专利名称：一种脲基润滑脂组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种润滑脂，属于石油化工领域。
背景技术：
统计资料表明，大约每年有十分之一的润滑脂用于钢铁工业机械设备的润滑，而这些润滑脂又大量使用在连铸机上，因此，改进连铸设备用脂的性能，成为润滑脂研究的重要课题。随着连铸机效率的提高，连铸机轴承的工作环境更加恶劣，温度高达800-1000°C，钢坯的烘烤可使连铸机轴承盖表面温度达到150-30(TC，轴承和润滑脂会受到为使钢坯降温而大量喷洒的水及水蒸气的侵蚀，而且在高速运转下承受钢坯的重压。皂基润滑脂在这样高温、高负荷、高速度、有水淋的苛刻条件下不能适应连铸机的润滑。在美国、日本等发达国家，连铸机一般都使用脲基润滑脂润滑。近年来，对脲基润滑脂的研发中，也涌现出一些新的技术和配方，这些技术和配方对提高脲基润滑脂的极压耐磨性能起了的一定的作用，如公开号为CN101886018A中所提出的专利技术仅仅 是提高了脲基润滑脂的氧化安定性，以及公开号为CN101368129A中所提出的技术是以T361A硼酸盐作为抗磨剂，对提高脲基润滑脂的极压耐磨性能起到一定作用，其烧结负荷达到400kg，因此，现有技术中的脲基润滑脂，高温下的极压耐磨性能还有所欠缺，尤其在高温、高负荷冲击或极不利的情况下，润滑脂的润滑性能、抗磨极压性能均有明显下降，无法在高温条件下长久使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种脲基润滑脂组合物，该润滑脂首次在组合物中加入了钥碳磷酸盐，使脲基润滑脂具有优异的极压耐磨性能，尤其适于在高温条件下长期使用。本发明是通过以下的技术方案实现的:一种脲基润滑脂组合物，按重量百分比该组合物由下列组分组成的:40-85% 的基础油；3.28-30% 的有机胺；8-25%的异氰酸酯；1.2-10% 的抗磨剂。本发明中，所选用的基础油为矿物基础油或合成基础油，在矿物基础油中，优选150BS和100号机械油的混合物，因为它具有较好的耐高温性能，在合成基础油中，优选聚_a烯烃，因为它不仅具有高度的耐热性，剪切稳定性和氧化稳定性，还具有生物降解性，不会对环境造成污染。本发明的基础油含量优选50-80%，当基础油含量小于50%时，产品的工作锥入度过小，不利于产品使用时在工作部位的分散，当基础油含量高于80%时，产品的粘度不够，容易从工作部分流失。
本发明中，100号机械油和150BS机械油的重量比为1: 0.5_1: 4，当这两种基础油的重量比低于1: 0.5时，产品的钢网分油率不足，当这两种基础油的重量比高于1: 4时，产品的钢网分油率达到最大值，不会再有提高。本发明中，选用有机胺和异氰酸酯作为制备含脲基的稠化剂的原料，所选用的异氰酸酯为4，4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)，因为在有机胺相同的情况下，4，4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)脲基润滑脂的性能好于甲苯二异氰酸酯(TDI)，因为在MDI分子中，2个-NCO位于MDI分子的两端，这样的结构与有机胺反应易于形成线性分子结构，而线性分子结构中的分子间作用力较强，有利于润滑脂滴点等性能的提高；但是在TDI分子中，I个苯环上同时有3个取代基，形成空间位阻，不利于TDI与有机胺的反应，而且影响反应生成的脲分子间的作用力，不利于分子的叠加，因此对制备的脲基润滑脂性能会产生不利影响。本发明中，MDI优选MDI100，因为利用MDI100生产的脲基稠化剂产率较高。本发明中，MDIlOO的含量优选10-20%，按此含量生产出的稠化剂的重量与基础油的重量刚好达到一合适比例。本发明中，所选用的有机胺为对甲苯胺、环己胺和二苯胺，有文献表明，在异氰酸酯相同的情况下，有机胺的类型对润滑脂的性能影响较大，在制备脲基润滑脂时，采用单一脂肪胺制备的脲基润滑脂滴点不稳定，而采用单一芳香胺制备的润滑脂外观比较粗糙，稠化剂用量也较高。因此常采用脂肪胺和芳香胺混合，制备的润滑脂性能稳定而且稠化能力强，滴点高，稠度大和抗氧化性能好。一般规律是芳香胺/MDI制备的脲基润滑脂滴点较高，但是外观粗糙；脂肪胺/MDI制备的脲基润滑脂滴点较低，造成这种差异的原因在于脲基稠化剂的纤维结构上的差异，芳香胺/MDI制备的稠化剂呈短纤维结构，其稠化能力弱，制备的润滑脂稠度小，但滴点较高；脂肪胺/MDI制备的稠化剂呈条状或棒状结构，其稠化能力较强，滴点较低。长链脂肪胺制备的脲基润滑脂滴点低于短链脂肪胺制备的脲基润滑脂，不同比例的混合胺对制备的润滑脂的性能也有一定影响。在制备脲基润滑脂时，应注意选择脂肪胺和芳香胺的合适比例。脲基润滑脂的氧化安定性好坏与脲基稠化剂中芳环碳数的相对含量有关，芳环碳数相对含量越大，制备的脲基润滑脂的氧化安定性越好。一般来说，芳香胺或环烷胺制备的润滑脂的抗氧化能力优于脂肪胺制备的润滑脂；对于脂肪胺制备的脲基润滑脂来说，胺的碳链越长，制备的脲基润滑脂的氧化安定性越差。本发明中，有机胺的含量优选4.1_25%，此含量的有机胺刚好和前述的MDI的完全反应。本发明中，所选用的抗磨剂为伯烷基二硫代磷酸锌(T202)和钥碳磷酸盐(T300)，其中，伯烷基二硫代磷酸锌(T202)的抗氧化、抗腐蚀及抗磨性能好均较优异；而本发明中首次选用的钥碳磷酸盐(T300)的化学稳定性和热稳定性良好，在大气中，温度600°C以上开始逐渐氧化，在稀酸、碱、溶剂、润滑油、合成润滑脂中不溶解，不发生化学反应，易分散在油分子表面，与金属表面接触发生内磷化形成耐磨层和表面粘附层，这两层膜耐极压、耐磨擦，且对金属表面无不良影响，不会侵蚀橡胶材料。