CN101921647B - 一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法。该制备方法，包括以下步骤1)将润滑脂基础油、高碱值合成磺酸钙、转相促进剂、冰乙酸、表面活性剂和水混合进行反应；2)向步骤1)中加入氢氧化钙、C12-C24脂肪酸和硼酸进行复合反应；3)待复合反应完全后，依次经脱水、炼制、冷却、循环、均化和脱气既得所述复合磺酸钙基润滑脂。本发明的复合磺酸钙基润滑脂中加入了表面活性剂，从而提高了润滑脂的性能，解决复合磺酸钙基润滑脂的表面硬化问题，扩大了其在很多领域的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及石油炼制及化工工业领域，具体涉及一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法。
背景技术
磺酸钙常用作润滑油的清洁剂和防锈剂，20世纪50年代出现了以磺酸钙作为稠化剂的高滴点的磺酸钙基润滑脂，但此时所用的油溶性牛顿体磺酸钙溶液稠化能力小，只能以较小的比例和传统的脂肪酸皂稠化剂一起使用。到了60年代，人们将牛顿体磺酸钙溶液转变为具有触变性的非牛顿体磺酸钙，并且在磺酸钙基润滑脂的制备过程中引入了磺酸钙的高碱化技术制备了高碱性的磺酸钙基脂，其滴点在300℃以上，滚筒稳定性在1-2个单位，具有很好的剪切稳定性，但是相当粘稠，低温泵送性很差，妨碍了其进一步应用。80年代中期，采用非牛顿磺酸钙皂与其他脂肪酸盐复合制备得到了复合磺酸钙基润滑脂，不仅使其低温泵送性得到改善，同时具有优良的高低温性能、机械安定性、胶体安定性和氧化安定性，被称为“新一代高效润滑脂”。
国内许多生产厂将这种润滑脂作为重点研究对象，少数厂家形成了复合磺酸钙基润滑脂的小规模生产，中国专利CN1718700A，CN1414076A，CN101153239A，CN101319164均报道了复合磺酸钙基润滑脂的生产工艺，CN101153239A采用超高碱值(TBN400左右)，其用量达30-40％。其他专利为了降低成本，多采用高碱值(TBN300左右)，但是用量更高，成本也相应提高。
复合磺酸钙基润滑脂生产工艺的关键是使牛顿体的高碱值磺酸钙转相，以得到主体稠化剂方解石型非牛顿体磺酸钙。转相成功与否直接关系到最终产品的整体性能，国内复合磺酸钙基润滑脂主要采用冰乙酸、水、醇、醚等作为转相促进剂，还有异丙醇、甲醇、乙醇、甲酸、丙酸、正丙醇、正丁醇、甲醛等，通常使用其中的两种或两种以上的混合物。当前转相工艺采用的转相促进剂存在转相工艺原料多、转相效果不稳定性的问题，直接影响了复合磺酸钙基润滑脂的整体质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂是按照包括以下步骤的方法制备的：
1)将润滑脂基础油、高碱值合成磺酸钙、转相促进剂、冰乙酸、表面活性剂和水混合进行反应；
2)向步骤1)中加入氢氧化钙、C12-C24脂肪酸和硼酸进行复合反应；
3)待复合反应完全后，依次经脱水、炼制、冷却、循环、均化、脱气既得所述复合磺酸钙基润滑脂。
上述制备方法中，所述润滑脂基础油为环烷基减二线基础油和环烷基减三线基础油中至少一种；所述润滑脂基础油在100℃时的运动粘度为8mm2/s-20mm2/s。
上述制备方法中，所述超高碱值合成磺酸钙的总碱值为300mgKOH/g-500mgKOH/g。
上述制备方法中，所述转相促进剂可为碳酸钙、十二烷基苯磺酸、二氧化碳、异丙醇和乙醇中至少一种。
上述制备方法中，所述表面活性剂可为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双辛烷基二甲基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、双十四烷基二甲基氯化铵、双十六烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、苄基三丙基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双辛烷基二甲基溴化铵、双壬烷基二甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、双十四烷基二甲基溴化铵、双十六烷基二甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、苄基三甲基溴化铵、苄基三乙基溴化铵和苄基三丙基溴化铵中至少一种。
