃后，根据需要加入少量调规油，调整锥入度至合适范围得到基础脂；

(4)在步骤(3)得到的基础脂中依次加入结构改进剂、高分子聚合物、剩余配方量抗氧化添加剂、极压抗磨剂、防锈添加剂，混合后通过均质机或三辊研磨机均质，过滤后得到复合钙-锂基润滑脂。

本发明还提供了上述汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂或上述的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂的制备方法制备得到的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂在冲击负荷的苛刻工况设备中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过在反应初期加入高碱值磺酸盐或咪唑啉衍生物类反应促进剂来改善参与反应物质的乳化分散状态，提高酸碱接触面积，增强反应物活化能，激发十二羟基硬脂酸、二元酸与氢氧化钙、氢氧化锂的反应活性，促使皂化反应能够在瞬间快速完成，提高了生产效率，降低能耗，同时脂肪酸和碱的快速反应有利于共结晶形成的更充分，能够用更低的稠化剂制备性能优异的复合钙-锂基润滑脂。

(2)本发明与已有的专利技术相比，钙复合皂比例超过50％以上，仅使用极少量的氢氧化锂，不仅在原材料选择上易得，成本极低，且性能上各项指标达到或超过了国内外同类产品。

(3)本发明与已有的专利技术相比，颠覆了传统指标方法中的酸碱加入顺序，采用先加碱后加入酸的方法，不仅提高了反应速率，还改善了产品外观更加光洁透亮。

(4)本发明的另一个特殊之处在于，最高炼制温度控制在175℃-185℃，如果炼制温度过高，复合钙-锂皂共结晶会收到破坏，从而影响产品性能。

(5)本发明的高碱值磺酸盐、咪唑啉衍生物还能够为复合钙-锂基润滑脂提供良好的减磨、防锈性能，再辅以极压抗磨剂、抗氧剂、结构改进剂以及高分子聚合物等功能添加剂，使得该润滑脂能够满足苛刻工况条件下的设备润滑。

(6)本发明制备方法生产效率高、能耗低、氢氧化锂用量少，有效的解决了当前汽车轮毂用复合锂基润滑脂遇到的氢氧化锂价格飞涨、生产设备传热传质效果差、生产效率低下等问题。

附图说明

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要的使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂，包括以下步骤：

(1)按配方量将200克150BS基础油、300克500SN基础油加入到带有加热和搅拌功能的反应釜中，再加入1克丁基辛基二苯胺、2克TBN400高碱值磺酸钠，搅拌混合15分钟，将14.2克单水氢氧化锂、15.4克95％纯度的氢氧化钙，用30克水润湿搅拌成均匀乳液一并加入反应釜中，升温至90℃后，加入100克十二羟基硬脂酸，搅拌混合至其融化并形成最初的油脂皂化反应物，反应5-10分钟后升温至95℃，加入31.4克壬二酸维持温度在90℃-95℃，反应30-45分钟，然后升温至最高炼制温度175℃-185℃，保持10分钟后开始冷却，冷却至150℃-160℃时加入200克500SN基础油，继续冷却至80后℃，根据需要加入0～50克500SN基础油调规，调整锥入度至220～250(1/10mm)范围得到基础脂。

(2)在步骤(1)中得到的基础脂中依次加入10克十二烯基硼酸酰胺、20克氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物、1克丁基辛基二苯胺、10克二烷基二硫代氨基甲酸钼、30克硫代磷酸三苯酯、30克二烷基二硫代磷酸锌、10克硫化脂肪酸酯、5克甲基苯三唑、5克二壬基萘磺酸钡，混合后通过均化器均化或研磨机研磨，过滤后得到汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂。

实施例2

本发明实施例提供一种汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂，包括以下步骤：

(1)按配方量将400克500SN基础油、160克PAO8聚α烯烃合成基础油加入到带有加热和搅拌功能的反应釜中，再加入4克丁基辛基二苯胺、5克TBN400高碱值磺酸镁，搅拌混合15分钟，将14.2克单水氢氧化锂、15.4克95％纯度的氢氧化钙，用20克水润湿搅拌成均匀乳液一并加入反应釜中，升温至90℃后，加入120克十二羟基硬脂酸，搅拌混合至其融化并形成最初的油脂皂化反应物，反应5-10分钟后升温至95℃，加入22.6克壬二酸维持温度在90℃-95℃，反应30-45分钟，然后升温至最高炼制温度175℃-185℃，保持10分钟后开始冷却，冷却至150℃-160℃时加入200克150BS基础油，继续冷却至80后℃，根据需要加入0～50克150BS基础油调规，调整锥入度至220～250(1/10mm)范围得到基础脂。