一般脲基脂加T361A硼酸盐抗磨剂后的烧结负荷不超过400kg，加钥碳磷酸盐后烧结负荷可达500kg以上。本发明中，抗磨剂含量优选1.5-7%,当抗磨剂含量低于1.5%,产品抗磨性能达不到要求，水淋流失量也会 超过1;当抗磨剂含量高于7%时，产品的抗磨性能不会再有明显提闻，因此加入过多的抗磨剂只会提闻成本。本发明中，T202和T300的重量比在1: 1-1: 5，较优选地为1: 1-1: 4当T202与T300的重量比在1: 1-1: 4之间时，产品的耐磨性能可达到最佳。本发明的一种含钥碳磷酸盐的脲基润滑脂组合物的生产方法包括如下步骤:(I)将基础油总重量的20-70%投入第一个反应釜中，加热到45_55°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至75-85 °C，停拌备用。(2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到0_50°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至75-85°C ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌10-15分钟，再全部加入第二个反应爸中。(3)搅拌升温至125_135°C，然 后停搅拌2_10分钟后再搅拌2_10分钟，共持续1_5次。(4)保持温度在120_140°C之间，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至110-130°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75-85°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65-75 °C。(5)均化后得成品。本发明具有很好的耐高温性，在高温条件下具有长久的使用期和稳定期，在高温、高负荷冲击或极不利的情况下具有优良的润滑性，有很强的抗磨极压性，在高温高速状态下不会分散油脂，遇水在较长时间内均不乳化变质，不流失，噪音和震动达到最低限度。
具体实施例方式实施例1将原料按如下重量配料150BS 机械油:840kg， 100 号机械油:210kg，对苯二胺:30kg,环己胺:70kg,二苯胺:7.5kg，MDI(IOO):300kg，钥碳磷酸盐(T300):30kg，伯烷基二硫代磷酸锌(T202):6kg;生产方法:(I)将基础油总重量的20%投入第一个反应釜中，加热到50°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至80°C，停拌备用。(2)将剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到5°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至78V ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌15分钟，再全部加入第二个反应釜中。(3)搅拌升温至130°C，然后停搅拌5分钟后再搅拌5分钟，如此反复3次。(4)保持温度在130°C以上，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至120°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65 °C。(5)均化后得成品。实施例2将原料按如下重量配料150BS 机械油:900kg， 100 号机械油:225kg，
对苯二胺:45kg,环己胺:45kg,二苯胺:3kg，MDI(IOO):150kg，钥碳磷酸盐(T300):75kg，伯烷基二硫代磷酸锌(T202):15kg;生产方法:(I)将基础油总重量的40%投入第一个反应釜中，加热到55°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至85 °C，停拌备用。(2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到5°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至75°C ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌13分钟，再全部加入第二个反应釜中。(3)搅拌升温至130°C，然后停搅拌5分钟后再搅拌5分钟，如此反复3次。(4)保持温度在130°C以上，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至120°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65 °C。实施例3将原料按如下重量配料150BS 机械油:675kg， 100 号机械油:450kg，对苯二胺:30kg,环己胺:90kg,二苯胺:9kg，MDI (100):270kg，钥碳磷酸盐(T300):30kg，伯烷基二硫代磷酸锌(T202):30kg;生产方法:(I)将基础油总重量的70%投入第一个反应釜中，加热到55°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至85 °C， 停拌备用。