上述制备方法中，所述C12-C24脂肪酸可为十二羟基硬脂酸或硬脂酸。
上述制备方法中，所述润滑油基础油、高碱值合成磺酸钙、转相促进剂、冰乙酸、表面活性剂、水、氢氧化钙、C12-C24脂肪酸和硼酸的质量份数比可为(20-50)∶(10-30)∶(5-8)∶(0.5-2)∶(0.5-1)∶(2-5)∶(0.5-1)∶(0.5-1.8)∶(0.5-1)。
上述制备方法中，步骤3)还包括加入抗氧剂的步骤；所述抗氧剂为二烷基二苯胺和二叔丁基对甲酚中至少一种。
上述制备方法中，步骤1)所述反应的温度为60℃-90℃；步骤2)所述复合反应的温度为100℃-110℃。
上述制备方法中，步骤3)所述脱水的温度为120℃-140℃；步骤3)所述炼制的温度为210℃-220℃。
本发明的复合磺酸钙基润滑脂，在制备过程中加入了表面活性剂，形成了新型的转相促进剂，进而改善了复合磺酸钙基润滑脂的性能，解决了复合磺酸钙基润滑脂的表面硬化问题。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明所用的环烷基减二线基础油和环烷基减三线基础油100℃时的运动粘度分别为8.01和19.98mm2/s，均购自中海油气开发利用公司。
对比例1、复合磺酸钙基润滑脂的制备
本对比例的复合磺酸钙基润滑脂的原料及其质量配比为：润滑脂基础油(环烷基减三线基础油)、高碱值合成磺酸钙、转相促进剂(碳酸钙和十二烷基苯磺酸)、乙酸、水、氢氧化钙、12-羟基硬脂酸和硼酸的质量份数比为40∶30∶8∶1∶8∶4∶1.8∶1。
将碱值为415mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙加入至环烷基减三线基础油(100℃时，运动粘度为8.01mm2/s)的中，加热升温至60℃，依次加入碳酸钙、十二烷基苯磺酸、冰乙酸和水，保温在85℃左右反应40分钟，物料稠化，升温至100℃，加入氢氧化钙、12-羟基硬脂酸、硼酸，在105℃反应55分钟，升温至130℃左右脱水30分钟，升温至220℃进行高温炼制，保温15分钟后移至中间釜，降温后加入抗氧化剂，循环、均化、脱气既得复合磺酸钙基润滑脂。其性能参数如表1所示。
实施例1、复合磺酸钙基润滑脂的制备
本实施例的复合磺酸钙基润滑脂的原料及其质量配比为：润滑脂基础油(环烷基减三线基础油)、高碱值合成磺酸钙、转相促进剂(碳酸钙和十二烷基苯磺酸)、十二烷基三甲基氯化铵、乙酸、水、氢氧化钙、12-羟基硬脂酸和硼酸的质量份数比为20∶10∶5∶0.5∶2∶0.5∶0.5∶0.5。
在常压反应釜中，将碱值为396mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙加入至环烷基减三线基础油(100℃时，运动粘度为19.98mm2/s)中，加热升温至70℃，依次加入碳酸钙、十二烷基苯磺酸、十二烷基三甲基氯化铵、冰乙酸和水，保温在90℃左右反应500分钟，物料稠化，升温至100℃，加入氢氧化钙、12-羟基硬脂酸、硼酸，在110℃反应55分钟，升温至140℃左右脱水30分钟，升温至210℃进行高温炼制，保温15分钟后移至中间釜，降温后，循环、均化、脱气既得复合磺酸钙基润滑脂。其性能参数如表2所示。
实施例2、复合磺酸钙基润滑脂的制备
润滑脂基础油(环烷基减二线基础油和减三线基础油(各50％))、高碱值合成磺酸钙、转相促进剂(碳酸钙和十二烷基苯磺酸)、双十四烷基二甲基溴化铵、乙酸、水、氢氧化钙、硬脂酸和硼酸的质量份数比为40∶30∶8∶1∶1∶8∶4∶1.8∶1。
