硼酸鹽抗磨極壓添加劑及製備方法

2023-05-15 09:04:01 2

專利名稱：：硼酸鹽抗磨極壓添加劑及製備方法
技術領域：
：本發明涉及的是一種石油化工添加劑及其製備方法，確切地說，是一種主要用於潤滑脂中的抗磨極壓添加劑。
背景技術：
：硼酸鹽是八十年代初才引起人們關注的一類極壓抗磨添加劑，國內外許多研究結果表明硼酸鹽作為極壓添加劑具有其獨特的優越性抗磨性好、無毒、無氣味、不會腐蝕金屬，耐高溫性好，在25(TC以上仍有良好的極壓抗磨性，與含硫、磷、氯活性添加劑配伍性也較好，複合效果(增效作用)明顯。另外硼酸鹽極壓添加劑的作用機理也與其它有機極壓抗磨劑有所不同，它不是由於與金屬反應形成反應膜，而是由於摩擦部件相對運動時，其表面帶點，是硼酸鹽微粒粘附於其上，形成極壓膜。這層膜既厚又粘，起到無機潤滑膜的作用。目前，硼酸鹽類添加劑大致有三種類型一種是用石油磺酸鈉為分散劑的硼酸鹽，是將水溶液的硼酸鉀分散在油中，再除去水。其缺點是因為產品含石油磺酸鈉，用於潤滑脂中影響產品膠體安定性，進而影響潤滑脂的滴點、稠度、機械安定性、抗水性等性能，因此在潤滑脂中基本無法應用；第二種是將硼酸鉀乾燥，磨成細粉，直接用於產品。其缺點是分散性差，在一些高粘度油和半流體潤滑脂中發生沉澱，因此限制了其使用範圍。第三種為納米超細形硼酸鹽潤滑油添加劑，採用噴霧技術或CN1175621A專利技術中介紹的超聲波乳化方法，工藝過程複雜。同時，由於硼酸鹽型添加劑存在抗水性差的問題，因此改善或解決硼酸鹽類型添加劑的抗水性問題成為這一領域技術人員關注的焦點。CN1362500專利技術中雖未提到抗水性問題，但其硼酸鹽添加劑組分主要為小分子硼酸鹽，因此對抗水性基本無改善作用。
發明內容本發明的目的在於解決上述硼酸鹽抗磨極壓添加劑存在的技術問題，提供一種抗水性好，抗磨極壓性能特別優良，且生產工藝簡單的硼酸鹽抗磨極壓添加劑及製備方法。它主要用於潤滑脂中，特別是高溫及寬溫度範圍應用的潤滑脂中，也可用於高粘度的各種高性能的開式齒輪油，如大型球磨機等機械的大齒輪的潤滑劑中，以及齒輪箱或蝸輪箱的半流體潤滑劑中。本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，所述的硼酸鹽抗磨極壓添加劑主要由油性介質、分散劑和大分子聚合硼酸鹽構成，它們的重量百分配比是10-50%的油性介質，1-5%的分散劑，以及50-90%的大分子聚合卿酸鹽。所述的油性介質是礦物基礎油、合成基礎油、礦物油和合成油的混合物；所述的分散劑採用C12-C22脂肪酸金屬皂或d2-C22羥基脂肪酸金屬皂；而所述的大分子聚合硼酸鹽是通過1:l至0,2:l摩爾比的氫氧化鉀和硼酸在一定溫度下進行反應，並在高溫進行高溫聚合反應後製成。所述的礦物基礎油可以是150BS、500SN、600SN、750SN基礎油中的一種或幾種；合成油可以是聚烯烴，烷基芳烴聚合物；所述的CfC22脂肪酸金屬皂或d2-C22羥基脂肪酸金屬皂可以為鈣皂、鋰皂、鋁皂、鈉皂等中的一種或幾種；所述的大分子聚合硼酸鹽的百分含量佔添加劑總重的50-90%，優選60-80%。其分子式為KxBA，其中X平均數約為9;Y平均數約等於7，Z平均數約等於15，其結構式如下本發明所述的硼酸鹽抗磨極壓添加劑的製備方法是:1、將1:1至0,2:1摩爾比的氫氧化鉀和硼酸依次加入一定量的水中，升溫至70-90。C進行反應一定時間；2、加入上述基礎油中的一種或幾種，加熱至100-120°C，脫水，再升溫至200-230°C，聚合反應O.5-1小時；3、冷卻至18(TC左右，加入上述的分散劑中的一種或幾種，繼續降溫至11(TC左右，出釜，均質泵高壓均質，成品。