润滑脂组合物及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了润滑脂组合物及其制备方法，所述润滑脂组合物包含以下组分：(a)聚脲基润滑脂；(b)抗磨剂；(c)抗氧剂；(d)增粘剂；(e)微纳米颗粒添加剂，以聚脲基润滑脂(a)的质量为100％计，抗磨剂(b)的加入量为0.5-5质量％；抗氧剂(c)的加入量为0.1-3质量％；增粘剂(d)的加入量为1-8质量％；微纳米颗粒添加剂(e)的加入量为2-10质量％。本发明的润滑脂组合物的综合性能优异，可用于高温、磨损严重、重载、潮湿、强腐蚀等恶劣工况下运转的机械润滑剂以及高速或超高速运转的轴承的润滑。
【专利说明】润滑脂组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种润滑脂组合物及其制备方法，具体涉及一种聚脲基润滑脂组合 物。属于润滑剂【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 摩擦过程的实质是能量的消耗和材料的损耗过程，据统计80%的机器失效是由于 零部件的磨损引起的，润滑是减磨抗磨的最有效途径之一。目前大多数润滑剂是以加入多 种添加剂来提高性能，润滑剂品质的每次提升几乎都是添加剂发展的结果。
[0003] 由于微纳米颗粒在摩擦表面能形成一层摩擦系数较低的薄膜，并可以对摩擦表面 进行一定程度的填补和修复，从而减少摩擦副的磨损量，同时降低摩擦表面热量的积聚，延 长摩擦副的使用寿命，因而近几年来微纳米颗粒添加剂的使用日益引起人们的关注。
[0004] 目前，聚脲基润滑脂凭借其良好的耐高温性能、防辐射性、抗水性、胶体安定性，以 及较长的轴承寿命等性能被大多数使用厂家所青睐，但其减磨抗磨性能和极压性能效果差 又在一定程度上限制了其应用。
[0005] 专利申请CN101173199A公开一种自修复脲基润滑脂及其制备方法，即将一定量 的自修复纳米微粒加入到聚脲基润滑脂中，有效提高了聚脲基润滑脂的承载能力和耐磨性 能，但选用的纳米微粒与聚脲润滑脂适应性差，所制备产品的钢网分油较大。
[0006] 专利申请CN103740443A在聚脲润滑脂中加入了微米级氟化石墨，减磨性能和承 载性能得到了改善，但四球实验中，PB值在500N以下，值在4000N以下，磨斑直径0. 6mm 以上，与实际应用需求仍有一定差距。
【发明内容】
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 针对现有普通脲基润滑脂存在的减磨抗磨效果差、生成的脲基结构不具有承载高 负荷的能力，容易引起摩擦磨损等问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种润滑脂组 合物及其制备方法。所述润滑脂组合物具有以下优点：①较低的摩擦系数和突出的极压抗 磨性，可长时间承受重载负荷；②较好的高温使用性能，高温下使用不会结焦和流失；③优 异的氧化安定性、胶体安定性和防腐蚀性能，且制备工艺简单，易于工业化生产和控制。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010] 本发明提供一种润滑脂组合物，包含以下组分：
[0011] (a)聚脲基润滑脂；
[0012] (b)抗磨剂；
[0013] (c)抗氧剂；
[0014] (d)增粘剂；
[0015] (e)微纳米颗粒添加剂，
[0016] 以聚脲基润滑脂（a)的质量为100%计，抗磨剂（b)的加入量为0. 5-5质量％ ;抗 氧剂（C)的加入量为0. 1-3质量％;增粘剂（d)的加入量为1-8质量％;微纳米颗粒添加剂 (e)的加入量为2-10质量％。
[0017] 本发明所述的润滑脂组合物中，所述的聚脲基润滑脂（a)通过以下方法制备：以 所述聚脲基润滑脂（a)总质量为基准，（1)将32-45%的基础油与2-4%的二异氰酸酯混合 加热溶解；（2)将剩余的基础油与0. 3-1 %的十八胺混合加热溶解，之后加入0. 1-1 %苯胺 和0. 8-2. 5%环己胺，搅拌溶解；(3)将（1)得到的溶液与（2)得到的溶液混合搅拌，加热保 温后冷却研磨均质脱气，得到聚脲基润滑脂（a)。
[0018] 本发明所述的润滑脂组合物中，所述的聚脲基润滑脂（a)中的基础油为聚α_烯 烃基础油、酯类油的一种或多种，优选为ΡΑ040、ΡΑ0100、芳香酯、多元醇酯中的一种或几种， 更优选为偏苯三酸酯、三羟甲基丙烷酯、新戊基多元醇酯中的一种或几种。
