一種高滴點單鋰皂潤滑脂的製備方法與流程
2024-04-15 10:38:05
1.本發明涉及一種潤滑脂的製備方法，尤其涉及一種高滴點單鋰皂潤滑脂的製備方法。
背景技術：
2.鋰基潤滑脂是自20世紀40年代以來最受國際潤滑脂行業重視、發展最快、目前產量最大應用領域最廣泛最重要的潤滑脂品種之一，並且在21世紀仍最具有發展前景。隨著鋰基潤滑脂研發和生產技術、產品開發和應用技術的不斷發展，極大的推動了潤滑脂行業的技術創新和技術進步，相繼開發出了許多新型的制脂設備和生產工藝技術，進一步帶動了基礎理論的研究和轉化，指導新產品開發和應用。
3.目前車用輪轂軸承使用的鋰基潤滑脂多為極壓複合鋰基脂，然而極壓複合鋰基脂相對於單鋰皂潤滑脂成本高。現有方法通過減少氫氧化鋰或二元酸用量降低成本，但效果有限。而單鋰皂潤滑脂與極壓複合鋰基脂相比，存在滴點較低的不足。
4.專利cn108587741 a通過加入含硼添加劑，改善單鋰皂潤滑脂的滴點，使滴點提高到280℃左右，滿足了極壓複合鋰基脂指標要求。但是，市場上應用的複合鋰基脂一般滴點需求在290～320℃之間，現有單鋰皂潤滑脂的耐高溫性能與之相比仍有一定差距。
技術實現要素：
5.發明目的：本發明的目的是提供一種滴點溫度高、製備成本低的單鋰皂潤滑脂的製備方法。
6.技術方案：本發明的高滴點單鋰皂潤滑脂的製備方法，包括以下步驟：
7.(1)將基礎油的至少三分之一重量份與12-羥基硬脂酸混合，加熱攪拌至溶解，得到混合溶液；
8.(2)將單水氫氧化鋰配製為水溶液，加入上述混合溶液中進行皂化反應；
9.(3)皂化反應完成後升溫脫水，加入結構改善劑進行高溫煉製；
10.(4)高溫煉製結束後加入剩餘部分基礎油，首次降溫至混合物為鹼性後，第二次降溫至120～130℃，同時加入添加劑二烷基二硫代磷酸鋅，再加入剩餘的基礎油進行調稠；
11.(5)上述混合物均化後，第三次降溫並加入極壓抗磨劑、抗氧劑、防鏽劑，經攪拌、調稠、脫氣、過濾，即得高滴點單鋰皂潤滑脂。
12.本方法使用了多段降溫的冷卻方法，並在此階段加入了二烷基二硫代磷酸鋅，使潤滑脂滴點提高。
13.進一步地，步驟(4)中，所述二烷基二硫代磷酸鋅佔潤滑脂總重量的1.5～3％。
14.進一步地，步驟(4)中，所述首次降溫至170～190℃。
15.進一步地，步驟(5)中，所述第三次降溫至70～85℃。
16.進一步地，步驟(4)中，所述用來檢測混合物酸鹼性方法為測試游離鹼，所述游離鹼範圍為0.05％～0.2％。
17.在120～130℃條件下，加入二烷基二硫代磷酸鋅，與潤滑脂骨架結構產生協同作用，提高潤滑脂皂纖維結構，從而提高潤滑脂滴點。目前二烷基二硫代磷酸鋅在潤滑脂中的使用通常是起到極壓抗磨作用。而在常規一步冷卻法的溫度下，二烷基二硫代磷酸鋅是無法起到提高滴點的作用的。
18.進一步地，步驟(2)中，所述皂化溫度為105～115℃，皂化時間為1.5～2.5h。
19.進一步地，步驟(3)中，所述結構改善劑為硼酸酯類化合物。
20.進一步地，步驟(3)中，所述升溫脫水溫度為140～150℃；所述高溫煉製溫度為210～215℃，時間為3～5min。
21.本發明還提供了一種基於上述高滴點單鋰皂潤滑脂的製備方法製備的高滴點單鋰皂潤滑脂。
22.進一步地，該高滴點單鋰皂潤滑脂按重量百分比算包括以下組分：基礎油75.55～81.89％、12-羥基硬脂酸8.5～9％、單水氫氧化鋰1.18～1.3％、結構改善劑1.5～3％、極壓抗磨劑5.5～8.5％、抗氧劑0.4～0.6％、防鏽劑1.03～1.05％；所述極壓抗磨劑中二烷基二硫代磷酸鋅佔潤滑脂總重量份的1.5～3％。
23.進一步地，所述二烷基二硫代磷酸鋅為t202。
24.進一步地，所述基礎油包括環烷基基礎油、石蠟基基礎油的其中一種或多種。
25.進一步地，所述環烷基基礎油為n4010，所述石蠟基基礎油為500sn。
26.進一步地，所述結構改善劑為硼酸酯類化合物。
27.進一步地，所述硼酸酯類化合物為lubrizol 5470或px3872。
28.進一步地，所述極壓抗磨劑還包括氨基硫代酯和磷酸三甲酚酯的其中一種或多種。
29.進一步地，所述氨基硫代酯為t323，所述磷酸三甲酚酯為t309。
30.進一步地，所述抗氧劑包括胺型和酚型抗氧劑的其中一種或多種。
