專利名稱：一種高性能復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潤滑脂及其制備方法，尤其是一種符合磺酸鈣基潤滑脂及其制備方法，屬于化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂是一類高溫多效潤滑脂，該潤滑脂不加任何添加劑就具有優(yōu)異的極壓抗磨性能、抗水性能、抗鹽霧性能、防腐蝕和防銹性，同時還具有優(yōu)良的高低溫性能，機械安定性，膠體安定性和氧化安定性，被稱為“新一代高效潤滑脂”。20世紀(jì)50年代，國外就開始用磺酸鈣作為稠化劑制備潤滑脂，但是由于其稠化能力低，油溶性牛頓體磺酸鈣溶液稠化能力很小，所以未能得到有效推廣。70年代以后，人們通過對磺酸鈣的改進，并進一步與脂肪酸和硼酸鹽等復(fù)合制備高堿性的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，逐漸克服了原來產(chǎn)品 的特點，在性能上有了很大的改進，并有一些高堿性復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的專利技術(shù)發(fā)表，如 US4597800, US4834584, US5126062, US5308514, US5338467。其中，US4597800 中制備的潤滑脂盡管在耐高溫性、剪切安定性等方面表現(xiàn)突出，但其缺點是稠化劑含量高，導(dǎo)致低溫泵送性差，妨礙了該脂的大范圍工業(yè)應(yīng)用；US4834584，US5126062和US5308514都提出了采用總堿值為400 mgKOH/g的磺酸鈣來制備高堿性復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，但它們制備出的潤滑脂使用壽命比較短；而US5338467采用醇類、醚類，轉(zhuǎn)化完后，轉(zhuǎn)化劑直接排放到大氣中，造成環(huán)境污染，而且存在轉(zhuǎn)化不徹底，轉(zhuǎn)化工藝不穩(wěn)定等問題。90年代復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂正式投入市場以來，其應(yīng)用領(lǐng)域已擴展到鋼鐵、冶金、紙漿、淡水和海水運輸、鐵路、發(fā)電、汽車生產(chǎn)、建筑、食品機械等行業(yè)，引起了國內(nèi)外潤滑脂行業(yè)的廣泛關(guān)注，其產(chǎn)量在國外尤其是加拿大、美國以平均每年15%的速度增長。但在國內(nèi)復(fù)合磺酸鈣基脂的工業(yè)應(yīng)用尚處于起步階段，雖有個別廠家形成了小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，卻還未作為一大類產(chǎn)品在工業(yè)上廣泛應(yīng)用推廣，很多較為苛刻的潤滑工況場合，還依賴進口磺酸鈣基潤滑脂。申請人了解后發(fā)現(xiàn)國內(nèi)雖有技術(shù)文獻描述這類潤滑脂的制備方法，如CN1718700A，CN1414076,CN1872968A，CN101153239A,但也存在一定的缺陷，其中，CN1718700A為了降低制備成本，采用堿值為300 mgKOH/g的合成磺酸鈣，用量更高，成本也相應(yīng)提高了 ；而CN1414076A的制備工藝中含有有機脲化合物，通過在高堿性復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂中加入有機脲化合物來提高產(chǎn)品性能，生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，工藝控制點多，生產(chǎn)時間長，且原料有毒。CN1872968A中采用堿值為250-320mgK0H/g的磺酸鈣作為復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的主要原料，且用量高達60%(重量百分?jǐn)?shù))，而隨著總堿值大于380mgK0H/g的超高堿性磺酸鈣低成本上市，研制更佳性能的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂已是勢在必行。盡管CN101153239A中采用了超高堿值(TBN400)的磺酸鈣，但成本仍然較高，產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性較差，使用壽命較短。此外，還有一些專利，如CN101935578A提供的技術(shù)方案存在轉(zhuǎn)化不徹底，且轉(zhuǎn)化穩(wěn)定性較差；CN102268323A提供的制備工藝不能保證CaCO3在脂中充分分散，制備的脂滴點偏低，且軸承流失較大；CN101824357A則不能有效解決復(fù)合磺酸鈣及潤滑脂表面硬化的問題。這些專利中均采用硼酸作為無機酸，不僅軸承漏失量較大，存在轉(zhuǎn)化不徹底及轉(zhuǎn)化穩(wěn)定性差，對工藝控制要求比較聞等缺點，而且成本較聞。