[0019] 本发明所述的润滑脂组合物中，以聚脲基润滑脂（a)的质量为100%计，抗磨剂 (b)的加入量为1-3质量％ ;抗氧剂（c)的加入量为0. 5-2. 5质量％ ;增粘剂（d)的加入量 为3-5质量％ ;微纳米颗粒添加剂（e)的加入量为2-8质量％。
[0020] 本发明所述的润滑脂组合物中，所述抗磨剂（b)为硼酸盐抗磨剂，优选为三硼酸 钾中性分散液。
[0021] 本发明所述的润滑脂组合物中，所述抗氧剂（c)为胺类或酚类抗氧剂，优选为 对，对-二辛基二苯胺、辛基丁基二苯胺、萘胺、2, 6-二叔丁基对甲酚或双（3, 5-二叔丁 基-4-羟基苄基）硫醚中的一种或多种。
[0022] 本发明所述的润滑脂组合物中，所述增粘剂（d)为聚异丁烯、乙丙共聚物或聚甲 基丙烯酸酯中的一种或多种。
[0023] 本发明所述的润滑脂组合物中，所述微纳米颗粒添加剂（e)为聚四氟乙烯和纳米 碳酸钙的组合物，其中聚四氟乙烯与纳米碳酸钙的质量比为1:4?4:1，优选为1:2?2:1。
[0024] 本发明所述的润滑脂组合物中，所述聚四氟乙烯的平均粒径小于5 μπι;纳米碳酸 钙的平均粒径小于〇. 02 μ m。
[0025] 本发明还提供一种本发明所述的润滑脂组合物的制备方法，在所述聚脲基润滑脂 (a)中，加入所述的抗磨剂（b)、抗氧剂（c)、增粘剂（d)和微纳米颗粒添加剂（e)，进行混 合，得到所述润滑脂组合物。
[0026] 发明的效果
[0027] 本发明的润滑脂组合物高温下不会结焦和流失，且氧化安定性好。本发明的润滑 脂组合物还具有优异的抗水淋性能、胶体安定性和更长的轴承使用寿命，综合性能优异，可 用于高温、磨损严重、重载、潮湿、强腐蚀等恶劣工况下运转的机械润滑剂以及高速或超高 速运转的轴承润滑，例如油田钻井、高速电机轴承、钢铁厂连铸机轴承、汽车轴承、等速万向 节以及精密仪器仪表的润滑；本发明的润滑脂组合物的制备工艺简单，十分易于工业生产 和控制。
【具体实施方式】
[0028] 如上所述，采用聚脲基润滑脂作为基础脂比传统锂基脂具有更好的高温稳定性， 更加适合用于高温润滑。
[0029] 优选地，所述的聚脲基润滑脂（a)通过以下方式制备：以所述聚脲基润滑脂总质 量为基准，（1)将32-45%的基础油与2-4%的二异氰酸酯混合，加热到60-80°C溶解；（2) 将剩余的基础油与〇. 3-1 %的十八胺混合，加热到60-80°C溶解，之后加入0. 1-1 %苯胺和 0. 8-2. 5%环己胺，搅拌使之溶解；（3)将（1)得到的溶液与（2)得到的溶液混合搅拌，并升 温至130-160°C，保温；冷却研磨均质脱气得到。
[0030] 本发明通过选用合适比例的脂肪胺、环烷胺和芳香胺与二异氰酸酯反应，制备出 了综合性能优异的聚脲基润滑脂，其中适当比例的芳香胺，使聚脲基润滑脂的机械安定性、 氧化安定性得以加强；而适当比例的脂肪胺和环烷胺则保证了聚脲基润滑脂的稠化能力和 耐高温性能。
[0031] 其中，基础油为聚α -烯烃基础油、酯类油的一种或多种；优选为PA040、PA0100、 芳香酯、多元醇酯中的一种或几种，更优选偏苯三酸酯、三羟甲基丙烷酯、新戊基多元醇酯 中的一种或几种。
[0032] 本发明的润滑脂组合物中，以聚脲基润滑脂（a)的质量为100%计，抗磨剂（b)的 加入量为0.5-5质量％，优选为1-3质量％。
[0033] 本发明的润滑脂组合物中，优选抗磨剂（b)为硼酸盐抗磨剂，优选为三硼酸钾中 性分散液。其具有很高的热氧化稳定性，在150°C高温下长时间使用仍然十分安定，基本看 不到胶质和油泥。并且，硼酸盐是靠电子离子团定向移动和吸附起极压、抗磨和减磨作用， 既不损害摩擦面金属，也不消耗油品中的添加剂，即使被摩擦下来，还会通过电泳再吸附上 去，使用寿命很长。
[0034] 本发明的润滑脂组合物中，以聚脲基润滑脂（a)的质量为100%计，抗氧剂（c)的 加入量为〇. 1-3质量％，优选为0.5-2. 5质量％。
[0035] 本发明的抗氧剂（C)优选采用胺类或酚类抗氧剂，优选为对，对-二辛基二苯胺、 辛基丁基二苯胺、萘胺、2, 6-二叔丁基对甲酚或双（3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基）硫醚中的 一种或多种。上述抗氧剂与本发明其他添加剂具有较好的配伍性，可以提高本发明组合物 的氧化安定性，并延长其使用寿命。
[0036] 本发明的润滑脂组合物中，以聚脲基润滑脂（a)的质量为100%计，增粘剂（d)加 入量为1-8质量％，优选为3-5质量％。
