一种全氟聚醚型导电润滑脂及其制备方法与流程

本发明涉及导电润滑脂技术领域，特别涉及一种全氟聚醚型导电润滑脂及其制备方法。

背景技术：

导电润滑脂是由基础油、稠化剂、导电炭黑以及特定功能添加剂进行调配而成的导电型润滑脂。在复印机、打印机、跑步机等容易产生静电的设备中，导电润滑脂可以有效的引导静电，防止设备因静电积累导致损坏，并能够起到润滑保护的作用。对于电力行业中的发电站、高电压电机轴承、输电线路的金属导体连接处等，导电润滑脂的使用可以增大导电接触面，降低接触电阻及电化腐蚀作用，阻止氧气、水等腐蚀介质的侵入。目前，市面常见的导电润滑脂所用到的基础油大部分是矿物油、硅油、pao及合成脂类油。这些基础油在高温的工况下存在碳化、分解的现象，影响其在高温环境中的应用。cn104312662a公开了一种导电润滑脂组合物及其制备方法，并提出该导电润滑脂组合物具有良好的导电型与阻燃性能。但该专利申请中提到的基础油为聚α烯烃、100#机油、68#导轨油或5#主轴油中的一种多几种，上述油品的耐高温性能较差，在高温工况下易受热分解进而导致润滑脂失效。

全氟聚醚油脂以其优良的低挥发性、热稳定性、化学稳定性、耐腐蚀特性以及高低温特性和润滑特性，更适合于高温和苛刻的使用环境中。但由于全氟聚醚油自身良好的绝缘性限制了其在某些需要导电场合的应用。

为了提高导电性能，一种做法是加入导电炭黑或导电金属类如铜粉、银粉等，这类添加剂由于粒径较大、表面粗糙、无法与全氟聚醚油形成均匀分散体系等缺陷在使用中会导致润滑脂出现外观不均匀、摩擦系数增大的问题。cn104450007a公开了一种导电用耐高温润滑脂，并提出该导电脂具有较高导电性与优异的耐高温性。但该专利申请中提到的导电添加剂为纳米氧化钛或氧化锡中的一种或两种的组合，这两种添加剂价格较高且存在与全氟聚醚无法均匀悬浮的问题。公开号为cn102827673的中国专利申请中公开了一种导电性润滑脂组合物，其以全氟聚醚配合直径40-200nm的碳纳米管等组分通过简单混合研磨而成，从其实验结果看，该组合物形成的润滑膜具有较大的摩擦系数。

技术实现要素：

本发明为弥补现有技术的不足，提供一种全氟聚醚型导电润滑脂及其制备方法。本发明所提供的技术方案解决了现有产品中存在摩擦系数大、缺乏导电性和外观不均匀等技术问题。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

本发明提供一种全氟聚醚型导电润滑脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在200-1500℃下，更优选在500-1000℃下，向含有导电炭黑和全氟聚醚的混合物中通入氟气，制得含有导电炭黑和全氟聚醚的均匀悬浮液；

(2)将稠化剂加入所述均匀悬浮液中进行稠化，研磨稠化所得的混合物。

本发明首先采用氟气处理导电炭黑和全氟聚醚的混合物，以制得外观均匀的均匀悬浮液，在后期投入稠化剂进行反应后，可制备出低摩擦系数且外观均匀的导电润滑脂，且具有良好的导电性。

采用本发明的制备方法制备全氟聚醚型导电润滑脂时，步骤(1)中，优选向含有导电炭黑和全氟聚醚的混合物中持续通入氟气，从而可以让导电炭黑在全氟聚醚中分散得更均匀。优选的，通入氟气的时间为3-18h，更优选为5-12h；进一步优选的，所述氟气的流量为5-500ml/min，更优选为50-300ml/min，通过优选氟气的处理时间和流量，有利于得到更均匀得悬浮液，进而后续制备出外观均匀性更佳的导电润滑脂，从而保障其获得较低的摩擦系数。

进一步优选的，步骤(1)中，在惰性气体保护下制备均匀悬浮液。

本发明中，制备全氟聚醚型导电润滑脂时，步骤(2)的稠化优选在10-120℃、真空度为0.1-1000pa的条件下进行，真空度更进一步优选为10-600pa，稠化时间优选为1小时以上，更优选为1-8h，进一步优选为2-6h以兼顾效率和组分之间的充分混合效果。

本发明优选的，步骤(2)中，进行研磨前，冷却反应所得混合物，具体可以冷却至室温，并搅拌8-20h；优选的，步骤(2)的研磨时间为1-5h。

本发明优选的，基于全氟聚醚型导电润滑脂的质量，所述全氟聚醚、稠化剂、导电炭黑的质量百分比依次分别为50-90％、5-45％、1-30％。

本发明优选的，所述全氟聚醚的分子量为1000-50000g/mol，更优选为2000-30000g/mol。全氟聚醚可以采用市售相应原料，例如可以采用长城fm260、苏威yr1800、苏威m100、杜邦16256等等。

