一种高极压性磺酸钙的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高极压性磺酸钙的制备方法，本方法主要对烷基苯磺酸钙添加剂的生产工艺进行了探索研究，以烷基苯磺酸、钙盐和钙的碱性化合物为原料，利用特定溶剂体系和工艺条件，有效控制产品结构，充分提高产品的极压性能。本产品以2%-5%加入到基础油中，可以有效提高油品烧结负荷2-3倍，是普通磺酸钙添加剂的1.2-1.6倍。该添加剂可以广泛应用于高档内燃机油、工业油和润滑脂产品中。
【专利说明】一种高极压性磺酸钙的制备方法 (一）
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高极压性磺酸钙的制备方法，该添加剂可以广泛应用于高档内燃 机油、工业油和润滑脂产品中。属于润滑剂添加剂领域。 (二）
【背景技术】
[0002] 随着人们环境保护意识的不断增强，环保法规不断促使润滑剂更加清洁。高硫、高 磷极压剂的应用正在受到越来越多的限制。开发环保、高能、多效的润滑剂添加剂已成为发 展趋势。传统的磺酸钙盐本身具有一定的极压性能，其中具有极压作用的是产品中所含的 碳酸钙颗粒(胶团)，碳酸钙一般以无定形形式存在，其自身抗磨性能有限，然而当磺酸钙产 品中所含碳酸钙为结晶型时（以下简称结晶型磺酸钙)，产品的极压性会显著增强，特别是 与部分极压抗磨剂复配使用时则表现出优秀的协同效应。
[0003] 研究表明，磺酸钙摩擦学性能与其碳酸钙颗粒在摩擦表面上发生物理沉积形成的 保护膜有关。在摩擦过程中由于表面稳定剂的脱附，使碳酸钙颗粒裸露出来，在摩擦表面发 生大量沉积，形成沉积保护膜。与传统磺酸钙产品相比，结晶型磺酸钙中碳酸钙分子的排列 有序性更为增强，产品胶束分子变大，在摩擦过程中这些规则排列的碳酸钙在摩擦副表面 有效大量沉积，从而使产品的极压性显著增强。
[0004] 结晶型磺酸钙中，碳酸钙粒子的半径变大，胶束分子扩张，很难形成稳定的胶体结 构分散于油中，因而直接制备结晶型磺酸钙产品非常困难，目前国内外尚未见到相关报道。 专利US6107259报道了一种间接的合成方法，以高碱值磺酸钙添加剂原料，加入C1-C5烷基 醇、水、烃类溶剂等进行混合，在65°C -70°C条件下加入分散剂及转化剂进行转化，最后经 过后处理得到结晶型磺酸钙产品。该方法相对工艺复杂，而且产品性能受原料性能影响较 大，难以调整产品中碳酸钙含量和基础油组成，因而应用范围和产品性能收到较大的限制。
[0005] 本发明所采用的工艺是以烷基苯磺酸为原料，在特定促进剂、通气速率、通气时 间、特定溶剂体系条件下得到结晶型磺酸钙产品。与现有工艺相比，本发明所采用的工艺简 单，可以有效降低生产成本，并可广泛适用于多种润滑剂产品。 (三）
【发明内容】
[0006] 本发明涉及一种性能稳定的结晶型磺酸钙，产品特征是胶核碳酸钙以结晶型形态 存在并以胶体形式分散于油品中。该产品具有良好的高温清净性、热储存稳定性、极压抗磨 性等使用性能，是一种性能优越的润滑油/脂添加剂。
[0007] 本发明的目的是要提供此添加剂的制备方法。该方法以烷基苯磺酸、氧化钙(或氢 氧化钙）等为初始原料，在引入醇类化合物为促进剂的条件下，以一定比例的配料比经过金 属化反应及高碱度化反应，制备出结晶型磺酸钙添加剂产品。制备工艺过程如下：
[0008] 向指定的带有电动搅拌器、温度计和冷凝脱水器的反应器内加入定量氧化钙、氯 化钙、醇类促进剂和溶剂组合物，并开启反应搅拌器，再加入计量的烷基苯磺酸、表面活性 剂和基础油，升温至40°C -90°C，进行金属化反应，保持反应温度0. 5-4. 0小时。然后通 入特定流量的二氧化碳气体，进行高碱度化反应，持续反应1. 0-4. 0小时。继续升温至 Ii0°c-I5(rc，脱除体系中水和醇类促进剂。最后降温，加溶剂稀释、离心、除渣、减压蒸除溶 齐IJ，得产品。