[0037] 本发明的增粘剂（d)优选为聚异丁烯、乙丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯中的一种或 多种。上述增粘剂可以提高本发明润滑脂组合物的粘附性和抗水淋性能。
[0038] 本发明的润滑脂组合物中，以聚脲基润滑脂（a)的质量为100%计，微纳米颗粒添 加剂（e)的加入量为2-10质量％，优选为2-8质量％。
[0039] 本发明的微纳米颗粒添加剂（e)优选为聚四氟乙烯和纳米碳酸钙的组合物，其中 聚四氟乙烯与纳米碳酸钙的质量比为1:4-4:1，优选为1:2-2:1。聚四氟乙烯摩擦系数是固 体材料中最低的，在聚脲基润滑脂中添加聚四氟乙烯和纳米碳酸钙的组合物，可在摩擦表 面形成一层摩擦系数较低的薄膜，并对摩擦表面磨痕进行一定程度的填补和修复，此外聚 四氟乙烯和纳米碳酸钙还具有一定的极压抗磨协同作用，因而采用聚四氟乙烯和纳米碳酸 钙为添加剂，有助于改善聚脲基润滑脂的抗磨、减磨和承载性能，并有助于降低轴承在高温 环境下工作的摩擦系数，降低能耗并且减少润滑脂消耗，延长润滑脂的使用寿命。
[0040] 所述聚四氟乙烯平均粒径小于5 μπι，优选小于3 μπι，聚四氟乙烯具有良好的化学 安定性和热稳定性，可提高聚脲基润滑脂的氧化安定性和耐化学腐蚀性。
[0041] 所述纳米碳酸钙平均粒径小于0. 02 μ m，优选小于0. 01 μ m，纳米碳酸钙由于粒子 的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生了变化，因此可以使润滑脂具备较好的极压和 抗磨减磨性能。
[0042] 硼酸盐类抗磨剂、聚四氟乙烯、纳米碳酸钙与聚脲基润滑脂具有较好的配伍性和 适应性，弥补了聚脲基润滑脂减磨抗磨效果差、不能承载高负荷的缺陷，扩大了其应用范 围。
[0043] 优选地，本发明还提供一种根据本发明所述的润滑脂组合物的制备方法，在所述 聚脲基润滑脂（a)中，加入所述的抗磨剂（b)、抗氧剂（c)、增粘剂（d)和微纳米颗粒添加剂 (e)，进行混合，得到所述润滑脂组合物。
[0044] 更优选地，所述混合过程为将各组分升温搅拌至100-1KTC，恒温搅拌40min-lh， 冷却研磨均质。
[0045] 实施例
[0046] 以下提供本发明的实施例，其仅用于解释和说明的目的，并不限制本发明。在实施 例中，"份"是指"质量份"。
[0047] 实施例1
[0048] 在润滑脂调制釜中将420份的偏苯三酸酯TMT_4(聊城瑞捷化学有限公司，下同） 与35. 04份的二苯基甲烷-4, 4-二异氰酸酯（艾科试剂）混合，加热到70°C溶解；同时在 另一个反应爸中加入512份聚α稀径SpectraSyn 40与7. 92份的十八胺（上海至鑫化 工有限公司）混合，加热到70°C溶解，之后加入6. 67份苯胺（山东海华股份有限公司）和 17. 76份环己胺（南通益同化工有限公司），搅拌使之溶解；将反应釜中的混合溶液快速投 入调制釜中，打开风机，恒温搅拌10分钟后，升温至150°C，保温20分钟；冷却研磨均质脱 气得到聚脲基润滑脂。
[0049] 将100份的上述聚脲基润滑脂加入到预先清洗的常压反应釜中，升温搅拌，加入 1.5 份三棚酸钟中性油分散液 Octopol PTB(Tiarco Chemical Company, Inc.下同），0· 5 份丁基/辛基二苯胺Irganox L57 (Basf Chemical Company，下同），5份聚异丁稀增粘剂 PB_2400(Daelim Industrial Co. Ltd Petrochemical Division，下同），3 份聚四氟乙稀 PTFE L101-1 (苏威集团Solvay)，下同）和2份纳米碳酸钙（浙江常山金雄有限公司，下 同），混合搅拌，再升温至ll〇°C，恒温搅拌40min，冷却出釜，均质研磨包装，得到润滑脂组 合物I。
[0050] 实施例2
[0051] 将100份的上述聚脲基润滑脂加入到预先清洗的常压反应釜中，升温搅拌，加入1 份三硼酸钾中性油分散液Octopol PTB，1份丁基/辛基二苯胺Irganox L57,4份增粘剂乙 丙共聚物T614 (锦州市润达化工有限责任公司），2份聚四氟乙烯和3份纳米碳酸钙，混合 搅拌，再升温至Il〇°C，恒温搅拌40min，冷却出釜，均质研磨包装，得到润滑脂组合物II。
[0052] 对比例1
[0053] 除将实施例1中的聚四氟乙烯替换为传统抗磨剂磷酸三甲酚酯，纳米碳酸钙替换 为二戊基二硫代氨基甲酸锌以外，按与实施例1相同的方法，制备得到润滑脂组合物III。
