用於柱塞的潤滑劑及其製備方法
2023-07-17 21:11:26
用於柱塞的潤滑劑及其製備方法
【專利摘要】用於柱塞的油基石墨潤滑劑，其包含用作固體潤滑劑的石墨，以及用作石墨分散劑的被礦物油溶脹的有機膨潤土和表面活性劑。該潤滑劑通過包括如下步驟的方法製備：第一步驟，使有機膨潤土在礦物油中溶脹；第二步驟，加入表面活性劑，和第三步驟，加入石墨並分散。
【專利說明】用於柱塞的潤滑劑及其製備方法
[0001]發明背景
1.【技術領域】
[0002]本發明涉及一種新的用於模鑄機的柱塞的油基石墨潤滑劑。本發明進一步涉及這種潤滑劑的製備方法。
[0003]2.相關技術描述
[0004]在模鑄機中，潤滑劑用於適當地潤滑司筒(shot sleeve)與柱塞上的柱塞尖之間的滑動表面。柱塞潤滑劑以多種類型存在，包括油基潤滑劑、水溶性潤滑劑和油包水(w/o)乳液型潤滑劑。在這些中，廣泛使用通過將石墨在基礎油中配混而得到的油基石墨潤滑劑，這是因為它們的高潤滑能力以及因為它們可在金屬表面上容易形成均勻的膜。然而，常規油基石墨潤滑劑具有某些缺點。例如，潤滑劑內所含石墨在儲存期間傾向於聚集並沉降出，產生可變的潤滑性，除此之外，上升至頂部的油熱分解並氣化。使聚集並沉降出的石墨再分散則需要在球磨機等中進行大規模攪拌。
[0005]在鑄造領域中，含石墨的脫模劑例如公開於日本專利申請公開N0.5-7978 (JP-5-7978A)、日本專利申請公開 N0.2000-33457 (JP-2000-33457A)和日本專利申請公開N0.11-244992 (JP-11-244992A)中。在`JP-5-7978A中，芳族表面活性劑用於確保石墨粉的分散性。在JP-2000-33457A中，粉末形式的固體潤滑劑(石墨等)以小粒度提供，由此在液體內變成均勻分散狀態。JP-11-244992A公開了菸灰石墨與通過將輕薄耐熱無機水合物分散於水中而得到的溶膠狀粘結劑的混合物。
[0006]然而，即使提及JP-5-7978A、JP-2000-33457A 和 JP-11-244992A，生產含有穩定分散的不聚集和沉降的石墨的脫模劑仍是一個挑戰。此外，由於這些參考文獻描述了脫模劑，因此這些參考文獻中的公開內容是否以任何方式適用於需要不同性能的柱塞潤滑劑並不是顯而易見的。
【發明內容】
[0007]因此，本發明的目的是提供用於模鑄機中的柱塞的油基石墨潤滑劑，所述潤滑劑具有優異的石墨分散穩定性。本發明的另一目的是提供製備這種潤滑劑的方法。
[0008]本發明的發明人發現，石墨穩定且精細地分散於其中並且適於柱塞潤滑的油基石墨潤滑劑可通過使用表面活性劑以及礦物油溶脹的有機膨潤土作為石墨分散劑而得到。
[0009]根據第一方面，本發明提供了用於柱塞的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑包含用作固體潤滑劑的石墨以及用作石墨分散劑的被礦物油溶脹的有機膨潤土和表面活性劑。
[0010]有機膨潤土可以為其中預先存在的陽離子被季銨離子替代的膨潤土。石墨可以為具有3-7 μ m的平均粒度的無定形石墨。石墨含量可以為10-20重量％。
[0011]根據第二方面，本發明還提供用於柱塞的油基石墨潤滑劑的製備方法，其中所述方法包括:使有機膨潤土在礦物油中溶脹；將表面活性劑加入礦物油中；以及將石墨加入礦物油中並分散。[0012]該製備方法進一步包括:在將表面活性劑加入礦物油中以後，將植物油加入礦物油中以及將石墨加入礦物油中並分散。有機膨潤土可通過使膨潤土與季銨鹽反應而得到。石墨可以為具有3-7 μ m的平均粒度的無定形石墨。
[0013]在本發明的用於柱塞的油基石墨潤滑劑中，由於被礦物油溶脹的有機膨潤土與表面活性劑之間的協同作用，用作固體潤滑劑的石墨穩定且均勻地分散，因此潤滑劑顯示出優異的潤滑能力。
[0014]附圖簡要說明
[0015]下面參考附圖描述本發明示例性實施方案的特徵、優點以及技術和工業重要性，其中同樣的數字表示同樣的元件，且其中:
[0016]圖1為說明根據一個實施方案的油基石墨柱塞潤滑劑的製備程序的流程圖；
[0017]圖2呈現電子顯微照片，顯示了在常規油基石墨潤滑劑中和在根據該實施方案的油基石墨潤滑劑中的石墨分散體的狀態；
