一种复合锂钙基润滑脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种润滑剂材料，确切的说是一种复合锂钙基润滑脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 不同的金属赋予润滑脂不同的性质。近年来随着现代工业的发展，轴承、汽车、印 染、矿山、冶金、宇航等工业部门对润滑脂的抗氧化性、耐高低温性能和极压抗磨性、抗水 性、机械安定性等提出了越来越苛刻的要求，复合稠化剂类润滑脂得到了很大的发展。因此 有大量研究复合锂钙基润滑脂性能的文献。
[0003] CN85108442A报道了"二元金属皂润滑脂组成物及其制备方法"，采用二步法制备 复合锂钙基润滑脂，该组合物具有良好的耐高温性、极压性和防腐性，但这种制备方法工艺 复杂，不容易控制且产品的抗加水剪切安定性、低温性能未作介绍；CN86103103A公开了一 步法制备锂钙基润滑脂的制备工艺，制得的产品具有优良的剪切安定性和良好的抗水性和 优异的胶体安定性，但是滴点相对较低（180°C ) ;US5350531报道了一种复合锂钙基润滑脂 的制备方法，该法制得的润滑脂具有良好的机械安定性，10万次剪断差值为25,但是其滴 点小于200°C ;CN1252434A报道了一种锂钙基组成物及其制备工艺，产品具有良好的抗水剪 切安定性、机械安定性、耐高低温性、极压抗磨性和防护性；CN101921649A通过向体系中加 入表面活性剂制备了一种高滴点的复合锂钙基润滑脂；CN101792689A用氢氧化锂悬浮液 代替单水氢氧化锂，提供了一种高性能复合锂钙基润滑脂的简单制备方法。
[0004] 近年来为了改善复合锂钙基润滑脂的性能，在添加剂的方面也做了大量的研究， 例如抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂等。纳米材料也逐渐用于润滑脂的应用中，如纳米二氧化 硅、纳米金刚石、纳米二氧化钛、纳米氧化锌等，但至今仍没有石墨烯在润滑脂中的应用的 相关研究。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种新的复合锂钙基润滑脂及其制备方法。
[0006] 本发明的发明人在研究中发现，将石墨烯作为稠化剂的一部分尤其在反应初期加 入到基础油中与复合锂钙基稠化剂一起反应，生成含石墨烯的复合锂钙基润滑脂，所得到 的复合锂钙基润滑脂不仅具有良好的导电性能，而且该方法能够明显缩短复合锂钙基润滑 脂的制备时间。
[0007] 本发明的一方面提供了一种复合锂钙基润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下 组分：65-95%的润滑基础油，5-30%的复合锂钙基稠化剂，0. 2-15%的石墨烯。
[0008] 优选情况下，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：70-90%的润滑基础油，8-25% 的复合裡f丐基桐化剂，1 _1〇%的石墨稀。
[0009] 本发明的第二方面提供了一种复合锂钙基润滑脂的制备方法，该方法包括：将石 墨烯、复合锂钙基稠化剂和部分基础油混合均匀，在190-240°c恒温炼制，冷却，加入剩余的 基础油，加入必要的添加剂，得到成品。
[0010] 本发明的第三方面提供了一种复合锂钙基润滑脂的制备方法，该方法包括：
[0011] 将石墨烯、部分基础油、高分子酸混合、加热，升温至80-105°C，加入氢氧化钙与水 的悬浮液，进行皂化反应，然后再向体系中加入低分子酸和氢氧化锂进行皂化反应，然后在 190-240°C下进行炼制，加入剩余的基础油冷却至100-120°C，之后加入必要的添加剂，碾磨 成脂，得到成品。
[0012] 本发明的第四方面提供了上述方法制得的复合锂钙基润滑脂。