[0054] 对比例2
[0055] 除将2份纳米碳酸钙替换为聚四氟乙烯外，按与实施例1相同的方法，制备得到润 滑脂组合物IV。
[0056] 对比例3
[0057] 除将增粘剂加入量更换为1份，聚四氟乙烯加入量更换为10份外，按与实施例1 相同的方法，制备得到润滑脂组合物V。
[0058] 表1列出了上述润滑脂组合物I、II、III、IV和V的性能测试数据。
[0059] 表1润滑脂组合物I、II、III、IV和V性能测试数据
[0060]
【权利要求】
1. 一种润滑脂组合物，其特征在于包含以下组分： (a) 聚脲基润滑脂； (b) 抗磨剂； (c) 抗氧剂； (d) 增粘剂； (e) 微纳米颗粒添加剂， 以聚脲基润滑脂（a)的质量为100%计，抗磨剂（b)的加入量为0.5-5质量％;抗氧剂 (c)的加入量为0. 1-3质量％ ;增粘剂（d)的加入量为1-8质量％ ;微纳米颗粒添加剂（e) 的加入量为2-10质量％。
2. 根据权利要求1所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述的聚脲基润滑脂（a)通过以 下方法制备：以所述聚脲基润滑脂（a)总质量为基准，（1)将32-45%的基础油与2-4%的 二异氰酸酯混合加热溶解；（2)将剩余的基础油与0. 3-1 %的十八胺混合加热溶解，之后加 入0. 1-1%苯胺和0. 8-2.5%环己胺，搅拌溶解；(3)将⑴得到的溶液与⑵得到的溶液 混合搅拌，加热保温后冷却研磨均质脱气，得到聚脲基润滑脂（a)。
3. 根据权利要求2所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述的聚脲基润滑脂（a)中的 基础油为聚a -烯烃基础油、酯类油的一种或多种，优选为PA040、PA0100、芳香酯、多元醇 酯中的一种或几种，更优选为偏苯三酸酯、三羟甲基丙烷酯、新戊基多元醇酯中的一种或几 种。
4. 根据权利要求1?3任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，以聚脲基润滑脂（a) 的质量为100%计，抗磨剂（b)的加入量为1-3质量％ ;抗氧剂（c)的加入量为0. 5-2. 5质 量％ ;增粘剂（d)的加入量为3-5质量％ ;微纳米颗粒添加剂（e)的加入量为2-8质量％。
5. 根据权利要求1?4任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述抗磨剂（b)为硼 酸盐抗磨剂，优选为三硼酸钾中性分散液。
6. 根据权利要求1?5任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述抗氧剂（c)为胺 类或酚类抗氧剂，优选为对，对-二辛基二苯胺、辛基丁基二苯胺、萘胺、2, 6-二叔丁基对甲 酚或双（3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基）硫醚中的一种或多种。
7. 根据权利要求1?6任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述增粘剂（d)为聚 异丁烯、乙丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种。
8. 根据权利要求1?7任一项所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述微纳米颗粒添 加剂（e)为聚四氟乙烯和纳米碳酸钙的组合物，其中聚四氟乙烯与纳米碳酸钙的质量比为 1:4?4:1，优选为1:2?2:1。
9. 根据权利要求8所述的润滑脂组合物，其特征在于，所述聚四氟乙烯的平均粒径小 于5 y m ;纳米碳酸1?的平均粒径小于0. 02 y m。
10. -种权利要求1?9任一项所述的润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，在所述 聚脲基润滑脂（a)中，加入所述的抗磨剂（b)、抗氧剂（c)、增粘剂（d)和微纳米颗粒添加剂 (e)，进行混合，得到所述润滑脂组合物。
【文档编号】C10N30/10GK104479815SQ201410831504
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】范海粉, 王瑞兴, 孙宗圣 申请人:上海禾泰特种润滑科技股份有限公司