[0018]圖3顯示使用常規w/o乳液型潤滑劑和使用工作實施例中製備的潤滑劑，在大(I, 650公噸)模鑄機中經25個連續壓射(shot)的軸向射料力的測量結果；和
[0019]圖4顯示使用各類常規潤滑劑和使用工作實施例中製備的潤滑劑，在小(135公噸)模鑄機中的軸向射料力的測量結果。
具體實施方案
[0020]該實施方案的用於柱塞的油基石墨潤滑劑的特徵在於包含礦物油溶脹的有機膨潤土和表面活性劑作為石墨分散劑。
[0021]膨潤土為主要由蒙脫石構成的礦物，所述蒙脫石具有鋁矽酸鹽的堆疊片狀晶體的層狀結構。蒙脫石的各層之間存在陽離子如鈉和鈣離子。膨潤土在水的存在下由於層間陽離子的水合而溶脹。膨潤土通常僅在水或非常有限數目的有機溶劑的存在下溶脹。然而，通過使膨潤土與有機陽離子如烷基銨離子反應，由於例如層間陽離子(例如鈉、鈣)與有機陽離子之間的離子交換，可製得在低極性有機溶劑的存在下溶脹的膨潤土。在該說明書中，「有機膨潤土」指通過使膨潤土與有機陽離子反應而得到且能夠在低極性有機溶劑的存在下溶脹的改性膨潤土。
[0022]與膨潤土反應以製備有機膨潤土的化合物例如為季銨鹽和吡啶鹽。該實施方案的潤滑劑中所用有機膨潤土還取決於用於引起溶脹的礦物油的性能，但優選通過使膨潤土與季銨鹽反應而得到的那些。
[0023]季銨鹽例如為具有以下通式的陽離子的鹽:
[0024]
【權利要求】
1.用於柱塞的油基石墨潤滑劑，其包含: 用作固體潤滑劑的石墨；和 被礦物油溶脹的有機膨潤土和表面活性劑，它們用作石墨分散劑。
2.根據權利要求1的油基石墨潤滑劑，其中有機膨潤土為其中膨潤土中的陽離子已被季銨離子替代的膨潤土。
3.根據權利要求1或權利要求2的油基石墨潤滑劑，其中石墨為具有3-7μ m的平均粒度的無定形石墨。
4.根據權利要求1-3中任一項的油基石墨潤滑劑，其中石墨含量為10-20重量％。
5.根據權利要求1-4中任一項的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的有機膨潤土含量為1.0-3.0 重量 ％。
6.根據權利要求5的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的有機膨潤土含量為1.5-2.5重量％。
7.根據權利要求1-6中任一項的油基石墨潤滑劑，其中礦物油具有14.5-18.5mm2/s的在100°c下的運動粘度以及具有在小於或等於0.900g/cm3的15°C下的密度。
8.根據權利要求1-7中任一項的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的含礦物油的基礎油含量的比例為65-85重量％。
9.根據權利要求8的油基石墨潤滑`劑，其中潤滑劑中所述基礎油含量的比例為70-80重量％。
10.根據權利要求1-9中任一項的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的表面活性劑含量為0.1-1.0重量％。
11.根據權利要求10的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的表面活性劑含量為0.3-0.7重量％。
12.用於柱塞的油基石墨潤滑劑的製備方法，所述方法包括: 使有機膨潤土在礦物油中溶脹； 將表面活性劑加入礦物油中；和 將石墨加入礦物油中並分散在其中。
13.根據權利要求12的製備方法，其進一步包括:在將所述表面活性劑加入礦物油中以後，將植物油加入礦物油中，以及將石墨加入礦物油中並分散在其中。
14.根據權利要求12或權利要求13的製備方法，其中所述有機膨潤土已通過膨潤土與季銨鹽反應得到。
15.根據權利要求12-14中任一項的製備方法，其中石墨為具有3-7μ m的平均粒度的無定形石墨。
16.根據權利要求1-11中任一項的油基石墨潤滑劑，其作為柱塞潤滑劑提供給模鑄機中。
【文檔編號】C10M169/04GK103502407SQ201280021131
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年6月18日 優先權日:2011年6月27日
【發明者】古川雄一, 河井宏, 近藤康文 申請人:豐田自動車株式會社