CN101528898A - 润滑脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于改进在多种机械中需要在高负荷下的极压性能和密封阻力性能的润滑点处使用的润滑脂组合物的极压性能和与密封相容性。为此，本发明提供一种润滑脂组合物，其中在润滑脂中掺入了0.1－3wt％的二烷基二硫代氨基甲酸钼、0.1－3wt％的苯并噻唑化合物和0.1－3wt％的磺酸钙，其中在基油中共混了增稠剂。

Description

润滑脂组合物
技术领域
本发明提供一种润滑脂组合物，和特别是于其中需要在高负荷下的极压性能和密封阻力性能的润滑点例如国内电力设备、工程机械、运输机械、农业机械、炼钢装置和机械等的轴承、齿轮、悬架、接头和驾驶盘处使用的润滑脂组合物。
背景技术
迄今为止，已经将含二硫化钼、硫类、磷类或硫/磷类添加剂、或有机钼化合物的极压润滑脂用于例如在耦连部件或悬架的球窝接头和驾驶盘(其中发生振荡和旋转运动或往复运动)中使用的润滑脂。
这些极压润滑脂的已知实例包括含作为它们的重要组分的硫化二烷基二硫代氨基甲酸钼以及硫/磷类极压添加剂的脲润滑脂，其中所述硫/磷类极压添加剂由选自硫化油和脂肪、硫化烯烃、磷酸三甲苯酯、二硫代磷酸三烷基酯或二烷基二硫代磷酸锌中的一种或其中的两种或更多种的共混物组成。参见例如日本专利4-34590。
当在前述应用中使用润滑脂时，使用密封材料例如保护罩或防尘罩以产生紧密的密封从而将润滑脂可靠地供应至润滑点和阻止来自外部的泥水或灰尘的进入。对于该密封材料，使用氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、聚酯类弹性体、聚烯烃类橡胶等，但其中因为氯丁二烯橡胶具有优良的机械强度、柔韧性、耐热性和耐油性并且成本低，所以是特别使用的。
然而，在更苛刻的润滑条件下，由于热的影响而使密封材料产生膨胀或收缩，所以某些性质例如伸长率和拉伸强度的数值下降许多，因此这些密封材料不再发挥密封的功能。
为此，不仅需要这些润滑脂具有较长的寿命和润滑作用(所述润滑作用可改进润滑点的极压性能和承载特性)，而且一个重要的因素是它们具有与密封材料的优良的相容性，不会损坏与润滑脂接触的密封材料。
在加入润滑脂中的多种添加剂中，二烷基二硫代氨基甲酸钼是热稳定的和与密封件的相容性相对转好，但是与其一起使用的用于进一步提升二烷基二硫代氨基甲酸钼的润滑性能的添加剂例如前述的硫化油和脂肪、硫化烯烃和二烷基(芳基)二硫代磷酸锌倾向于对密封阻力性能产生损害。
因此，本发明目的在于提供具有高极压性能并且也不会损害密封材料且与之相容性极好的优良润滑脂组合物。
发明内容
通过为了进一步改进润滑脂的极压性能并且也为了获得具有与广泛用作密封材料的氯丁二烯橡胶的优良相容性的润滑脂而进行的重复的研究和实验，申请人已经发现可以获得具有前述的极压性能和与密封相容性的明显效果的具体添加剂的共混物。
本发明提供一种含基油的润滑脂组合物，所述组合物另外含有：(A)0.1-3wt％的二烷基二硫代氨基甲酸钼；(B)0.1-3wt％的一种或多种苯并噻唑化合物；和(C)0.1-3wt％的一种或多种磺酸钙。
特别地，本发明提供一种润滑脂组合物，其中润滑脂中掺入了：0.1-3wt％的下述通式1所示的二烷基二硫代氨基甲酸钼
[通式1]
Figure A20078003928100041
(其中R表示1-24个碳的烷基)；0.1-3wt％的苯并噻唑化合物，所述苯并噻唑化合物是2-巯基-苯并噻唑、具有下面所示通式2的2-巯基-苯并噻唑衍生物
[通式2]
Figure A20078003928100051
(其中R1表示含1-10个碳的烷基或烷基巯基)、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-氧连二亚乙基-2-苯并噻唑基次磺酰胺或2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑中的至少一种，以及0.1-3wt％的磺酸钙，其中在润滑脂的基油中共混了增稠剂。
已知本发明中使用的前述二烷基二硫代氨基甲酸钼在润滑脂中改进极压性能和耐磨性，但是由于关于环境的考虑等原因，近年来已被视为PRTR受控物质(PRTR法；Pollutant Release TransferRegister)，和需要尽可能少地使用钼化合物或使用钼化合物的替代化合物。
如上所述，本发明最大可能地减少了使用的二烷基二硫代氨基甲酸钼的量，和通过向其中掺入前述的苯并噻唑化合物和磺酸钙，不仅能够改进极压性能，而且也能够改进密封材料中的氯丁二烯橡胶与润滑脂之间的相容性。
对于本发明的润滑脂的基油，可以使用矿物油、植物油和合成油例如酯油、醚油和烃油或它们的混合物。
对于前述的基油中任选但优选掺入的增稠剂，可以使用锂皂、锂复合皂以及二脲、三脲、四脲、多脲和其它脲化合物。
在本发明中使用的前述二烷基二硫代氨基甲酸钼中，对于烷基优选使用含1-24个碳的烷基，但优选含3-18个碳的烷基。