[0013] 本发明提供的复合锂钙基润滑脂，具有高滴点、良好的机械安定性、较高的抗氧化 性、高温可逆性、较好的泵送性、优异的热稳定性、抗水性和胶体安定性，并与其它润滑脂有 良好的相容性。另外，通过将石墨烯在制脂的前期阶段加入，使得石墨烯作为晶核使得稠 化剂依附于其周围形成类胶团的结构，石墨烯与皂分子之间的这种协同作用增强了皂分子 固化基础油的能力，大大提升了成脂速度，缩短了皂化时间，并使得该脂能够胜任于各种电 机、发电机、鼓风机、交通运输业、钢铁企业及其它各种工业设备的润滑，特别适用于各种较 高温度潮湿条件下机械设备的摩擦部位的润滑。
【具体实施方式】
[0014] 本发明的一方面提供了一种复合锂钙基润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下 组分：65-95%的润滑基础油，5-30%的复合锂钙基稠化剂，0. 2-15%的石墨烯。
[0015] 优选情况下，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：70-90%的润滑基础油，8-25% 的复合裡f丐基桐化剂，1_1〇%的石墨稀。
[0016] 在本发明的复合锂钙基润滑脂中，石墨烯的用量可以较大，与复合锂钙稠化剂共 同作为稠化剂，而非常规的导电剂，一方面使得所得复合锂钙基润滑脂保持了一般复合锂 钙基润滑脂的优点，如良好的胶体安定性、高温性、低温性、极压抗磨性等，同时石墨烯的加 入更提高了其抗氧化能力。另一方面将石墨烯在制脂的前期阶段加入，使得大大提升了成 脂速度，缩短了皂化时间，而且还使得得到的复合锂钙基润滑脂能够胜任于高温、高速、高 负荷、多水等苛刻工况条件。
[0017] 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是目前世上最薄却也是最 坚硬的纳米材料，其导热系数高达5300W/m · K，高于碳纳米管和金刚石，而其电阻率比铜或 银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也 适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池，其广泛应用于纳米电子学、纳米复 合物、电池、超级电容器、氢贮藏以及生物应用等领域。
[0018] 本发明中，所述石墨烯可以是现有的各种规格的石墨烯，可以通过商购获得，也可 以通过现有的各种方法获得。优选情况下，所述石墨烯通过包括以下步骤的方法获得：
[0019] 将石墨鳞片和硝酸钠、浓硫酸在冰浴中混合均匀，搅拌下缓慢加入高锰酸钾，在 5-20°C下搅拌反应，升温至30-45°C继续搅拌反应，然后加入去离子水稀释。向体系中加 入过氧化氢溶液还原高锰酸钾，然后经酸洗、水洗、干燥得到氧化石墨烯。将制得的氧化石 墨烯加入水中进行超声波处理后，加入水合肼，油浴反应充分后，得到的黑色絮状沉淀经水 洗、抽滤、干燥，最后得到的粉末即为石墨烯。超声波的频率优选为20-40kHz。
[0020] 采用上述方法得到的石墨烯(称作自制石墨烯）与市售石墨烯在粒径分布、导电 性、稳定性和分散性上有显著优势，具体性能指标见下表1。
[0021] 表 I
[0022]
【主权项】
1. 一种复合锂钙基润滑脂，其特征在于，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：65-95% 的润滑基础油，5-30%的复合锂钙基稠化剂，0. 2-15%的石墨烯。
2. 根据权利要求1所述的复合锂钙基润滑脂，其中，以润滑脂重量为基准，包括以下组 分：70-90%的润滑基础油，8-25%的复合锂钙基稠化剂，1-10%的石墨烯。
3. 根据权利要求1或2所述的复合锂钙基润滑脂，其中，所述石墨烯在Iml基础油中能 够分散而不沉淀的最大量为8-12mg。
4. 根据权利要求1-3中任意一项所述的复合锂钙基润滑脂，其中，所述石墨烯的粒径 为 80-800nm，电导率为 700-900S/cm，分解温度为 430-480°C。
