一種複合磺酸鈣潤滑脂及其製備方法

2024-01-28 06:48:15

專利名稱：：一種複合磺酸鈣潤滑脂及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及的是一種超高鹼值複合磺酸鈣潤滑脂及其製備方法，確切地說，是一種低成本高性能的複合磺酸鈣潤滑脂及其製備方法。
背景技術：
：20世紀80年代中期，以RonMuir等(U.S.Patent4560489，Dec24,1985)研製的用硼酸改進的超高鹼性複合磺酸鈣潤滑脂專利技術為代表，將非牛頓體磺酸鈣進一步與脂肪酸、硼酸鈣複合製成超高鹼性複合磺酸鈣潤滑脂，其組成和性能與以前的複合磺酸鈣基脂有很大的不同，不但克服了低溫泵送性差和老化硬化的缺點，而且具有優異的高低溫性能、機械安定性、膠體安定性、氧化安定性、抗水性、防腐性和防鏽抗磨性。80年代中期複合磺酸鈣基脂正式投入市場以來，其應用領域已擴展到鋼鐵、冶金、紙漿、航運、發電、汽車、建築、食品機械(環保型產品)等行業，引起國內外潤滑脂行業的廣泛關注。此後國外不斷有超高鹼性複合磺酸鈣潤滑脂的專利技術發表，如US4597880，US4824584，US5126062，US5308514，US5338467。在國內複合磺酸鈣基脂的工業應用尚處於起步階段，雖有個別廠家形成小規模工業生產，卻尚未作為一大類產品在工業上廣泛推廣應用。目前，國內有影響力的潤滑脂生產廠家都把該種潤滑脂做為重點研究對象。國內雖有技術文獻描述這類潤滑脂的製備方法，如CN1718700A，CN1414076A，CN101153239A，但CN101153239A中採用超高鹼值(TBN400左右)，且用量達30-40%(重量百分數)，其餘雖為了降低成本，多採用高鹼值(TBN300左右)，但用量更高，成本仍然很高。複合磺酸鈣脂的稠化劑體系主要以非牛頓體高鹼值磺酸鈣，其中碳酸鈣以方解石晶型存在，對該脂性能起到決定性作用。如果這部分含量不足或其中的碳酸鈣從無定型沒有完全轉化為方解石晶型，則潤滑脂偏軟、高溫性能不佳或潤滑脂的燒結負荷PD偏低。因此生產複合磺酸鈣工藝的關鍵是牛頓體高鹼值磺酸鈣的轉化，如何使高鹼值磺酸鈣轉化更完全、減少高鹼值磺酸鈣的用量，從而有效地降低成本和提升產品性能，成為這一領域技術人員關注的技術焦點。
發明內容本發明的目的是提供一種高性能、低成本的複合磺酸鈣潤滑脂及其製備方法，該潤滑脂具有高滴點、不加添加劑具有良好的防鏽和抗腐蝕性，極壓抗磨性和良好的機械安定性、膠體安定性，且長期放置不硬化的特點。本發明是在現有的技術基礎上提供一種低成本高性能的超高鹼值複合磺酸鈣潤滑脂及其製備方法，採用本發明所述的方法製備複合磺酸鈣潤滑脂，它與已有的專利技術相比，用較少量的超高鹼值複合磺酸鈣量就可製備同樣稠度、性能優異的複合磺酸鈣潤滑脂，大大降低了成本。本發明的複合磺酸鈣潤滑脂的技術方案是(A)佔潤滑脂總重的50-80%的基礎油，優選50-65%的礦物油、合成油或它們的混合物，4(TC的運動粘度為60-1500腿7s;(B)佔潤滑脂總重的10-30%的超高鹼值合成磺酸鈣，其總鹼值為400mgKOH/g左右；(C)複合稠化劑為佔潤滑脂總重的0.5-5%的d2-C22的羥基脂肪酸、0.5-3%的硼酸，0.5-2%的氫氧化鈣；(D)佔潤滑脂總重0.5-4%的分散劑，同時也起到軟化劑的作用，分散劑(或軟化劑)優選甲基戊醇、甲基纖維素、垸基苯磺酸等中的至少一種；(E)轉化劑可採用市場易於採購的乙醇、乙酸或二者分別與水和C12-(:22的羥基脂肪酸的混合物，也可按照現有技術公開的其它轉化劑，如碳數為1-5的脂肪醇、脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、低分子醚、垸基胺等，優選上述化合物中的兩種或兩種以上的混合物為轉化劑。