(2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到5°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至77°C ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌15分钟，再全部加入第二个反应釜中。(3)搅拌升温至130°C，然后停搅拌5分钟后再搅拌5分钟，如此反复3次。(4)保持温度在130°C以上，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至120°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至85°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到70°C。实施例4将原料按如下重量配料150BS 机械油:700kg， 100 号机械油:350kg，对苯二胺:60kg,环己胺:75kg,二苯胺:7.5kg，MDI(IOO):225kg，钥碳磷酸盐(T300):30kg，伯烷基二硫代磷酸锌(T202):30kg;生产方法:(I)将基础油总重量的60%投入第一个反应釜中，加热到50°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至75 °C，停拌备用。(2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到5°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至78V ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌15分钟，再全部加入第二个反应釜中。(3)搅拌升温至130°C，然后停搅拌5分钟后再搅拌5分钟，如此反复3次。
(4)保持温度在130°C以上，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至120°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65 °C。实施例5将原料按如下重量配料聚α 烯烃:1200kg，对苯二胺:60kg,环己胺:30kg,二苯胺:4.5kg，MDI(IOO):150kg，钥碳磷酸盐(T300):15kg，伯烷基二硫代磷酸锌(T202):7.5kg ；生产方法:(I)将基础油总重量的30%投入第一个反应釜中，加热到45°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至75 °C，停拌备用。(2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到5°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至75°C ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌15分钟，再全部加入第二个反应釜中。(3)搅拌升温至130°C，然后停搅拌5分钟后再搅拌5分钟，如此反复3次。(4)保持温度在130°C以上，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至120°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65 °C。
实施例6按如下配方配料聚α 烯烃:975kg，对苯二胺:75kg,环己胺:120kg,二苯胺:6kg，MDI (100):300kg，钥碳磷酸盐(T300):45kg，伯烷基二硫代磷酸锌(T202):9kg;生产方法:(I)将基础油总重量的45%投入第一个反应釜中，加热到50°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至80°C，停拌备用。(2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到5°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至78V ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌15分钟，再全部加入第二个反应釜中。(3)搅拌升温至130°C，然后停搅拌5分钟后再搅拌5分钟，共持续3次。(4)保持温度在130°C以上，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至120°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65 °C。实施例7按如下配方配料150BS 机械油:450kg， 100 号机械油:450kg，对苯二胺:45kg,环己胺:105kg,二苯胺:7.5kg，MDI(IOO):300kg，钥碳磷酸盐(T300):75kg，伯烷基二硫代磷酸锌(T202):30kg;