更进一步优选的，所述全氟聚醚选自如下结构式(i)、(ii)的化合物中的一种或多种：

其中，结构式(i)、(ii)中的m、n均为整数，m和n相同或不同，且m≥1、n≥0，结构式(i)、(ii)中的两种重复单元均为随机分布，结构式(i)、(ii)中的rf1和rf2相同或不同，rf1和rf2分别独立的选自-cf3、-c2f5、-c3f7或-cf(cf3)ocf3。

本发明的优选方案中，所述稠化剂为粉末，稠化剂的平均粒径为0.01-300μm，进一步优选为0.1-150μm；分子量为1×10³-1×10⁹g/mol，进一步优选为1×10⁴-1×10⁷g/mol1000-4000m²/g；比表面积为500-5000m²/g，进一步优选为1000-4000m²/g；熔点为200-450℃；进一步优选的，所述稠化剂选自聚四氟乙烯、三氟氯乙烯-聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或几种的组合。稠化剂可以采用市售产品，例如可以采用杜邦mp1600、杜邦mp1100、大金l-5f、3m9207等等。

本发明的优选方案中，所述导电炭黑的平均粒径为0.01-200μm，优选为0.1-100μm；比表面积为100-3000m²/g，优选为800-2500m²/g；oan值为50-1500cc/100g，优选为100-1200cc/100g。本发明的导电炭黑可以采用市售产品，例如可以采用cabotvxc-72、cabotvxc-72r、科骏化工kxc-80、科骏化工kxc-101等等。

本发明还提供一种采用上文所述的制备方法制得的全氟聚醚型导电润滑脂。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明将导电炭黑和全氟聚醚利用氟气进行处理得到均匀悬浮液，进而制得外观均匀、摩擦系数小和导电性良好的全氟聚醚型导电润滑脂。

本发明制备的全氟聚醚型导电润滑脂是一种黑色润滑脂，具有良好的导电性、耐高温性，可应用于高温、要求一定导电性的工况中，是一种优良的导电润滑脂。

本发明制备的全氟聚醚型导电润滑脂成本低，且具有良好的应用性能。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。

下面对所有实施例和对比例中所用到的相关原料或制得的产品的相关检测项目及采用的方法进行介绍，实施例和对比例中的原料若未特别说明，均为商业渠道购买获得。具体见表1：

表1

对比例和各实施例所用原料的性能指标如下表2所示：

表2

对比例1

(1)加温：取100g聚四氟乙烯加入到800g全氟聚醚中，其中全氟聚醚分子式为(式中rf1和rf2均为—cf3，m＝135、n＝216)，将混合物料投入到反应釜中，调节加热系统使反应釜温度保持在80℃，时间为10h；利用抽真空系统使反应釜真空度保持在100pa；

(2)搅拌：加温结束待混合组分冷却至室温后进行搅拌，搅拌时间为9h；

(3)研磨：将冷却后的物料用三辊研磨机进行研磨，研磨时间为1h，即空白全氟聚醚润滑脂。

对比例2

(1)加温：取50g导电炭黑、100g聚四氟乙烯加入到800g全氟聚醚中，其中全氟聚醚分子式为(式中rf1和rf2均为—cf3，m＝108、n＝206)，将混合物料投入到反应釜中，调节加热系统使反应釜温度保持在80℃，时间为10h；利用抽真空系统使反应釜真空度保持在200pa；

(2)搅拌：加温结束待混合组分冷却至室温后进行搅拌，搅拌时间为9h；

(3)研磨：将冷却后的物料用三辊研磨机进行研磨，研磨时间为1h，即获得普通全氟聚醚润滑脂。

实施例1

(1)预制：取50g导电炭黑加入到800g全氟聚醚中，其中全氟聚醚分子式为(式中rf1和rf2均为—cf3，m＝105、n＝226)，进而利用氟气对上述混合组分进行处理，具体过程如下：将混合组分投入到预制釜中，以氩气作为保护气体，并向预制釜中持续通入氟气，氟气流量保持在50ml/min，保持反应釜温度500℃，反应时间为9h，得到导电炭黑与全氟聚醚的均匀悬浮液；

(2)加温：取100g聚四氟乙烯加入到上述均匀悬浮液中，将混合物料投入到反应釜中，调节加热系统使反应釜温度保持在80℃，时间为10h；利用抽真空系统使反应釜真空度保持在300pa；