復(fù)合磺酸鈣基脂的稠化劑體系主要以非牛頓體高堿性磺酸鈣，其中碳酸鈣以方解石晶型的形式存在，對磺酸鈣基脂的性能起著決定性的作用。如果碳酸鈣的含量不足或其中的碳酸鈣從無定型沒有完全轉(zhuǎn)化為方解石晶型，則潤滑脂會偏軟，高溫性能不佳，潤滑脂的燒結(jié)負荷偏低。因此，制備復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的關(guān)鍵是牛頓體高堿性磺酸鈣的轉(zhuǎn)化，如何使高堿性磺酸鈣轉(zhuǎn)化更完全，減少高堿性磺酸鈣的用量，從而有效降低成本和提高產(chǎn)品性能，成為這一領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的技術(shù)焦點。 此外，好的復(fù)合配方和制備工藝對相轉(zhuǎn)變后的磺酸鈣潤滑脂具有非常有益的補充作用，但這些都是現(xiàn)有技術(shù)所欠缺的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出的一種高性能復(fù)合磺酸鈣基潤滑月旨，具有高滴點，良好的防銹和防腐蝕性，極壓抗磨性和優(yōu)良的機械安定性，且長期放置不硬化，使用壽命長的特點。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決技術(shù)問題一種復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，包括以下按重量百分?jǐn)?shù)計的原料
基礎(chǔ)油23. 5-35. 5%
高堿性磺酸鈣 32. 0-45. 4%
碳酸鈣5-15%
烷基苯磺酸I. 1-1. 5%
異丙醇2. 5-3. 5%
水3-6%
氫氧化鈣I. 9-2. 7%
12-羥基硬脂酸 2-4%
無機酸I. 75-2. 25%
增粘劑0. 5-3. 5%
抗氧劑0. 1-5%。其中，所述基礎(chǔ)油為礦物油、合成油中的至少一種，40 0C的運動粘度為60_1500mm2/s。所述高堿性磺酸鈣是堿值為380-500mgK0H/g的高堿性石油磺酸鈣或高堿性合成磺酸鈣。所述碳酸鈣的最大粒徑為20 U m,碳酸鈣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0. 05%。所述烷基苯磺酸為C10-C18的直鏈烷基苯磺酸中的一種。所述無機酸為磷酸、硫酸或硝酸中的一種。所述增粘劑為聚異丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯-異戊二烯中的一種。所述抗氧劑為二苯胺或苯基-a -萘胺。本發(fā)明采用上述原料制備復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，制備方法包括以下步驟
步驟一、將基礎(chǔ)油、高堿性磺酸鈣和碳酸鈣置于反應(yīng)釜中，加熱至60-90°C ；
步驟二、將異丙醇、水和烷基苯磺酸加入到上述混合物中，再加熱至100-11(TC，并保持在該溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)30-90min，至形成凝膠；步驟三、形成凝膠時,加入氫氧化I丐,升溫至115-120°C,然后以3kg/min-10kg/min的速度加入12-輕基硬脂酸,反應(yīng)15-30min后,再以2kg/min_6kg/min的速度加入無機酸,反應(yīng) 15-30min ；
步驟四、待上述反應(yīng)完成后，將溫度升至125-150°C，加入增粘劑，繼續(xù)將反應(yīng)體體系溫度升至160-180°C，高溫?zé)捴?0-90min ；
步驟五、將反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至80-90°C,加入抗氧劑,并混合研磨45-60min,經(jīng)過濾、脫氣后得成品。
本發(fā)明的制備方法還可以選擇在所述步驟三中，加入12-羥基硬脂酸之前，向反應(yīng)體系中加入0. 15-0. 40%的冰醋酸，并攪拌反應(yīng)15-30min。加入冰醋酸的作用是為了進一步提高轉(zhuǎn)化效率，使轉(zhuǎn)化更徹底。采用上述原料及方法制備所得的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂具有以下優(yōu)點
1.具有優(yōu)良的耐高溫性、良好的機械安定性和優(yōu)異的極壓抗磨性，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使用壽命長的特點；
2.在傳統(tǒng)的車輪軸承試驗中，本發(fā)明的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的軸承漏失量小于3%，明顯低于采用硼酸鈣修飾的高堿性磺酸鈣基脂的軸承漏失量(8%)；