作为这些二烷基二硫代氨基甲酸钼的具体实例，可以提及硫化二乙基二硫代氨基甲酸钼、硫化二丙基二硫代氨基甲酸钼、硫化二丁基二硫代氨基甲酸钼、硫化二戊基二硫代氨基甲酸钼、硫化二己基二硫代氨基甲酸钼、硫化二辛基二硫代氨基甲酸钼、硫化二癸基二硫代氨基甲酸钼、硫化二(十二烷基)二硫代氨基甲酸钼、硫化(丁基苯基)二硫代氨基甲酸钼、硫化(壬基苯基)二硫代氨基甲酸钼、硫化二乙基二硫代氨基甲酸氧钼、硫化二丙基二硫代氨基甲酸氧钼、硫化二丁基二硫代氨基甲酸氧钼、硫化二戊基二硫代氨基甲酸氧钼、硫化二己基二硫代氨基甲酸氧钼、硫化二辛基二硫代氨基甲酸氧钼、硫化二癸基二硫代氨基甲酸氧钼、硫化二(十二烷基)二硫代氨基甲酸氧钼、硫化(丁基苯基)二硫代氨基甲酸氧钼、硫化(壬基苯基)二硫代氨基甲酸氧钼和它们的混合物。
对于前述的苯并噻唑化合物，存在例如2-巯基苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-氧连二亚乙基-2-苯并噻唑基次磺酰胺和2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑，和这些可以单独使用或以混合物形式使用。
之前已建议过将前述的2-巯基苯并噻唑作为金属工作流体中的组分和作为切割和研磨加工流体中的组分，而2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑已经被公开作为在金属塑性加工中使用的含水润滑剂中的组分。
本发明中使用的前述磺酸钙可以是普通磺酸钙，和作为实例可以提及石油磺酸的钙盐、烷基芳族磺酸的钙盐、石油磺酸的高碱性钙盐和烷基芳族磺酸的高碱性钙盐。另外，这些可以单独使用或以适合的混合物形式使用。
润滑脂中掺入的前述二烷基二硫代氨基甲酸钼的量是0.1-3wt％，和对于前述的2-巯基苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-氧连二亚乙基-2-苯并噻唑基次磺酰胺或2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑，优选至少一种的掺入量级为0.1-3wt％，和磺酸钙的掺入量级为0.1-3wt％。
如果掺入的前述二烷基二硫代氨基甲酸钼大于3wt％，则效果可能没有变化或者效果甚至可能会变得相反。掺入的量优选大约是0.5-1wt％。
同样，当是前述的2-巯基苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-氧连二亚乙基-2-苯并噻唑基次磺酰胺或2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑的情况下，如果润滑脂中含有的量大于3wt％，则效果相同或甚至会变得相反。通常，优选使用约0.5-1wt％。
同样，对于前述磺酸钙，如果使用大于前述的3wt％，则效果相同或甚至会变得相反。优选适合地掺入约0.5-1wt％。
除去前述共混组分之外，本发明的润滑脂组合物中也可使用适合的添加剂例如抗氧化剂、防锈剂、极压添加剂和耐磨剂。
如上所述，本发明最大可能地降低了二烷基二硫代氨基甲酸钼(PRTR受控物质)的用量，通过向其中掺入前述苯并噻唑化合物例如2-巯基苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-氧连二亚乙基-2-苯并噻唑基次磺酰胺和2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑以及前述的磺酸钙，不仅能够改进极压性能，而且也改进了密封材料中的氯丁二烯橡胶与润滑脂之间的相容性。
此外，与润滑脂接触的密封材料的物理变化被认为主要归因于两个因素。一个因素是润滑脂的基油和添加剂渗透密封材料和产生膨胀，从而软化了所述材料。另一个因素是密封材料中的增塑剂滤出至润滑脂中，产生压缩和硬化。据信，当增稠剂和基油与添加剂之间的亲合力衰退时发生这些作用，但是在本发明的润滑脂组合物中包含的前述添加剂处于良好的平衡中，所以可以预测这将起到抑制密封材料的膨胀和收缩的功能。
具体实施方式
实施例
下面将通过实施方案的实施例说明本发明，但是这些实施例不以任何方式限定本发明。
用于对比的实施例1-5和对比例1-11的润滑脂组合物通过按比例掺入如下所示的基础组分和添加剂、并在向基础润滑脂中加入多种添加剂后通过用三辊磨机捏合和精制成均匀稠度而获得。
1.基础润滑脂
(1)脲润滑脂
在100℃下运动粘度为约15mm2/s的炼制矿物油(5400g)中使二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯(295.2g)和辛胺(304.8g)反应，直至产生的二脲化合物均匀分散和获得润滑脂。所含的脲化合物的量为10wt％。根据JIS-K2220(25℃，60W)的定义，该脲基润滑脂的针入度为283和滴点为263℃。
(2)锂皂润滑脂
将12-羟基硬脂酸锂(630g)溶解于100℃下运动粘度为约15mm2/s的炼制矿物油(6370g)中，直至它均匀分散和获得润滑脂。所含的锂皂的量为9wt％。根据JIS-K2220(25℃，60W)的定义，该锂皂基润滑脂的针入度为268和滴点为198℃。