轉化劑使高鹼值合成磺酸鈣中的無定型碳酸鈣轉化成方解石晶型的碳酸鈣分散於基礎油中，並與醋酸、硼酸、C,2-C22的羥基脂肪酸和氫氧化f丐反應形成的鈣皂共同起到稠化作用，最終形成複合磺酸鈣潤滑脂。以醋酸做為主轉化劑的轉化機理如下formulaseeoriginaldocumentpage4反應過程中，生成的二氧化碳使體系中的無定形的碳酸鈣變為可溶性的碳酸輕朽，該物不穩定，受熱後重新析出，遇水迅速聚集成大顆粒的球形方解石結晶堆積體(2)分散劑的存在使上述聚集的球形方解石結晶堆積體迅速分散，使上述反應向正方向進行，因此使牛頓體高鹼值磺酸鈣轉化為非牛頓體高鹼值磺酸鈣更為充分，從而比已有的專利技術使用高鹼值磺酸鈣的量少，有效的降低產品成本。本發明提供的高鹼值複合磺酸鈣潤滑脂的可按以下方法製備(1)加入佔潤滑脂重量的20-50%的基礎油、佔潤滑脂重量百分比的10-30%的總鹼值為400mgK0H/g左右的超高鹼值合成磺酸鈣、佔潤滑脂重量百分比的1_5%的水、佔潤滑脂重量百分比0.5-4%的分散劑、佔潤滑脂重量百分比的0.5-1.8%的C12-C22的羥基脂肪酸和0.5-1%氫氧化鈣混合，攪拌，加熱升溫至60-95。C;(2)加入佔潤滑脂重量的0.5-2%的醋酸，攪拌，升溫，在85-105'C的溫度下恆溫0.5-1.5小時，使基礎油稠化成脂狀，用傅立葉變換紅外光譜儀測試，無定形碳酸鈣的特徵吸收峰862cm—'左右消失，在881-886cm—'位移處有方解石碳酸鈣的吸收峰；表明轉化完全；(3)加入餘量的基礎油；(4)加入餘量的氫氧化鈣(加水為氫氧化鈣的1-3倍)懸浮液、加入佔潤滑脂重量百分比的0.5-3%的硼酸(水量為硼酸的1-3倍)的水溶液，攪拌，升溫，在90-IOO'C保持30-45分鐘；(5)繼續升溫至10(TC，加入其餘量的C12-C22的羥基脂肪酸，攪拌，在100-105'C保持30-45分鐘；(6)升溫至160-210°C，高溫熔煉；(7)溫度降至100'C以下時進行均化、脫氣而成成品。本發明的突出優點是製備的高鹼值複合磺酸鈣除了具有其它高鹼值複合磺酸鈣潤滑脂專利文獻描述的高滴點、高溫下熱穩定性良好、抗水性好、防腐蝕性好、優良的極壓抗磨性能等優點外，僅用相對其他專利技術較少的高鹼值磺酸鈣就可做到同樣甚至更優性能和稠度的複合磺酸鈣潤滑脂。製備的複合磺酸鈣潤滑脂具有高滴點、不加添加劑具有良好的防鏽和抗腐蝕性，極壓抗磨性和良好的機械安定性、膠體安定性，且長期放置不硬化的特點。具體實施例方式下面將結合具體實例對本發明作詳細的介紹本發明所述的複合磺酸f丐潤滑脂由如下原料按配比構成(A)佔潤滑脂總重的50-80%的基礎油，該基礎油在4(TC的運動粘度為60-1500鵬7s;(B)佔潤滑脂總重的10-30%的超高鹼值合成磺酸鈣，其總鹼值為400mgK0H/g左右；(C)複合稠化劑，由為佔潤滑脂總重的0.5-5%的CfC22的羥基脂肪酸、0.5-3%的硼酸、0.5-2%的氫氧化鈣混合組成；(D)佔潤滑脂總重0.5-4%的分散劑；(E)轉化劑，採用市場易於採購的乙醇、乙酸或二者分別與水和d廠C22的羥基脂肪酸的混合物，或按照現有技術公開的公知轉化劑。本發明所述的基礎油是優選50-65%的礦物油、合成油或它們的混合物；所述的分散劑優選甲基戊醇、甲基纖維素、烷基苯磺酸中的至少一種；所述的轉化劑採用碳數為1-5的脂肪醇、脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、低分子醚、烷基胺，並優選上述化合物中的兩種或兩種以上的混合物為轉化劑。