本發明具體的製備方法是1、將0.5:1摩爾比的氫氧化鉀和硼酸依次加入一定量的水中，升溫至8crc進行反應一定時間；2、加入上述基礎油中的一種或幾種，加熱至110。C，脫水，再升溫至22(TC，聚合反應O.6小時；3、冷卻至18(TC左右，加入上述的分散劑中的一種或幾種，繼續降溫至110'C左右，出釜，均質泵高壓均質，成品。本發明所述的硼酸鹽添加劑具有極高的極壓抗磨性能指標，四球實驗Pb》190X9.8N,Pd》800X9.8N。其主要特點如下(1)隨潤滑油粘度變小，負荷性能提高，而硫、磷和氯化合物的極壓抗磨劑是隨著潤滑油粘度變小，耐負荷性能下降。(2)熱穩定性好，硫-磷型極壓抗磨劑的使用溫度界限為13CTC，而硼酸鹽潤滑劑超過15(TC仍能使用，甚至250r也具有良好的抗磨極壓性能。(3)對銅不腐蝕，無毒、無味，對橡膠密封件的適應性好；(4)使用壽命長，因為它是"惰性"抗磨極壓劑，使用中消耗少，因而使用壽命長;(5)對金屬材料的選擇性不敏感，即對各種金屬材料都比較適應。而含磷、硫、氯添加劑的抗磨性好壞受金屬材料性能影響很大；(6)與其它的含磷、硫、氯的極壓添加劑具有很好的配伍性，複合效果(增效作用)明顯。(7)對脲基脂、鋰基脂、複合鋰基脂、複合鋁基脂、複合鈣基脂都適用，不破壞潤滑脂的膠體結構，不影響潤滑脂其他理化性能，尤其不影響原潤滑脂本身的抗水性能。本發明採用此方法製備的硼酸鹽抗磨極壓添加劑，不但工藝簡單，易於操作，且與已有技術的硼酸鹽添加劑相比，具有抗水性好，穩定性好，抗磨極壓性突出的特點，拓寬了硼酸鹽的應用範圍。本發明用於潤滑脂中，用水淋試驗來評定，對於潤滑脂的水淋損失幾乎無影響。本發明的硼酸鹽抗磨極壓性好，一般在潤滑脂中加量在2~6%時，產品pb值可達1000N以上，pd值可達3920N以上。具體實施例方式下面將結合具體實施例對本發明作詳細的介紹本發明為克服以石油磺酸鈉為分散劑的硼酸鹽添加劑會影響潤滑脂的膠體安定性、抗水性和機械安定性的缺點，且避免硼酸鹽分散性差，放置易沉澱的不足，本發明採用C12-C22脂肪酸金屬皂或CI2-C22羥基脂肪酸金屬皂為分散劑。CfC22脂肪酸金屬皂或C,2-C22'羥基脂肪酸金屬皂可以為鈣皂、鋰皂、鋁皂、鈉皂等中的一種或幾種，分散劑的添加量佔添加劑總量的1-5%。製備添加劑的油性介質可以是礦物基礎油、合成基礎油、礦物油和合成油的混合物，其重量百分比佔添加劑總重的10-50%。礦物基礎油可以是150BS、500SN、600SN、750SN基礎油中的一種或幾種；合成油可以是聚媾烴，烷基芳烴聚合物。本發明以1:l至0.2:1摩爾比的氫氧化鉀和硼酸在一定溫度下進行反應，並在高溫進行高溫聚合反應，形成大分子聚合硼酸鹽。大分子聚合硼酸鹽的百分含量佔添加劑總重的50-90%，優選60-80%。其分子式為KAOz，其中X平均數約為9;Y平均數約等於7，Z平均數約等於15，其結構式如下本發明提供的硼酸鹽抗磨極壓添加劑可以按以下方法製備1.將l:l至0.2:l摩爾比的氫氧化鉀和硼酸依次加入一定量的水中，升溫至70-9(TC進行反應一定時間；2.加入上述基礎油中的一種或幾種，加熱至100-120°C，脫水，再升溫至200-23(TC，聚合反應0.5-lh;3.冷卻至180。C左右，加入上述的分散劑中的一種或幾種，繼續降溫至11(TC左右，出釜，均質泵高壓均質，成品。實施例1將80Kg水，74.2Kg硼酸和33.6Kg的氫氧化鉀加入事先已清洗好的不鏽鋼反應釜，攪拌，升溫至75，反應40分鐘，加入90Kg的600SN基礎油，攪拌，升溫至110-120℃，脫水50分鐘，在升溫至21(TC，進行高溫聚合反應，40分鐘，降溫至180℃，加入6Kg硬脂酸鋰和2Kg的12羥基硬脂酸鈣，攪拌，30分鐘，繼續降溫至11(TC，出釜，三輥研磨機上研磨，均質分散，成品。