3.在復(fù)配技術(shù)中采用烷基苯磺酸與無機酸共同改進復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的技術(shù)，大大提升了牛頓體高堿性磺酸鈣轉(zhuǎn)化成非牛頓體磺酸鈣的效率，并且轉(zhuǎn)化較為徹底，解決了復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的表面硬化問題。
具體實施例方式下述實施例中的所用高堿性磺酸鈣來源于遼寧錦州某石油添加劑公司，其它原料如無特殊說明，均為市場所購常規(guī)原料。實施例一
本實施例將原料按以下步驟制備復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂
步驟一、將32. 08%的150BS基礎(chǔ)油、38. 25%的380TBN石油磺酸鈣和10. 5%碳酸鈣置于帶有蒸汽夾套、雙動槳葉的開口反應(yīng)釜中混合，加熱至75°C ；
步驟二、將2. 58%的異丙醇、3. 52%的水和I. 25%的十六烷基苯磺酸加入到上述混合物中，再加熱到102°C，并保持在該溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)45min，至形成凝膠；
步驟三、形成凝膠時，加入2. 5%的氫氧化鈣，并升溫至115°C，然后以4kg/min的速度加A I. 85%的12-羥基硬脂酸，攪拌反應(yīng)15min后，再以3kg/min加入2. 15%的硫酸，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min ；
步驟四、將反應(yīng)體系的溫度升至126°C，加入3. 12%聚異丁烯，繼續(xù)將反應(yīng)體體系溫度升至175°C，高溫?zé)捴?0min ；
步驟五、將反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至85°C，加入2. 2%的二苯胺，并混合研磨60min，經(jīng)過濾、脫氣后得成品。制備所得成品的理化性能分析結(jié)果見表I。實施例二
本實施例將原料按以下步驟制備復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂
步驟一、將30. 71%的中間基基礎(chǔ)油、41. 44%的400TBN合成磺酸鈣和7. 89%碳酸鈣置于帶有蒸汽夾套、雙動槳葉的開口反應(yīng)釜中混合，加熱至66°C ；
步驟二、將3. 16%的異丙醇、4. 74%的水和I. 3%的十二烷基苯磺酸加入到上述混合物中，再加熱到107°C，并保持在該溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)60min，至形成凝膠；
步驟三、形成凝膠時，加入2. 29%的氫氧化鈣，并升溫至116°C，將0. 31%的冰醋酸加入到反應(yīng)體系中，并反應(yīng)20min，然后以6kg/min加入2. 96%的12-羥基硬脂酸，攪拌反應(yīng)20min后,再以2kg/min的速度加入I. 97%的磷酸,繼續(xù)攪拌反應(yīng)20min ； 步驟四、將反應(yīng)體系的溫度升至130°C，加入I. 26%聚苯乙烯-異丁二烯聚合物，繼續(xù)將反應(yīng)體體系溫度升至163°C，高溫?zé)捴?5min ；
步驟五、將反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至90°C，加入I. 97%的苯基-a-萘胺，并混合研磨60min,經(jīng)過濾、脫氣后得成品。制備所得成品的理化性能分析結(jié)果見表I。實施例三
本實施例將原料按以下步驟制備復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂
步驟一、將31. 46%的聚a -烯烴、32. 86%的400TBN合成磺酸鈣和12. 28%碳酸鈣置于帶有蒸汽夾套、雙動槳葉的開口反應(yīng)釜中混合，加熱至85°C ；
步驟二、將3. 43%的異丙醇、5. 21%的水和I. 42%的十八烷基苯磺酸加入到上述混合物中，再加熱到110°C，并保持在該溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)90min，至形成凝膠；
步驟三、形成凝膠時，加入I. 98%的氫氧化鈣，并升溫至120°C，將0. 18%的冰醋酸加入到反應(yīng)體系中，并反應(yīng)25min，然后以8kg/min的速度加入3. 32%的12-羥基硬脂酸，攪拌反應(yīng)20min后，再以5kg/min的速度加入2. 13%的硝酸，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min ；
步驟四、將反應(yīng)體系的溫度升至145°C，加入2. 48%聚甲基丙烯酸甲酯，繼續(xù)將反應(yīng)體體系溫度升至180°C，高溫?zé)捴?0min ；
