一种复合磺酸钙-环烷酸钙锆基润滑脂及其制备方法_2

文档序号:8246184阅读:来源:国知局
优选为1 :0. 5-5,在锆的 氧化物和/或氢氧化物与烷氧基锆的优选摩尔比的情况下,能够进一步提高润滑脂的机械 安定性、抗水性和粘附性、胶体安定性。
[0030] 本发明中,锆的氧化物和/或氢氧化物优选选自Zr02、Zr0(0H)2、Zr(OH) 4以及 它们的水合物中的至少一种。ZrO(OH)2的水合物可以为新制的湿氢氧化锆,其可以通过 21<? 2,8!120(乂为?、(:1、&'或1)或21〇(勵3)2,2!1 20等与碱反应获得,其中,碱可以为恥0!1、 Κ0Η、浓氨水等,优选ZrOCl2 · 8H20与NaOH反应。
[0031] 本发明中,烷氧基锆的通式可以为Zr(OR1)4, R1可以为Cl-ClO的烷基,优选为 C2-C6的烷基;更优选地,烷氧基锆选自乙醇锆、正丙醇锆、正丁醇锆、叔丁醇锆和正戊醇锆 中的至少一种。
[0032] 所述润滑油基础油可以是矿物油、合成油、植物油或它们的混合物,KKTC运动黏 度为4-60mm 2/s,优选10-30mm2/s。合成油可以是聚α-烯烃油(ΡΑ0)、酯类油、烷基硅油、费 托合成油等。
[0033] 本发明润滑脂中还可以含有各种添加剂,如抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂等等。其 中,抗氧剂优选芳胺类抗氧剂,占润滑脂总重量的〇. 01-5%,优选0. 1-2. 5%,可以是二苯胺、 苯基- α -萘胺和二异辛基二苯胺中的至少一种,优选二异辛基二苯胺。极压抗磨剂占润 滑脂总重量的〇. 5-12%,优选0. 8-8%,可以是二硫代二烷基磷酸锌、二硫代二烷基氨基甲酸 钥、二硫代二烷基氨基甲酸铅、三苯基硫代磷酸酯、有机钥络合物、硫化烯烃、二硫化钥、聚 四氟乙烯、硫代磷酸钥、氯化石蜡、二丁基二硫代氨基甲酸锑、二硫化钨、二硫化硒、氟化石 墨、碳酸钙和氧化锌中的至少一种;防锈剂占润滑脂总重量的〇. 01-4. 5%,优选0. 1-2%,可 以是石油磺酸钡、石油磺酸钠、苯骈噻唑、苯骈三氮唑、环烷酸锌和烯基丁二酸中的至少一 种。
[0034] 第二方面,本发明提供了如上所述的复合磺酸钙-环烷酸钙锆基润滑脂的制备方 法,该方法包括:将非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙、高级脂肪酸的锆盐、芳酸的锆盐、和部分基 础油、以及选择性的小分子无机酸和/或低级脂肪酸的锆盐混合均匀,在180-230°C恒温炼 制,加入余量基础油,加入必要的添加剂,得到成品。
[0035] 本发明中,对于非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙、高级脂肪酸的锆盐、芳酸的锆盐、小 分子无机酸和/或低级脂肪酸的锆盐、基础油和添加剂如上所述,在此不再赘述。
[0036] 本领域技术人员应该理解的是,部分基础油的量与余量基础油的量之和即为所用 的基础油的总量,本发明中,部分基础油与余量基础油的重量比优选为1 :〇. 1-5。
[0037] 对于非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙,可以由牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙通过转 化剂转化得到,例如,将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙、基础油混合加热到50_80°C,力口 入所需的转化剂进行反应,所有转化剂加完后,在60_9(TC恒温60-90分钟,然后升温至 100-120°C 脱水。
[0038] 第三方面,本发明提供了一种复合磺酸钙-环烷酸钙锆基润滑脂的制备方法,该 方法包括:
[0039] (1)将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙、部分基础油和转化剂混合,升温待物料变 稠;
[0040] (2)在步骤(1)所得产物中加入组分A,加入高级脂肪酸、芳酸、以及选择性的小分 子无机酸和/或低级脂肪酸进行反应,反应后升温脱水,所述组分A为锆的氧化物、锆的氢 氧化物和烷氧基锆中的至少一种;
[0041] (3)将步骤(2)反应所得混合物升温到180-230°C恒温炼制,加入余量基础油,力口 入必要的添加剂,得到成品。
[0042] 步骤(1)中,将牛顿体磺酸钙、牛顿体环烷酸钙、部分基础油混合加热到50-80°C, 优选恒温10-30分钟,加入所需的转化剂进行反应,优选加完每种转化剂后搅拌8-12分钟, 所有转化剂加完后,在60-90°C恒温60-90分钟。
[0043] 本发明步骤(1)中,对于牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙的重量比无特殊要求,优 选为1 :0. 25-4。牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙的总重量与部分基础油的重量比优选为 1 :0· 1-3。
[0044] 本发明中,牛顿体磺酸钙是石油磺酸钙和/或合成磺酸钙,其总碱值为250mgK0H/ g-450mgK0H/g,优选为300mgK0H/g-400mgK0H/g ;牛顿体环烷酸钙是石油环烷酸钙和/或合 成环烷酸钙,其总碱值为 250mgK0H/g-450mgK0H/g,优选为 300mgK0H/g-400mgK0H/g。
[0045] 所述转化剂优选选自脂肪醇、脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、脂肪胺、醚、碳酸钙、硼酸、 膦酸、二氧化碳、苯酚、芳香醇、芳香胺、环烷酸、C8-C20烷基苯磺酸和水中的至少一种;更 优选选自C1-C5的脂肪醇、C1-C5的脂肪酸、C1-C5的脂肪酮、C1-C5的脂肪醛、C1-C5的脂 肪胺、C1-C5的醚、硼酸、Cl-ClO的烷基膦酸、C2-C16的二烷基膦酸、C6-C20的芳基膦酸、 C12-C24的二芳基膦酸、C7-C20的芳香醇、C7-C20的芳香胺、C8-C20烷基苯磺酸和水中的 至少一种;更进一步优选选自十二烷基苯磺酸、环烷酸、甲醇、异丙醇、丁醇、硼酸、醋酸和水 中的至少一种。转化剂的加入量优选为牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙总重量的2-30%,更 优选为牛顿体磺酸钙和牛顿体环烷酸钙总重量的6-22%。
[0046] 本发明中,脂肪醇包括直链、支链及环状的脂肪醇,脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、脂肪 胺同理。
[0047] 如前所述,本发明的发明人在研究中意外发现,步骤(2)中,当组分A为锆的氧化 物和/或氢氧化物与烷氧基锆的混合物时,即锆的原料为锆的氧化物和/或氢氧化物与烷 氧基锆的混合物时,可进一步提高制得的润滑脂的机械安定性、抗水性和粘附性、胶体安 定性,因此,优选地,步骤(2)中,在85-KKTC下,加入组分A,加入高级脂肪酸,搅拌5-20 分钟,加入芳酸、以及选择性的小分子无机酸和/或低级脂肪酸,搅拌5-20分钟,升温至 100-120°C,优选保持30-60分钟,脱水,所述组分A为锆的氧化物和/或氢氧化物与烷氧基 锆的混合物,以锆计,锆的氧化物和/或氢氧化物与烷氧基锆的摩尔比优选为1 :〇. 1-10,更 优选为I :〇. 2-8,更进一步优选为I :0. 5-5。其中,高级脂肪酸与芳酸、小分子无机酸和/或 低级脂肪酸的加入顺序可以交换。
[0048] 本发明中,"选择性的小分子无机酸和/或低级脂肪酸"是指步骤(2)中可以包括 小分子无机酸和/或低级脂肪酸,也可以不包括小分子无机酸和/或低级脂肪酸,即,小分 子无机酸和/或低级脂肪酸是个可选的原料。
