一种高温润滑脂减摩擦抗磨添加剂及其制备方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种耐高温润滑脂减摩抗磨添加剂及其制备方法。【
背景技术：
】[0002]润滑脂是增稠剂在润滑液体中的胶体分散物，它通常是将两组分一起加热直至增稠剂膨胀并与油吸附在一起而形成。由于润滑脂具有低的摩擦系数、易于控制、长时间的使用寿命和低廉的成本，使其在特定领域是优先作为润滑剂使用的。然而，随着航天器、涡轮机、汽车、农用机械、铁路器械和工业机器等的快速发展，越来越迫切需要润滑脂能够胜任在高负荷、高速度和高温度下使用。于是研制出能够在高温，例如149-232°C，或更高温度下充分润滑的润滑脂变得越来越重要。为了解决这些问题，许多高温下使用的润滑脂，例如复合钙基脂、复合铝基脂、锂基脂、聚脲脂和硅脂等被开发出来以满足高温需求。然而只有很少的高温润滑添加剂特别是减摩、抗磨添加剂被商业化，这些都限制了高温润滑脂的发展。[0003]建立环境友好型和资源节约型社会已经是当今世界的共识，随着环保要求的日益苛刻和石油资源的枯竭，可再生新能源在润滑领域的应用研究逐步得到广泛重视。蓖麻油来源于非粮生物能源一蓖麻，不仅具有植物油的一般特性，而且它具有菜子油、花生油、大豆油等植物油不可比拟的"不与人争粮，不与粮争地"优势。蓖麻油比其它植物油具有更优的润滑性和抗氧化安定性能，适宜作为可生物降解润滑剂的基础油和润滑添加剂。在国内外，这方面的研究工作已有大量报道。Prasenjit等（KarP.，AsthanaP.，LiangH.Formationandcharacterizationoftribofilm.JournalofTribology.2008,130,4201)对蓖麻油和其它三种基础油的摩擦膜进行了分析研究，结果显示强极性的蓖麻油更易在钢摩擦表面形成转移层，有效防止金属硬化和金属表面的磨屑粘附等问题。张乃庆等(张乃庆，张光晖，张天鹏，齐新然，孟祥兵.聚蓖麻油酸酯磷酸酯及其制备方法和用该酯制备可生物降解微量切削油.申请号201310354862.X)介绍了聚蓖麻油酸酯磷酸酯的制备及其在可生物降解微量切削油方面的应用。吴超等(吴超，贾晓鸣，张好强.蓖麻油硼酸酷水基润滑剂的制备及性能.河北理工大学学报（自然科学版）.2007,29,53)利用蓖麻油，有机醇胺和硼酸合成出一种环境友好型水基润滑剂。方建华等(方建华，陈波水，董凌.酞胺型改性蓖麻油润滑添加剂对钢一钢摩擦副和钢一铝摩擦副摩擦学性能的影响.石油学报.2009,25,78)对蓖麻油进行了引进硼、氮元素的化学改性，并研究了改性产物在钢/钢和钢/铝合金体系中的摩擦学性能。李昌进等(李昌进，涂政文，徐旺生.磷氮化蓖麻油润滑添加剂的合成及其摩擦学性能.武汉工程大学学报，2009，31，22)在蓖麻油中引人磷和氮，合成了一种磷氮化改性蓖麻油添加剂，这种新型改性蓖麻油添加剂具有优异的极压，抗磨减摩性倉泛。Drown等（DrownD.C,HarperK.,FrameΕ.Screeningvegetableoilalcoholestersasfuellubricityenhancers.JournaloftheAmericanOilChemists,Society.2001，78,579)研究发现，蓖麻油与其它同等碳链长度的植物油相比具有更优的润滑性能，可用作燃料润滑添加剂。另外，我国是蓖麻子生产大国，年产量20余万吨，仅次于印度和巴西，开展蓖麻油在润滑领域的应用研究具有重要的现实意义。【
发明内容】[0004]本发明目的在于提供一种高温润滑脂减摩抗磨添加剂及其制备方法。[0005]本发明通过如下措施来实现：我们制备了一种在高温下润滑性能优异、制备方法简便的减摩抗磨润滑脂添加剂，添加剂为蓖麻油苯基磷酸酯化合物。[0006]-种高温润滑脂减摩擦抗磨添加剂，其特征在于添加剂为如式I所示的蓖麻油苯基磷酸酯，其中，L代表12-位被酯化的蓖麻油，η为1至3的整数。[0007]本发明所述的式I所示的蓖麻油苯基磷酸酯，当η为3时，化合物为蓖麻油三(二苯基磷酸酯)，分子量为1629。[0008]本发明所述的式I所示的蓖麻油苯基磷酸酯，当η为2时，化合物为蓖麻油二(二苯基磷酸酯)，分子量为1397。