一種如上所述的複合磺酸鈣潤滑脂製備方法，該方法是(1)加入佔潤滑脂重量的20_50%的基礎油、佔潤滑脂重量百分比的10-30%的總鹼值為400mgK0H/g左右的超高鹼值合成磺酸鈣、佔潤滑脂重量百分比的1-5%的水、佔潤滑脂重量百分比0.5-4%的分散劑、佔潤滑脂重量百分比的0.5-1.8%的CfC22的羥基脂肪酸和0.5-1%氫氧化鈣混合，攪拌，加熱升溫至60-95。C;(2)加入佔潤滑脂重量的0.5-2%的醋酸，攪拌，升溫，在85-105'C的溫度下恆溫0.5-1.5小時，使基礎油稠化成脂狀，用傅立葉變換紅外光譜儀測試，無定形碳酸鈣的特徵吸收峰862cn^左右消失，在881-886cm—M立移處有方解石碳酸鈣的吸收峰；表明轉化完全。(3)加入餘量的基礎油；(4)加入餘量的氫氧化鈣(加水為氫氧化鈣的卜3倍)懸浮液、加入佔潤滑脂重量百分比的0.5-3%的硼酸(水量為硼酸的1-3倍)的水溶液，攪拌，升溫，在90-IO(TC保持30-45分鐘；(5)繼續升溫至10(TC，加入其餘量的C12-C22的羥基脂肪酸，攪拌，在100-105。C保持30-45分鐘；(6)升溫至160-21(TC，高溫熔煉；(7)溫度降至10(TC以下時進行均化、脫氣而成成品。本發明所述的具體實施例可以在上述配比及溫度範圍內任意調整構成，並可以具體替換以下的兩個實施例。凡屬於本領域的普通技術人員能夠結合專業知識所作的任何技術上的替換，均為本發明的一種實施例，且實施例並不限於以下兩個。實施例1:在一個容積為80L帶加熱和攪拌的常壓反應釜中投入總鹼值為396mgK0H/g的高鹼值合成磺酸鈣5Kg、100。C運動粘度為30CSt的HVI150BS潤滑基礎油11Kg、水0.85Kg，甲基纖維素0.5Kg、12羥基硬脂酸0.25Kg，氫氧化鈣0.12Kg，攪拌、加熱升溫，在82°C緩慢加入醋酸0.18Kg，攪拌升溫至88-104'C溫度範圍恆溫1.5小時，物料漸成脂狀；加入6Kg的HVI150BS潤滑基礎油，0.186Kg的氫氧化鈣(用2.6倍水稀釋成懸浮液)，0.6Kg的硼酸(用3倍水稀釋成)，加熱升溫至88"C，在88-96i:溫度範圍內恆溫30分鐘；加熱至98。C，加入0.42Kgl2羥基硬脂酸，98-105。C恆溫45分鐘；升溫至160-210。C進行高溫熔煉，降溫至11(TC，循環、均化、脫氣成為成品。檢測結果見表l。表1實施例1的檢驗數據tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8實施例2:在一個容積為80L帶加熱和攪拌的常壓反應釜中投入總鹼值為406mgK0H/g的高鹼值合成磺酸鈣6Kg、IOO'C運動粘度為9.5CSt的500SN潤滑基礎油12Kg、水0.84Kg、甲基戊醇0.28Kg、12羥基硬脂酸0.3Kg、氫氧化鈣0.2Kg，攪拌、加熱升溫，在82'C緩慢加入醋酸0.32Kg，攪拌升溫至88-104'C溫度範圍恆溫1.5小時，物料漸成脂狀；加入5.5Kg的500SN潤滑基礎油，0.16Kg的氫氧化鈣(用2.6倍水稀釋成懸浮液)，0.5Kg的硼酸(用3倍水稀釋成)，加熱升溫至88°C，在88-96。C溫度範圍內恆溫30分鐘；加熱至98°C，加入0.8Kgl2羥基硬脂酸，98-105'C恆溫45分鐘；升溫至160-21(TC進行高溫熔煉，降溫，當溫度降至12(TC,加入二苯胺O.15Kg，碳酸鈣l.lKg，攪拌，繼續降溫至110'C，循環、均化、脫氣成為成品。