5. 根据权利要求1或2所述的复合锂钙基润滑脂，其中，所述复合锂钙基稠化剂通过酸 与氢氧化锂和氢氧化钙反应生成，所述酸为高分子酸和低分子酸的混合酸，所述高分子酸 为碳原子数为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，所述低分子酸为碳原子数为6-10的二 元羧酸。
6. 根据权利要求5所述的复合锂钙基润滑脂，其中，所述高分子酸与低分子酸的摩尔 比为 1:0. 1-1。
7. 根据权利要求5或6所述的复合锂钙基润滑脂，其中，所述高分子酸为月桂酸、棕榈 酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸中的一种或多种；所述低分子酸为对苯二甲酸、壬二酸、癸二酸 中的一种或多种。
8. 根据权利要求5或6所述的复合锂钙基润滑脂，其中，氢氧化钙与氢氧化锂的摩尔比 为 1:1-50,优选为 1:5-20。
9. 根据权利要求1-8中任意一项所述的复合锂钙基润滑脂，其中，所述润滑基础油的 100°C运动粘度为5-60mm2/s。
10. 根据权利要求1-9中任意一项所述的复合锂钙基润滑脂，其中，该复合锂钙基润滑 脂还含有0. 5-15重量％的添加剂。
11. 一种复合锂钙基润滑脂的制备方法，该方法包括： 将石墨烯、部分基础油与高分子酸混合、加热，升温至80-105°C，加入氢氧化钙与水的 悬浮液，进行皂化反应，之后加入低分子酸和氢氧化锂进行皂化反应，然后在190-24(TC下 进行炼制，加入剩余的基础油冷却至100-120°C，之后加入必要的添加剂，碾磨成脂，得到成 品；其中所述高分子酸为碳原子数为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，所述低分子酸为 碳原子数为6-10的二元羧酸。
12. 根据权利要求11所述的制备方法，其中，高分子酸与氢氧化钙发生的所述皂化反 应的温度为80-105°C，皂化反应的时间为5-30分钟；加入低分子酸与氢氧化锂发生的所述 皂化反应的温度为80-105°C，皂化反应的时间为5-30分钟。
13. 根据权利要求11或12所述的制备方法，其中，石墨烯、氢氧化钙、氢氧化锂、高分子 酸、低分子酸和基础油的用量使得所得复合锂钙基润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下 组分：65-95%的润滑基础油，5-30%的复合锂钙基稠化剂，0. 2-15%的石墨烯。
14. 根据权利要求11-13中任意一项所述的制备方法，其中，所述石墨烯在Iml基础油 中能够分散而不沉淀的最大量为8-12mg。
15. 根据权利要求11-14中任意一项所述的制备方法，其中，所述石墨烯的粒径为 80-800nm，电导率为 700-900S/cm，分解温度为 430-480°C。
16. 根据权利要求11-15中任意一项所述的制备方法，其中，氢氧化钙与氢氧化锂的摩 尔比为1:1-50,优选为1:5-20 ;所述高分子酸与低分子酸的摩尔比为1 :0. 1-1。
17. 权利要求11-16中任意一项所述的制备方法得到的复合锂钙基润滑脂。
【专利摘要】本发明公开了一种复合锂钙基润滑脂及其制备方法。以润滑脂重量为基准，该复合锂钙基润滑脂包括以下组分：65-95%的润滑基础油，5-30%的复合锂钙基稠化剂，0.2-15%的石墨烯。本发明的复合锂钙基润滑脂具有优异的耐高温性、抗水性和粘附性、胶体安定性、极压抗磨性、润滑寿命、防腐蚀性和抗盐雾性等性能。
【IPC分类】C10M177-00, C10M169-06, C10M123-02
【公开号】CN104560313
【申请号】CN201310516346
【发明人】么佳耀, 郑会, 孙洪伟, 何懿峰, 段庆华, 张建荣, 陈政, 刘中其, 姜靓
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月28日