2.二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)：使用了Vanderbilt Ltd.的称为“Molyvan A”的商业产品
3.2-巯基苯并噻唑
4.2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑
5.磺酸钙：石油磺酸的钙盐
6.二烷基二硫代氨基甲酸锌(ZnDTC)：使用了Lubrizol Ltd.的称为“Lubrizol 1395”的商业产品
7.硫化烯烃：使用了Lubrizol Ltd.的称为“Anglamol 33”的商业产品
8.水杨酸钙：使用了Infineum Ltd.的称为“M7121”的商业产品
对表1-3中所示的实施例1-5和对比例1-11的润滑脂组合物的极压性能和密封相容性进行了下列测试，和进行了评价。
极压测试
测试方法：根据ASTM D2596进行了四球测试。
测试条件：*速度1770±60rpm
*时长10秒
*温度室温
测试目的：获得磨损负荷(weld load)(N)。
密封相容性测试
测试方法：根据JIS K6258进行氯丁二烯橡胶浸没测试。
测试条件：
(1)在140℃下针对使用脲基润滑脂的润滑脂组合物浸没120小时。
(2)在120℃下针对使用锂皂的润滑脂组合物浸没120小时。
测试目的：获得伸长率变化(％)和拉伸强度变化(％)。(JIS K6251)
评价标准：如果伸长率变化(％)和拉伸强度变化(％)都在25％之内(0～-25％)，可以给出满意的评价。
测试结果
表1-3中示出了实施例和对比例的测试结果。
评价；讨论
如表1中的结果所示，在极压性能下的磨损负荷实施例1-5都显示出3089N的较大数值，因此可以看出极压性能较高。同样，伸长率变化为-13.8％至-24.9％和拉伸强度变化为-18.5％至-24.2％，所有的情况都在-25％之内，因此可以看出它们具有与密封材料的良好相容性。
相反，如表2和表3中的结果所示，在对比例1、6、7和11的情况下，伸长率变化为-12.2％至-16.5％和拉伸强度变化为-13.8％至-18.6％，所有的情况都在-25％之内并因此具有与密封材料的良好相容性，但是磨损负荷为1236N-1570N，所以极压性能较低，因此显然它们不适合作为润滑脂组合物。同样，对比例9表示出1961N的较低磨损负荷数值并因此极压性能较低，而伸长率变化为-35.1％和拉伸强度变化为-37.2％，二者都高于-25％，因此与密封材料的相容性不佳。
对比例2、3、4、5、8和10都表现出3089N的较大磨损负荷数值并因此极压性能较高，但是伸长率变化为-36.6％至-62.4％和拉伸强度变化为-37.2％至-64.3％，所有的情况都高于-25％，因此与密封材料的相容性明显不佳。
同样，在单独使用基础润滑脂的对比例1和7的情况下，如上所述，橡胶的伸长率变化和拉伸强度变化较小，因此与密封材料的相容性良好，但是极压性能较低。同样，在对比例2中所示的现有技术的实施例的情况下，极压性能较高，但是伸长率变化和拉伸强度变化较大，所以与密封材料的相容性较次。
此外，通过实施例1和对比例3的对比可以看出，使用本发明的磺酸钙之外的分散剂对密封相容性的改进效果较小。
表1
Figure A20078003928100101
表2
Figure A20078003928100102
表3
Figure A20078003928100111

Claims (7)

1.一种含基油的润滑脂组合物，所述组合物另外含有：(A)0.1-3wt％的二烷基二硫代氨基甲酸钼；(B)0.1-3wt％的一种或多种苯并噻唑化合物；和(C)0.1-3wt％的一种或多种磺酸钙。
2.权利要求1的润滑脂组合物，其中所述二烷基二硫代氨基甲酸钼具有下面的通式1
[通式1]
Figure A2007800392810002C1
其中R是含1-24个碳原子的烷基。
3.权利要求1或2的润滑脂组合物，其中所述一种或多种苯并噻唑化合物包括2-巯基苯并噻唑或它的具有通式2的衍生物中的至少一种，
[通式2]
其中R1表示含1-10个碳的烷基或烷基巯基。
4.权利要求1-3任一项的润滑脂组合物，其中所述一种或多种苯并噻唑化合物包括N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-氧连二亚乙基-2-苯并噻唑基次磺酰胺或2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑。
5.权利要求1-4任一项的润滑脂组合物，另外含有增稠剂。
6.权利要求1-5任一项的润滑脂组合物于其中需要在高负荷下的极压性能和密封阻力性能的润滑点处的用途。
7.通过使用权利要求1-5任一项的润滑脂组合物改进其中需要在高负荷下的极压性能和密封阻力性能的润滑点处的润滑的方法。
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