(3)搅拌：加温结束待混合组分冷却至室温后进行搅拌，搅拌时间为9h；

(4)研磨：将冷却后的物料用三辊研磨机进行研磨，研磨时间为1h，即全氟聚醚型导电润滑脂。

实施例2

(1)预制：取120g导电炭黑加入到1.6kg全氟聚醚中，其中全氟聚醚分子式为(式中rf1和rf2均为—cf3，m＝152、n＝204)，进而利用氟气对上述混合组分进行处理，具体过程如下：将混合组分投入到预制釜中，以氩气作为保护气体，并向预制釜中持续通入氟气，氟气流量保持在80ml/min，保持反应釜温度700℃，反应时间为10h，得到导电炭黑与全氟聚醚的均匀悬浮液；

(2)加温：取250g四氟乙烯-六氟丙烯加入到上述均匀悬浮液中，并将混合物料投入到反应釜中，调节加热系统使反应釜温度保持在85℃，时间为12h；利用抽真空系统使反应釜真空度保持在200pa；

(3)搅拌：加温结束待混合组分冷却后进行搅拌，搅拌时间为15h；

(4)研磨：将冷却至室温后的物料用三辊研磨机进行研磨，研磨时间为1.5h，即全氟聚醚型导电润滑脂。

实施例3

(1)预制：取160g导电炭黑加入到2kg全氟聚醚中，其中全氟聚醚分子式为(式中rf1和rf2分别为—cf3、—c2f5，m＝201、n＝124)，进而利用氟气对上述混合组分进行处理，具体过程如下：将混合组分投入到预制釜中，以氩气作为保护气体，并向预制釜中持续通入氟气，氟气流量保持在120ml/min，保持反应釜温度600℃，反应时间为8h，得到导电炭黑与全氟聚醚的均匀悬浮液；

(2)加温：取300g三氟氯乙烯-聚乙烯加入到上述均匀悬浮液中，并将混合物料投入到反应釜中，调节加热系统使反应釜温度保持在90℃，时间为15h；利用抽真空系统使反应釜真空度保持在600pa；

(3)搅拌：加温结束待混合组分冷却后进行搅拌，搅拌时间为18h；

(4)研磨：将冷却至室温后的物料用胶体磨进行研磨，研磨时间为2h，即全氟聚醚型导电润滑脂。

实施例4

(1)预制：取180g导电炭黑加入到2.5kg全氟聚醚中，其中全氟聚醚分子式为(式中rf1和rf2均为—cf3，m＝186、n＝222)，进而利用氟气对上述混合组分进行处理，具体过程如下：将混合组分投入到预制釜中，以氩气作为保护气体，并向反应釜中持续通入氟气，氟气流量保持在200ml/min，保持预制釜温度300℃，反应时间为10h，得到导电炭黑与全氟聚醚的均匀悬浮液；

(2)加温：取450g聚四氟乙烯加入到上述均匀悬浮液中，并将混合物料投入到反应釜中，调节加热系统使反应釜温度保持在90℃，时间为15h；利用抽真空系统使反应釜真空度保持在400pa；

(3)搅拌：加温结束待混合组分冷却后进行搅拌，搅拌时间为16h；

(4)研磨：将冷却至室温后的物料用胶体磨进行研磨，研磨时间为2.5h，即全氟聚醚型导电润滑脂。

实施例5

(1)预制：取200g导电炭黑加入到3kg全氟聚醚中，其中全氟聚醚分子式为(式中rf1和rf2均为—cf3，m＝196、n＝252)，进而利用氟气对上述混合组分进行处理，具体过程如下：将混合组分投入到预制釜中，以氩气作为保护气体，并向预制釜中持续通入氟气，氟气流量保持在280ml/min，保持反应釜温度400℃，反应时间为13h，得到导电炭黑与全氟聚醚的均匀悬浮液；

(2)加温：取550g聚四氟乙烯加入到上述均匀悬浮液中，并将混合物料投入到反应釜中，调节加热系统使反应釜温度保持在90℃，时间为20h；利用抽真空系统使反应釜真空度保持在300pa；

(3)搅拌：加温结束待混合组分冷却后进行搅拌，搅拌时间为20h；

(4)研磨：将冷却至室温后的物料用三辊研磨机进行研磨，研磨时间为3h，即全氟聚醚型导电润滑脂。

对上述对比例及实施例制备的润滑脂进行性能测试，测试结果如下表3所示：

表3

对上述的检测结果进行分析可知：(1)不添加导电炭黑的润滑脂样品的体积电阻率属于绝缘材料范围，不具备导电性；(2)按照普通制备方法制备的添加有炭黑的润滑脂样品其外观不均匀，且摩擦系数远大于其它样品，同时其体积电阻率也要高于其它实施例样品，导电性能不佳；(3)按照本发明方法制备的润滑脂样品具有低的体积电阻率，表现出良好的导电性能，同时其摩擦系数要远低于添加对比例2，解决了添加炭黑的样品摩擦系数增大的问题。综上所述，本发明中的全氟聚醚型导电润滑脂具有优良的导电型与优异的抗磨减摩性能。

本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。