[0009] 金属化及高碱度化反应中促进剂使用甲醇(化学试剂或工业品）、乙二醇、异丙醇、 正戊醇或其同系物(化学试剂或工业品)，各组分的配料比有一定的比例，以100. 0份（重 量）烷基苯磺酸计，金属化反应中稀释油为80. 0 - 130. 0份，氧化钙为50. 0 - 85. 0份，氯 化钙为0. 8 - 2. 5份，醇类促进剂为90. 0 - 150. 0份，表面活性剂为15. 0-25. 0份，溶剂组 合物100. 0-240. 0份，反应在常压下完成，温度40°C -90°C，反应0.5-4. 0小时。之后维持 反应温度不变，在常压下通入50. 0 - 110. 0份二氧化碳进行高碱度化反应，二氧化碳流量 为10L/h · Kg-20L/h · Kg，反应时间1. 0-4. 0小时。该反应体系可适合不同级别氧化钙，合 成产品具有优异极压抗磨性及稳定性。
[0010] 所用表面活性剂可以为烷基水杨酸、聚异丁烯丁二酸酐或其同系物、烷基酚、烯基 丁二酸、油酸、高碱值硫化烷基酚钙等。
[0011] 稀释油可以是不同类型的润滑油基础油，如I类、II类、III类等不同粘度级别的基 础油，或者石蜡基、环烷基以及加氢等不同类型的基础油。
[0012] 所述烷基苯磺酸可以为链长为C18_26的线型烷基苯磺酸、重烷基苯磺酸或其组合 物。
[0013] 用本发明方法制备的高碱值结晶型磺酸钙添加剂，其红外光谱特征吸收峰为 878CHT 1，而普通磺酸钙产品红外吸收峰为862CHT1。从文献可知，结晶型磺酸钙产品的结构 与T106磺酸钙产品基本一致，红外光谱中其它吸收峰的位置相同，仅碳酸钙的吸收峰位置 不同，结晶型碳酸钙的吸收峰位置在877CHT 1，而普通的T106磺酸钙产品中碳酸钙的吸收峰 位置在862CHT1。本发明产品在相同的碱值条件下，极压性能比普通磺酸钙产品有大幅度提 高，产品广泛应用于高档内燃机油、工业油和润滑脂产品中。将会产生较好的社会效益及经 济效益。
[0014] 结晶型磺酸钙的极压抗磨性能、热稳定性能评定结果见表1。
[0015] 表1结晶型磺酸钙产品的性能评定结果
[0016]
【权利要求】
1. 一种高极压性磺酸钙的制备方法，其特征在于：向指定的带有电动搅拌器、温度计 和冷凝脱水器的反应器内加入定量氧化钙、氯化钙、醇类促进剂和溶剂组合物，并开启反应 搅拌器，再加入计量的烷基苯磺酸、表面活性剂和基础油，升温至40°c -90°c，保持反应温 度0. 5-4. 0小时，然后通入特定流量的二氧化碳气体，持续反应1. 0-4. 0小时，继续升温至 110°C-15(rC，脱除体系中水和醇类促进剂，最后降温，加溶剂稀释、离心、除渣、减压蒸除溶 齐U，得产品。
2. 根据权利要求1所述一种高极压性磺酸钙的制备方法，其特征在于：各组分的配料 比有一定的比例，以100. 0份（重量）烷基苯磺酸计，金属化反应中稀释油为80. 0 - 130. 0 份，氧化钙为50. 0 - 85. 0份，氯化钙为0. 8 - 2. 5份，醇类促进剂为90. 0 - 150. 0份，表 面活性剂为15. 0-25. 0份，溶剂组合物100. 0-240. 0份，高碱度化反应中通入50. 0 - 110. 0 份二氧化碳进行反应。
3. 根据权利要求1所述一种高极压性磺酸钙的制备方法，其特征在于：所述溶剂组合 物是汽油、溶剂油、甲苯、二甲苯和水的两种或多种混合物。
4. 根据权利要求1所述一种高极压性磺酸钙的制备方法，其特征在于：所述的二氧化 碳流量为 l〇L/h · Kg-20L/h · Kg。
5. 根据权利要求1所述一种高极压性磺酸钙的制备方法，其特征在于：所述烷基苯磺 酸为链长为C18_26的线型烷基苯磺酸、重烷基苯磺酸或其组合物。
6. 根据权利要求1所述一种高极压性磺酸钙的制备方法，其特征在于：所述醇类促进 剂为甲醇、乙二醇、异丙醇、正戊醇。
7. 根据权利要求1所述一种高极压性磺酸钙的制备方法，其特征在于：所述表面活性 剂为烷基水杨酸、聚异丁烯丁二酸酐或其同系物、烷基酚、烯基丁二酸、油酸、高碱值硫化烷 基酚钙。
8. 根据权利要求1所述一种高极压性磺酸钙的制备方法，其特征在于：所述基础油是 I类、II类、III类基础油或其组合物。
【文档编号】C10M135/10GK104099155SQ201310114080
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2013年4月3日
【发明者】管飞, 李涛, 刘玉峰, 姚文钊 申请人:中国石油天然气股份有限公司