31.進一步地，所述胺型抗氧劑為烷基二苯胺t-534，所述酚型抗氧劑為受阻酚類l5135。
32.進一步地，所述防鏽劑包括苯駢三氮唑和二壬基萘磺酸鋇的其中一種或多種。
33.進一步地，所述苯駢三氮唑為t706，所述二壬基萘磺酸鋇為t705。
34.進一步地，所述基礎油在40℃條件下的運動粘度為50～200mm2/s。
35.進一步地，所述基礎油40℃的運動粘度為120～180mm2/s。
36.有益效果：與現有技術相比，本發明具有如下突出的顯著優點：通過使用多段降溫的冷卻方法，在120～130℃條件下加入二烷基二硫代磷酸鋅，與潤滑脂骨架結構產生協同作用，提高潤滑脂皂纖維結構，從而提高潤滑脂滴點到300℃以上，耐高溫性能強，優於現有的單鋰皂潤滑脂，符合車用輪轂軸承使用需要，製備成本低，可替代現有極壓複合鋰基脂使用。
具體實施方式
37.下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步詳細說明。
38.本發明採用的原料均可從市場上購買得到。
39.實施例1
40.(1)將2475.6g環烷基基礎油n4010、800g石蠟基礎油500sn混合均勻後，取1600g混合油稠化底油，經過1μm的袋式過濾器投入到反應釜。將340g 12-羥基硬脂酸在酸溶解罐中升溫至75℃，待全部熔融後經5μm的過濾器投入到反應釜，混合均勻得到混合溶液。
41.(2)將47.2g的單水氫氧化鋰用285g去離子水溶解，經200目不鏽鋼濾網緩慢滴加到反應釜中，在105℃下皂化反應1.5h。
42.(3)皂化完成後，繼續升溫至140℃之間進行脫水，脫水完畢後加入60g硼酸酯類化合物結構改善劑lubrizol 5470，接著升溫至210℃進行高溫煉製3min。
43.(4)緩慢加入600g混合油，首次急冷降溫至170℃，並恆溫攪拌30mim後轉入中間釜，取樣測游離鹼，游離鹼含量為0.05mgkoh/g，游離鹼合格後第二次降溫至120℃時加入60g二烷基二硫代磷酸鋅t202攪拌均勻15min後，加入剩餘混合基礎油調稠。
44.(5)經均質機均化入成品釜，第三次降溫至70℃後依次加入加入80g氨基硫代酯t323、80g硫代磷酸三苯酯t309、1.2g苯駢三氮唑t706、40g二壬基萘磺酸鋇t705、8g烷基二苯胺t-534、8g受阻酚類l5135攪拌均勻，脫氣後經200目的不鏽鋼濾網過濾後即得成品。
45.實施例2
46.(1)將2168.8g環烷基基礎油n4010、1000g石蠟基礎油500sn混合均勻後，取1800g混合油稠化底油，經過1μm的袋式過濾器投入到反應釜。將350g 12-羥基硬脂酸在酸溶解罐中升溫至75℃，待全部熔融後經5μm的過濾器投入到反應釜，混合均勻得到混合溶液。
47.(2)將49.6g的單水氫氧化鋰用300g去離子水溶解，經200目不鏽鋼濾網緩慢滴加到反應釜中，在115℃下皂化反應2h。
48.(3)皂化完成後，繼續升溫至150℃之間進行脫水，脫水完畢後加入80g硼酸酯類化合物結構改善劑px3872，接著升溫至215℃進行高溫煉製5min。
49.(4)緩慢加入600g混合油，首次急冷降溫至190℃，並恆溫攪拌30mim後轉入中間釜，取樣測游離鹼，游離鹼含量為0.2mgkoh/g，游離鹼合格後第二次降溫至130℃時加入80g二烷基二硫代磷酸鋅t202攪拌均勻15min後，加入剩餘混合基礎油調稠。
50.(5)經均質機均化入成品釜，第三次降溫降溫至85℃後依次加入加入90g氨基硫代酯t323、100g硫代磷酸三苯酯t309、1.6g苯駢三氮唑t706、60g二壬基萘磺酸鋇t705、10g烷基二苯胺t-534、10g受阻酚類l5135攪拌均勻，脫氣後經200目的不鏽鋼濾網過濾後即得成品。
51.實施例3
52.(1)將1822g環烷基基礎油n4010、1200g石蠟基礎油500sn混合均勻後，取1680g混合油稠化底油，經過1μm的袋式過濾器投入到反應釜。將360g 12-羥基硬脂酸在酸溶解罐中升溫至75℃，待全部熔融後經5μm的過濾器投入到反應釜，混合均勻得到混合溶液。
53.(2)將52g的單水氫氧化鋰用312g去離子水溶解，經200目不鏽鋼濾網緩慢滴加到反應釜中，在110℃下皂化反應2.5h。
54.(3)皂化完成後，繼續升溫至145℃之間進行脫水，脫水完畢後加入120g硼酸酯類化合物結構改善劑lubrizol 5470，接著升溫至212℃進行高溫煉製4min。