(2)在步骤(1)中得到的基础脂中依次加入15克十二烯基硼酸酰胺、10克萜烯树脂、30克聚甲基丙烯酸酯、4克2,4二甲基-6-苯乙烯苯酚、20克二烷基二硫代氨基甲酸锑、30克二烷基二硫代磷酸锌、20克磷酸酯铵盐、20克硫化脂肪酸酯、10克二巯基噻二唑、5克氧化石蜡、5克十二烯基丁二酸酐，混合后通过均化器均化或研磨机研磨，过滤后得到汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂。

实施例3

本发明实施例提供一种汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂，包括以下步骤：

(1)按配方量将350克650N基础油、150克三羟甲基丙烷合成酯基础油加入到带有加热和搅拌功能的反应釜中，再加入5克丁基辛基二苯胺、6克TBN400高碱值磺酸钠，搅拌混合15分钟，将10克单水氢氧化锂、38.9克95％纯度的氢氧化钙，用50克水润湿搅拌成均匀乳液一并加入反应釜中，升温至90℃后，加入120克十二羟基硬脂酸，搅拌混合至其融化并形成最初的油脂皂化反应物，反应5-10分钟后升温至95℃，加入32.3克癸二酸维持温度在90℃-95℃，反应30-45分钟，然后升温至最高炼制温度175℃-185℃，保持10分钟后开始冷却，冷却至150℃-160℃时加入150克500SN基础油，继续冷却至80后℃，根据需要加入0～50克150BS基础油调规，调整锥入度至220～250(1/10mm)范围得到基础脂。

(2)在步骤(1)中得到的基础脂中依次加入20克十二烯基硼酸酰胺、50克乙丙橡胶、5克液态烷基酚抗氧剂、20克二烷基二硫代磷酸锌、20克二烷基二硫代氨基甲酸钼、20克硫代磷酸三苯酯、40克环烷酸铅、15克二巯基噻二唑、5克石油磺酸钡、10克羊毛脂钙皂，混合后通过均化器均化或研磨机研磨，过滤后得到汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂。

对比例

本发明对比例制作步骤：反应釜中加入100克十二羟基硬脂酸、400克环烷基减三线基础油升温至85℃，待十二羟基硬脂酸完全溶解后，加入含有4.4克氢氧化钙的石灰乳液和4克十六烷基三甲基溴化铵，搅拌升温至98℃，恒温反应1小时。然后将25克癸二酸和5克硼酸投入釜中，充分搅拌10分钟后，升温至123℃，缓慢滴加加入含有27克单水氢氧化锂的10％水溶液，皂化反应3小时，过程中需适当补充水。皂化完毕后升温至162℃进行脱水复合，脱水完全后，缓慢加入274克环烷基减三线基础油稀释并继续升温，逐渐升温至222℃进行高温炼制，充分搅拌10分钟，加入224克环烷基减三线基础油冷却，降温至120℃以下加入添加剂：二苯胺1克、石油磺酸钡1.6克、苯并三氮唑1克、二烷基二硫代氨基甲酸锑8克，通过研磨机研磨后得到复合锂钙基润滑脂。

检测例

将各实施例所制得的复合钙-锂基润滑脂和对比例复合锂钙基润滑脂进行相关性能测试，具体测试结果如下表1所示。

由表1可得出以下结论：

(1)采用本发明所述的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂的制备方法制备得到的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂具有较高皂含量，稠度等级更大，更加有利于汽车轮毂中的保持性，不易变稀和甩脱；

(2)采用本发明所述的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂的制备方法制备得到的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂与传统方法相比，吨脂单水氢氧化锂用量更低，在氢氧化锂价格暴涨的市场背景下，对于降低成本具有十分重要的意义；

(3)采用本发明所述的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂的制备方法制备得到的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂与传统方法相比，其皂含量更高，皂含量越高剪切稳定性越好，有利于汽车轮毂轴承长周期的运转要求；

(4)采用本发明所述的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂的制备方法制备得到的汽车轮毂用复合钙-锂基润滑脂与传统方法相比，其极压抗磨性更好、高温轴承寿命更长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。