将碱值为415mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙加入至环烷基减二线基础油(100℃时，运动粘度为8.01mm2/s)和环烷基减三线基础油(100℃时，运动粘度为8.01mm2/s)的混合油中，加热升温至60℃，依次加入碳酸钙、十二烷基苯磺酸、双十四烷基二甲基溴化铵、冰乙酸和水，保温在85℃左右反应40分钟，物料稠化，升温至100℃，加入氢氧化钙、12-羟基硬脂酸、硼酸，在105℃反应55分钟，升温至130℃左右脱水30分钟，升温至220℃进行高温炼制，保温15分钟后移至中间釜，降温后加入抗氧化剂，循环、均化、脱气既得复合磺酸钙基润滑脂。其性能参数如表3所示。
表1 对比例1复合磺酸钙基润滑脂的性能参数
表2 实施例1复合磺酸钙基润滑脂的性能参数
表3 实施例2复合磺酸钙基润滑脂的性能参数
对比表1、2和3中数据可知，本发明中的表面活性剂提高了润滑脂的性能，解决复合磺酸钙基润滑脂的表面硬化问题，并且根据需要还可以加入抗氧剂等添加剂，可以提高润滑脂的氧化安定性、防腐蚀性能等方面的性能，从而扩大复合磺酸钙基润滑脂的应用范围。
Claims (7)
1.一种复合磺酸钙基润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将润滑脂基础油、高碱值合成磺酸钙、转相促进剂、冰乙酸、表面活性剂和水混合进行反应；
2)向步骤1)中加入氢氧化钙、C12-C24脂肪酸和硼酸进行复合反应；
3)待复合反应完全后，依次经脱水、炼制、冷却、循环、均化和脱气既得所述复合磺酸钙基润滑脂；
所述润滑脂基础油为环烷基减二线基础油和环烷基减三线基础油中至少一种；所述润滑脂基础油在100℃时的运动粘度为8mm2/s-20mm2/s；
所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双辛烷基二甲基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、双十四烷基二甲基氯化铵、双十六烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、苄基三丙基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双辛烷基二甲基溴化铵、双壬烷基二甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、双十四烷基二甲基溴化铵、双十六烷基二甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、苄基三甲基溴化铵、苄基三乙基溴化铵和苄基三丙基溴化铵中至少一种；
所述润滑脂基础油、高碱值合成磺酸钙、转相促进剂、冰乙酸、表面活性剂、水、氢氧化钙、C12-C24脂肪酸和硼酸的质量份数比为(20-50)∶(10-30)∶(5-8)∶(0.5-2)∶(0.5-1)∶(2-5)∶(0.5-1)∶(0.5-1.8)∶(0.5-1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高碱值合成磺酸钙的总碱值为300mgKOH/g-500mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转相促进剂为碳酸钙、十二烷基苯磺酸、二氧化碳、异丙醇和乙醇中至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述C12-C24脂肪酸为12-羟基硬脂酸或硬脂酸。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)还包括加入抗氧剂的步骤；所述抗氧剂为二烷基二苯胺和二叔丁基对甲酚中至少一种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤1)所述反应的温度为60℃-90℃；步骤2)所述复合反应的温度为100℃-110℃；步骤3)所述脱水的温度为120℃-140℃；步骤3)所述炼制的温度为210℃-220℃。
7.权利要求1-6中任一项所述方法制备的复合磺酸钙基润滑脂。
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