實施例2將80Kg水，80.38Kg硼酸和36.47Kg的氫氧化鉀加入事先已清洗好的不鏽鋼反應釜，攪拌，升溫至75，反應40分鐘，加入80Kg的750SN基礎油，攪拌，升溫至110-120℃，脫水58分鐘，在升溫至215℃，進行高溫聚合反應，45分鐘，降溫至180℃，加入5Kg硬脂酸鈉和3Kg的12羥基硬脂酸鋰，攪拌，25分鐘，繼續降溫至110℃，出釜，三輥研磨機上研磨，均質分散，成品。表硼酸鹽抗磨極壓添加劑的檢測數據及其對脲基脂的抗水性的影響tableseeoriginaldocumentpage7權利要求1.一種硼酸鹽抗磨極壓添加劑，其特徵在於它主要由油性介質、分散劑和大分子聚合硼酸鹽構成，它們的重量百分配比是10-50％的油性介質，1-5％的分散劑，以及50-90％的大分子聚合硼酸鹽。2、根據權利要求1所述的硼酸鹽抗磨極壓添加劑，其特徵在於所述的油性介質是礦物基礎油、合成基礎油、礦物油和合成油的混合物；所述的分散劑採用d2-C2j旨肪酸金屬皂或C12-C22羥基脂肪酸金屬皂；而所述的大分子聚合硼酸鹽是通過1:1至0.2:l摩爾比的氫氧化鉀和硼酸在一定溫度下進行反應，並在高溫進行高溫聚合反應後製成。3、根據權利要求2所述的硼酸鹽抗磨極壓添加劑，其特徵在於所述的礦物基礎油可以是150BS、500SN、600SN、750SN基礎油中的一種或幾種；合成油可以是聚烯烴，烷基芳烴聚合物；所述的Cf(:22脂肪酸金屬皂或(:12-(:22羥基脂肪酸金屬皂可以為鈣皂、鋰皂、鋁皂、鈉皂等中的一種或幾種；所述的大分子聚合硼酸鹽的百分含量佔添加劑總重的50-90%，優選60-80%。其分子式為KA0z，其中X平均數約為9;Y平均數約等於7，Z平均數約等於15，其結構式如下4、一種如權利要求1或2或3所述的硼酸鹽抗磨極壓添加劑的製備方法，該方法是1、將l:l至0.2:1摩爾比的氫氧化鉀和硼酸依次加入一定量的水中，升溫至70-90。C進行反應一定時間；2、加入上述基礎油中的一種或幾種，加熱至100-120°C，脫水，再升溫至200-230。C，聚合反應0.5-1小時；3、冷卻至18(TC左右，加入上述的分散劑中的一種或幾種，繼續降溫至ll(TC左右，出釜，均質泵高壓均質，成品。5、權利要求4所述的硼酸鹽抗磨極壓添加劑的製備方法，其特徵在於1、將0.5:1摩爾比的氫氧化鉀和硼酸依次加入一定量的水中，升溫至8(TC進行反應一定時間；2、上述基礎油中的一種或幾種，加熱至110。C，脫水，再升溫至220。C，聚合反應0.6小時；3、冷卻至18(TC左右，加入上述的分散劑中的一種或幾種，繼續降溫至ll(TC左右，出釜，均質泵高壓均質，成品。全文摘要一種硼酸鹽抗磨極壓添加劑及製備方法，所述的添加劑主要由油性介質、分散劑和大分子聚合硼酸鹽構成，它們的重量百分配比是10-50％的油性介質，1-5％的分散劑，以及50-90％的大分子聚合硼酸鹽；所述的油性介質是礦物基礎油、合成基礎油、礦物油和合成油的混合物；所述的分散劑採用C12-C22脂肪酸金屬皂或C12-C22羥基脂肪酸金屬皂；所述的製備方法是1.將1∶1至0.2∶1摩爾比的氫氧化鉀和硼酸依次加入一定量的水中，升溫至70-90℃進行反應一定時間；2.加入上述基礎油中的一種或幾種，加熱至100-120℃，脫水，再升溫至200-230℃，聚合反應0.5-1小時；3.冷卻至180℃左右，加入上述的分散劑中的一種或幾種，繼續降溫至110℃左右，出釜，均質泵高壓均質，成品；它具有工藝簡單，易於操作，抗水性好，穩定性好，抗磨極壓性突出的特點，拓寬了硼酸鹽的應用範圍。文檔編號C10M125/00GK101368125SQ20081006334公開日2009年2月18日申請日期2008年8月6日優先權日2008年8月6日發明者張連惠,李元正申請人:杭州得潤寶油脂有限公司