檢測結果見表l。表1實施例1的檢驗數據tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9權利要求1、一種複合磺酸鈣潤滑脂，其特徵在於它由如下原料按配比構成(A)佔潤滑脂總重的50-80％的基礎油，該基礎油在40℃的運動粘度為60-1500mm2/s；(B)佔潤滑脂總重的10-30％的超高鹼值合成磺酸鈣，其總鹼值為400mgKOH/g左右；(C)複合稠化劑，由為佔潤滑脂總重的0.5-5％的C12-C22的羥基脂肪酸、0.5-3％的硼酸、0.5-2％的氫氧化鈣混合組成；(D)佔潤滑脂總重0.5-4％的分散劑或軟化劑；(E)轉化劑，採用市場易於採購的乙醇、乙酸或二者分別與水和C12-C22的羥基脂肪酸的混合物，或按照現有技術公開的公知轉化劑。2、根據權利要求1所述的複合磺酸鈣潤滑脂，其特徵在於其中所述的基礎油是優選50_65%的礦物油、合成油或它們的混合物；所述的分散劑優選甲基戊醇、甲基纖維素、烷基苯磺酸中的至少一種；所述的轉化劑採用碳數為1-5的脂肪醇、脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、低分子醚、垸基胺，並優選上述化合物中的兩種或兩種以上的混合物為轉化劑。3、一種如權利要求1或2所述的複合磺酸鈣潤滑脂製備方法，該方法是(1)加入佔潤滑脂重量的20-50%的基礎油、佔潤滑脂重量百分比的10-30%的總鹼值為400mgK0H/g左右的超高鹼值合成磺酸鈣、佔潤滑脂重量百分比的1-5%的水、佔潤滑脂重量百分比0.5-4%的分散劑、佔潤滑脂重量百分比的0.5-1.8%的d2-C22的羥基脂肪酸和0.5-1%氫氧化鈣混合，攪拌，加熱升溫至60-95'C;(2)加入佔潤滑脂重量的0.5-2%的醋酸，攪拌，升溫，在85-105。C的溫度下恆溫0.5-1.5小時，使基礎油稠化成脂狀，用傅立葉變換紅外光譜儀測試，無定形碳酸鈣的特徵吸收峰862cm—'左右消失，在881-886cm—'位移處有方解石碳酸鈣的吸收峰；表明轉化完全；(3)加入餘量的基礎油；(4)加入餘量的氫氧化鈣(加水為氫氧化鈣的l-3倍)懸浮液、加入佔潤滑脂重量百分比的0.5-3%的硼酸(水量為硼酸的l-3倍)的水溶液，攪拌，升溫，在90-100。C保持30-45分鐘；(5)繼續升溫至IO(TC，加入其餘量的C12-C22的羥基脂肪酸，攪拌，在100-105。C保持30-45分鐘；(6)升溫至160-210°C，高溫熔煉；(7)溫度降至IOO'C以下時進行均化、脫氣而成成品。全文摘要一種複合磺酸鈣潤滑脂及其製備方法，所述的複合磺酸鈣潤滑脂包括(A)佔潤滑脂總重的50-80％的基礎油，(B)佔潤滑脂總重的10-30％的超高鹼值合成磺酸鈣，其總鹼值為400mgKOH/g左右；(C)佔潤滑脂總重的0.5-5％的C12-C22的羥基脂肪酸、0.5-3％的硼酸、0.5-2％的氫氧化鈣構成的複合稠化劑；(D)佔潤滑脂總重0.5-4％的分散劑或如；以及(E)轉化劑；通過混合、攪拌、加熱升溫、均化、脫氣等工序製成；它不僅具有高滴點、高溫下熱穩定性良好、抗水性好、防腐蝕性好、優良的極壓抗磨性能等優點外，還具有高滴點、不加添加劑具有良好的防鏽和抗腐蝕性，極壓抗磨性和良好的機械安定性、膠體安定性，且長期放置不硬化的特點。文檔編號C10N30/04GK101319164SQ20081006317公開日2008年12月10日申請日期2008年7月18日優先權日2008年7月18日發明者張連惠,李元正申請人:杭州得潤寶油脂有限公司