[0049] 本发明中,高级脂肪酸、芳酸、小分子无机酸、低级脂肪酸、锆的氧化物、锆的氢氧 化物和烷氧基锆如前所述,在此不再赘述。
[0050] 本发明中,高级脂肪酸与芳酸以及选择性的小分子无机酸和/或低级脂肪酸的H+ 总物质的量等于全部中和锆的氧化物、锆的氢氧化物和烷氧基锆所需的H+的摩尔数,但锆 的氧化物、锆的氢氧化物和烷氧基锆相对于高级脂肪酸和芳酸、以及选择性的小分子无机 酸和/或低级脂肪酸可以过量1-10%。
[0051] 本发明中,锆的氧化物、锆的氢氧化物和烷氧基锆的加入量优选为牛顿体磺酸钙 和牛顿体环烷酸钙总重量的1-15% ;以H+的物质的量计,高级脂肪酸与芳酸和选择性的小 分子无机酸和/或低级脂肪酸的摩尔比优选为1 :1_1〇。
[0052] 步骤(3)中,升温到180_230°C恒温5-20分钟;加入余量基础油,待温度冷却到 100-120°C,加入必要的添加剂,搅拌,循环过滤、均化、脱气。
[0053] 本发明中,步骤(1)中所用部分基础油与步骤(3)中余量基础油的重量比优选为 1:0· 1-5。
[0054] 第四方面,本发明还提供了由本发明第三方面提供的制备方法制得的复合磺酸 钙-环烷酸钙锆基润滑脂。
[0055] 与由第二方面提供的制备方法制得的复合磺酸钙-环烷酸钙锆基润滑脂相比,第 三方面提供的制备方法制得的复合磺酸钙-环烷酸钙锆基润滑脂具有更好的机械安定性、 抗水性和粘附性、胶体安定性。
[0056] 实施例
[0057] 以下的实施例将对本发明作进一步的说明,但并不因此限制本发明。
[0058] 在以下实施例和对比例中:
[0059] 非牛顿体磺酸钙-环烷酸钙%=(超高碱值或高碱值磺酸钙原料重量+超高碱值或 高碱值环烷酸钙原料重量+转化剂总重量)/润滑脂总重量X100%。转化剂均计入非牛顿 体磺酸钙-环烷酸钙的含量中。
[0060] 高级脂肪酸的锆盐、芳酸的锆盐以及小分子无机酸和/或低级脂肪酸的锆盐的含 量,按照所加入的高级脂肪酸、芳酸以及小分子无机酸和/或低级脂肪酸与锆的氧化物、锆 的氢氧化物和烷氧基锆完全反应生成锆盐的量计算。
[0061] 超高碱值和高碱值环烷酸钙原料购自新疆蓝德精细石油化工股份有限公司,也可 以按照CN101885677A公开的方法制备。
[0062] 超高碱值和高碱值磺酸钙原料购自锦州惠发天合化学有限公司。
[0063] 环烷酸购自锦州铁臣石油化工有限责任公司。
[0064] 实施例1
[0065] 本实施例用于说明本发明制备的复合磺酸钙-环烷酸钙锆基润滑脂。
[0066] 原料组分:超高碱值磺酸钙(总碱值为400mgK0H/g,24kg);超高碱值环烷酸钙(总 碱值为400mgK0H/g,6kg) ;HVI150BS润滑基础油(100°C运动粘度为31mm2/s,30kg);环烷酸 (总酸值为 180mgK0H/g,2. 8kg);醋酸(0.56kg) ;Zr(OH)4 (3.9kg) ;12-羟基硬脂酸(2kg); 对苯二甲酸(3. 5kg) ;HVI500SN润滑基础油(100°C运动粘度为llmm2/s,17kg)。
[0067] 在一个容积为IlOL且带有加热、搅拌、循环、冷却的常压反应釜中加入24kg总 碱值为400mgK0H/g的超高碱值磺酸钙、6kg总碱值为400mgK0H/g的超高碱值环烷酸钙和 30kg的HVI150BS润滑基础油,搅拌,加热升温到50°C,恒温30分钟;加入2. 8kg环烷酸,温 度控制在50°C左右,搅拌10分钟;加入2. 8kg浓度为20重量%的醋酸水溶液,搅拌10分 钟;升温到60°C,恒温90分钟,物料变稠;升温到100°C,加入固含量为20重量%的Zr (OH) 4 悬浊液19. 5kg,搅拌10分钟;加入2kgl2-羟基硬脂酸,搅拌10分钟;加入3. 5kg对苯二甲 酸,搅拌,搅拌下升温到IKTC,保持
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