步驟五、將反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至88 °C，加入3. 25%的苯基-a-萘胺，并混合研磨45min,經(jīng)過濾、脫氣后得成品。制備所得成品的理化性能分析結(jié)果見表I。表I各實施例潤滑脂的理化性能檢驗數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，包括以下按重量百分?jǐn)?shù)計的原料基礎(chǔ)油23. 5-35. 5%高堿性磺酸鈣 32. 0-45. 4%碳酸鈣5-15%烷基苯磺酸I. 1-1. 5%異丙醇2. 5-3. 5%水3-6%氫氧化鈣I. 9-2. 7%12-羥基硬脂酸 2-4%無機酸I. 75-2. 25%增粘劑O. 5-3. 5%抗氧劑O. 1-5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，其特征在于所述基礎(chǔ)油為礦物油、合成油中至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，其特征在于所述高堿性磺酸鈣是堿值為380-500mgK0H/g的高堿性石油磺酸鈣或高堿性合成磺酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，其特征在于所述碳酸鈣的最大粒徑為20 μ m,碳酸I丐中石英的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于O. 05%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，其特征在于所述烷基苯磺酸為C10-C18的直鏈烷基苯磺酸中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，其特征在于所述無機酸為磷酸、硫酸或硝酸中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，其特征在于所述增粘劑為聚異丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯-異戊二烯中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂，其特征在于所述抗氧劑為二苯胺或苯基-α -萘胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的制備方法，包括以下步驟步驟一、將基礎(chǔ)油、高堿性磺酸鈣和碳酸鈣置于反應(yīng)釜中，加熱至60-90°C ；步驟二、將異丙醇、水和烷基苯磺酸加入到上述混合物中，再加熱至100-11(TC，并保持在該溫度下持續(xù)攪拌反應(yīng)30-90min，至形成凝膠；步驟三、形成凝膠時,加入氫氧化I丐,升溫至115-12(TC,然后以3kg/min-10kg/min的速度加入12-輕基硬脂酸,反應(yīng)15-30min后,再以2kg/min_6kg/min的速度加入無機酸,反應(yīng) 15-30min ；步驟四、待上述反應(yīng)完成后，將溫度升至125-150°C，加入增粘劑，繼續(xù)將溫度升至160-180°C，高溫?zé)捴?60-90min ；步驟五、將反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至80-90°C,加入抗氧劑,并混合研磨45-60min,經(jīng)過濾、脫氣后得成品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述高性能復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的制備方法，其特征在于所述步驟三中，在加入12-羥基硬脂酸之前，加入O. 15-0. 40%的冰醋酸，并攪拌反應(yīng)15-30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種潤滑脂及其制備方法，尤其是一種復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂及其制備方法，屬于化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的配方包括以下按重量百分?jǐn)?shù)計的原料基礎(chǔ)油23.5-35.5%。高堿性磺酸鈣32.0-45.4%，碳酸鈣5-15%，烷基苯磺酸1.1-1.5%，異丙醇2.5-3.5%，水3-6%，氫氧化鈣1.9-2.7%，12-羥基硬脂酸2-4%，無機酸1.75-2.25%，增粘劑0.5-3.5%，抗氧劑0.1-5%。其有益效果是具有高滴點，良好的防銹和防腐蝕性，極壓抗磨性和優(yōu)良的機械安定性，且長期放置不硬化，使用壽命長的特點。
文檔編號C10M177/00GK102634400SQ20121009535
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者石俊峰 申請人:石俊峰