生产方法:(1)将基础油总重量的20-70%投入第一个反应釜中，加热到50°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至80°C，停拌备用。(2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到5°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至78V ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌15分钟，再全部加入第二个反应釜中。(3)搅拌升温至130°C，然后停搅拌5分钟后再搅拌5分钟，共持续3次。(4)保持温度在130°C以上，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至120°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65 °C。实施例8按如下配方配料150BS 机械油:600kg， 100 号机械油:300kg，对苯二胺:75kg,环己胺:135kg,二苯胺:6kg， MDI(IOO):285kg，钥碳磷酸 盐(T300):60kg，伯烷基二硫代磷酸锌(T202):20kg;生产方法:(1)将基础油总重量的55%投入第一个反应釜中，加热到50°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至75 °C，停拌备用。(2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中升温到5°C，然后加入MDI (100)，搅拌升温至78V ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌15分钟，再全部加入第二个反应釜中。(3)搅拌升温至130°C，然后停搅拌5分钟后再搅拌5分钟，如此反复3次。(4)保持温度在130°C以上，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至120°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65 °C。本发明的一种脲基润滑脂组合物所能达到的技术指标如表I中所示:
权利要求
1.一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述组合物按总重量计包括如下组分: 40-85%的基础油； 3.28-30%的有机胺； 8-25%的异氰酸酯； 1.2-10%的抗磨剂； 其中，所述抗磨剂为钥碳磷酸盐和伯烷基二硫代磷酸锌的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐的重量比为1:1-1: 5。
3.根据权利要求2所述的一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐的重量比为1:1-1: 4。
4.根据权利要求1所述的一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述矿物基础油为机械油，所述合成基础油为聚-α烯烃。
5.根据权利要求4所述的一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述矿物基础油为100号机械油和150BS机械 油的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述矿物基础油中100号机械油和150BS机械油的重量比为1: 0.5-1: 4。
7.根据权利要求1所述的一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述有机胺为对甲苯胺、环己胺和二苯胺。
8.根据权利要求1所述的一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述异氰酸酯为4，4' -二苯基甲烷二异氰酸酯。
9.根据权利要求1所述的一种脲基润滑脂组合物，其特征在于，所述基础油含量为50-80 %，所述有机胺含量为4.1-25 %，所述异氰酸酯含量为10-20 %，所述抗磨剂含量为1.5-7%。
10.一种脲基润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤: (1)将基础油总重量的20-70%投入第一个反应釜中，加热到45-55°C，然后加入对甲苯胺，搅拌加热至75-85°C，停拌备用； (2)把剩余的基础油投入第二个反应釜中，升温到0-50°C，然后加入液化的二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌升温至75-85°C ;同时在第一个反应釜中加入环己胺并搅拌10-15分钟，再全部转入到第二个反应釜中； (3)搅拌升温至125-135°C，然后停止搅拌2-10分钟后再搅拌2_10分钟，如此反复1_5次； (4)保持温度在120-140°C之间，将产品转入第一个反应釜中冷却，当温度下降至110-130°C时加入二苯胺并搅拌，温度下降至75-85°C时加入伯烷基二硫代磷酸锌和钥碳磷酸盐，搅拌冷却到65-75 °C ； (5)均化后得成品。
全文摘要
本发明公开了一种脲基润滑脂组合物及其生产方法，它是将基础油、有机胺、异氰酸酯、抗磨剂、抗腐剂按照一定比例配比后，先将部分基础油的投入第一个反应釜中，加热、然后加入对甲苯胺，搅拌加热后停拌备用；把剩余的基础油投入第二个反应釜中加热，然后加入异氰酸酯，搅拌升温后，在第一个反应釜中加入有机胺并搅拌，再全部加入第二个反应釜中；继续搅拌升温，然间歇搅拌3次；将产品打入第一个反应釜中冷却，然后加入有机胺并搅拌，最后加入抗磨剂，均化后得成品。本发明首次将钼碳磷酸盐引入脲基润滑脂配方中，有效提高了普通脲基润滑脂的极压抗磨性能。
文档编号C10M169/00GK103242940SQ20121002301
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月2日 优先权日2012年2月2日
发明者李雪峰 申请人:李雪峰