[0009]本发明所述的式I所示的蓖麻油苯基磷酸酯，当η为1时，化合物为蓖麻油二苯基磷酸酯，分子量为1165。[0010]本发明所述的高温润滑脂减摩擦抗磨添加剂是一种白色粉末。[0011]-种高温润滑脂减摩擦抗磨添加剂的制备方法，其特征在于该方法包括下列两个步骤：步骤1)使用氯化磷酸二苯酯和蓖麻油按照摩尔比1:1~3:1反应，在催化剂无水氯化铝或无水氯化镁催化下，于90~140°C回流反应10~20小时，生成式I的蓖麻油苯基磷酸酯，整个过程通入氮气保护；步骤2)反应结束后进行过滤和干燥，即用乙腈、水洗涤，IKTC下干燥，得到白色粉末状固体产物。[0012]本发明所述的方法，催化剂的用量为反应物总质量的1%~2%。[0013]本发明采用的反应物为绿色、可再生的植物油即蓖麻油，制备出的蓖麻油苯基磷酸酯(式I)，分子量大，结构稳定，能够作为高温减摩抗磨添加剂使用。[0014]本发明的式I化合物添加到12-羟基硬脂酸锂基脂中，在200°C下可获得优异的减摩、抗磨性能。[0015]本发明的式I化合物添加到12-羟基硬脂酸锂基脂中，在200°C下，它的减摩抗磨性能要优于传统的抗磨添加剂二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP)。[0016]本发明的式I化合物添加到复合锂基脂中，在200°C下可获得优异的减摩、抗磨性能。[0017]本发明的式I化合物添加到复合锂基脂中，在200°C下，它们的减摩抗磨性能要优于传统的抗磨添加剂二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP)。[0018]本发明的式I化合物作为高温减摩抗磨润滑添加剂添到12-羟基硬脂酸锂基脂和复合锂基脂中的添加量为1%~4%。[0019]本发明的式I化合物添加到12-羟基硬脂酸锂基脂中，改变频率从15Hz增加至40Hz时，加入3%ZDDP和3%式I化合物后的摩擦系数和磨斑均有很明显的改善。相比较而言，式I化合物的减摩抗磨性能要优于ZDDP。[0020]本发明的式I化合物添加到复合锂基脂中，改变频率从15Hz增加至40Hz时，加入3%ZDDP和3%式I化合物后的摩擦系数和磨斑均有很明显的改善。相比较而言，式I化合物的减摩抗磨性能要优于ZDDP。【附图说明】[0021]图1为实施例1产物(式I，n=3时，记作BMY-P)的热分解温度曲线。[0022]图2为浓度分别为0%，1%，2%，3%，4%的实施例1产物(式I，n=3时，记作BMY-P)加12-羟基硬脂酸锂基脂(简称单锂)在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于200°C，频率25Hz，载荷100N，振幅Imm的工况下摩擦系数随时间变化的关系曲线。[0023]图3为浓度0%，3%实例1产物(式I，n=3时，记作BMY-P)和3%ZDDP加12-羟基硬脂酸锂基脂(简称单锂）在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机于20(TC，频率25Hz，载荷100N，振幅Imm工况下摩擦系数随时间变化的关系曲线。[0024]图4为浓度为0%，1%，2%，3%，4%的实施例1产物(式I，n=3时，记作BMY-P)加复合锂基脂在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机于200°C，频率25Hz，载荷100N，振幅Imm工况下摩擦系数随时间变化的关系曲线。[0025]图5为浓度0%，3%实例1产物（式I，n=3时，记作BMY-P)和3%ZDDP加复合锂基脂在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机于200°C，频率25Hz，载荷100N，振幅Imm工况下摩擦系数随时间变化的关系曲线。[0026]图6为浓度分别为0%，1%，2%，3%，4%的实施例1产物(式I，n=3时，记作BMY-P)加入到12-羟基硬脂酸锂基脂(简称单锂）和复合锂基脂在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于200°C，频率25Hz，载荷100N，振幅1m当前第1页1 2