55.(4)緩慢加入600g混合油，首次急冷降溫至180℃，並恆溫攪拌30mim後轉入中間釜，取樣測游離鹼，游離鹼含量為0.1mgkoh/g，游離鹼合格後第二次降溫至125℃時加入120g二烷基二硫代磷酸鋅t202攪拌均勻15min後，加入剩餘混合基礎油調稠。
56.(5)經均質機均化入成品釜，第三次降溫降溫至78℃後依次加入加入100g氨基硫代酯t323、120g硫代磷酸三苯酯t309、2g苯駢三氮唑t706、80g二壬基萘磺酸鋇t705、12g烷基二苯胺t-534、12g受阻酚類l5135攪拌均勻，脫氣後經200目的不鏽鋼濾網過濾後即得成品。
57.對比例1
58.潤滑脂製備方法與實施例1相同，區別在於n4010為2495.6g、二烷基二硫代磷酸鋅t202為40g。
59.對比例2
60.潤滑脂製備方法與實施例1相同，區別在於n4010為2395.6g、二烷基二硫代磷酸鋅t202為140g。
61.對比例3
62.潤滑脂製備方法基本與實施例1相同，區別在於n4010為2535.6g，步驟(4)為緩慢加入600g混合油，首次急冷降溫至170℃，並恆溫攪拌30mim後轉入中間釜，取樣測游離鹼，游離鹼含量為0.05mgkoh/g，游離鹼合格後加入剩餘混合基礎油調稠。本對比例不加入二烷基二硫代磷酸鋅t202。
63.對比例4
64.潤滑脂製備方法基本與對比例2比例相同，區別在於步驟(4)中加入80g極壓抗磨劑t309，在步驟(5)中加入60g二烷基二硫代磷酸鋅t202。
65.對比例5
66.潤滑脂製備方法基本與實施例1比例相同，區別在於步驟(4)中加入80g極壓抗磨劑t323，在步驟(5)中加入60g二烷基二硫代磷酸鋅t202。
67.對比例6
68.潤滑脂製備方法基本與實施例1比例相同，區別在於步驟(4)為緩慢加入600g混合油，首次急冷降溫至170℃，並恆溫攪拌30mim後轉入中間釜，取樣測游離鹼，游離鹼含量為0.05mgkoh/g，游離鹼合格後加入60g二烷基二硫代磷酸鋅t202攪拌均勻15min後，加入剩餘混合基礎油調稠。本對比例中在首次降溫溫度內加入二烷基二硫代磷酸鋅，沒有進行第二次降溫。
69.對比例7
70.潤滑脂製備方法基本與實施例1比例相同，步驟(4)為緩慢加入600g混合油，首次急冷降溫至170℃，並恆溫攪拌30mim後轉入中間釜，取樣測游離鹼，游離鹼含量為0.05mgkoh/g，游離鹼合格後加入剩餘混合基礎油調稠。
71.步驟(5)為經均質機均化入成品釜，降溫至78℃後依次加入加入60g二烷基二硫代磷酸鋅t202、100g氨基硫代酯t323、120g硫代磷酸三苯酯t309、2g苯駢三氮唑t706、80g二壬基萘磺酸鋇t705、12g烷基二苯胺t-534、12g受阻酚類l5135攪拌均勻，脫氣後經200目的不鏽鋼濾網過濾後即得成品。本次對比例中在第三次降溫溫度內加入二烷基二硫代磷酸鋅，沒有進行第二次降溫。
72.對比例8
73.為江蘇龍蟠科技股份有限公司生產的龍蟠保輪脂xhp-k6 2#極壓複合鋰基脂。
74.將上述實施例與對比例製備的潤滑脂進行性能檢測，結果如表1所示。
75.表1實施例1～3及對比例1～8的理化性能檢測數據
[0076][0077][0078]
從表1數據可知，對比實施例1～3和對比例1產物的高溫150℃錐入度與25℃錐入度，實施例1～3錐入度變化較小，表明在高溫下稠度變化小；對比實施例1～3和對比例1-7產物的滴點，實施例1～3滴點均大於300℃，而對比例1的滴點為282℃，對比例2的滴點為284℃，對比例3的滴點為283℃，表明若二烷基二硫代磷酸鋅的加入量在本發明規定範圍外，用量高或低都無法達到提高潤滑脂滴點的作用；對比例4的滴點為283℃，對比例5的滴點為281℃，表明其極壓抗磨劑t309和極壓抗磨劑t323在120～130℃的溫度條件下無法起到提高潤滑脂滴點的作用；對比例6的滴點為284℃，對比例7的滴點為280℃，表明在170～190℃或70～85℃的溫度條件下加入二烷基二硫代磷酸鋅無法起到提高潤滑脂滴點的作用。
[0079]
將實施例1～3產物和對比例8相比，潤滑脂的滴點、鋼網分油、相似粘度、抗磨性能、極壓性能、延長工作錐入度指標基本相當。表明本發明製備的潤滑脂完全可以替代極壓複合鋰基脂使用。