CN104611095A - 一种复合钛基润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合钛基润滑脂及其制备方法，包括硬脂酸、苯甲酸、钛酸四异丙酯、水、石蜡基150BS矿物油、环氧大豆油，将硬脂酸与部分基础油混合搅拌，升温至90℃，保温0.5小时，加入钛酸四异丙酯搅拌0.5小时，加入苯甲酸搅拌，保温1.5小时，加入水，皂化保温0.6小时，开始升温，在升温到170℃时将余量基础油加入釜内，继续升温到195℃，在此温度下保持5～10min停止加热；冷却至60℃，以速率16转/分搅拌，然后研磨，即得所需复合钛基润滑脂。本发明的有益效果是使用硬脂酸制备复合钛基润滑脂，将获得一种低成本，且性能优异的复合钛基润滑脂。

Description

一种复合钛基润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，涉及一种复合钛基润滑脂及其制备方法。

背景技术

润滑脂主要由基础油、稠化剂以及添加剂等组成，基础油占润滑脂成分的大部分，所以基础油是润滑脂的主要组成部分，制备复合钛基润滑脂选择中粘度的石蜡基矿物油，因为基础油粘度大小，对润滑脂性能有影响，当基础油粘度太大时，皂化反应速度和反应程度都受到影响，而且皂纤维在基础油中分散比较困难，皂-油体系结构不稳定，这样制备的复合钛基润滑脂的稠度小，容易分油；同样，当基础油的粘度太小时，虽然皂化反应速度变快，皂纤维也容易分散了，但是由于皂纤维与基础油分子的吸附力小，所以难以形成稳定的皂-油体系，这样制备的复合钛基润滑脂也容易分油。

目前，制备复合锂基润滑脂高分子酸普遍采用十二-羟基硬脂酸，十二-羟基硬脂酸制备的润滑脂通过形成氢键使得皂纤维结构更稳定，而润滑脂性能更好。但是与硬脂酸相比，十二-羟基硬脂酸的价格要昂贵得多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合钛基润滑脂，解决了现有的复合钛基润滑脂难以形成稳定的皂-油体系、如果使用十二-羟基硬脂酸则造价昂贵的问题。

本发明的另一个目的在于提供复合钛基润滑脂的制备方法。

本发明所采用的技术方案是复合钛基润滑脂由稠化剂、水和基础油组成，其中稠化剂为硬脂酸、苯甲酸和钛酸四异丙酯，硬脂酸：苯甲酸：钛酸四异丙酯的比例范围为1～1.5：1～1.2：2～2.5，钛酸四异丙酯：水的比例范围为1：1.1-1：1.7，基础油包括石蜡基150BS矿物油与环氧大豆油，石蜡基150BS矿物油：环氧大豆油比例为1～2：1～1.5，基础油占总质量的70％～95％。

制备复合钛基润滑脂的方法，按照以下步骤进行：

步骤1：准备硬脂酸、苯甲酸和钛酸四异丙酯、水、石蜡基150BS矿物油和环氧大豆油，硬脂酸：苯甲酸：钛酸四异丙酯的比例范围为1～1.5：1～1.2：2～2.5，钛酸四异丙酯：水的比例范围为1：1.1-1：1.7，石蜡基150BS矿物油：环氧大豆油比例为1～2：1～1.5，石蜡基150BS矿物油和环氧大豆油占总质量的70％～95％；

步骤2：将硬脂酸与1/3或1/2的基础油混合，升温至90℃，保温0.5小时，此阶段搅拌的速率为60转/分，使硬脂酸完全溶解在基础油中；

步骤3：加入钛酸四异丙酯，在快速搅拌下120转/分反应0.5小时，使其与基础油中的硬脂酸进行充分的反应；

步骤4：加入苯甲酸，保温1.5小时，并快速搅拌120转/分进行皂化反应；

步骤5：加入水，此时有小颗粒状复合钛皂出现，小颗粒复合钛皂逐渐聚集成大颗粒，釜内反应物混浊粘稠，形成凝胶，皂化保温0.6小时，此时皂化接近完全；

步骤6：开始升温，以速率30转/分搅拌，当温度到135℃时，复合钛皂完全溶化，均匀地分散在基础油中，釜内物变成透明流体状，由凝胶变为溶胶，随着温度的升高，颜色逐渐加深，在升温到170℃时，将余量基础油加入釜内，使基础油能在皂中充分膨化，然后继续升温到195℃，在此温度下保持5～10min停止加热；

步骤7：冷却至60℃，以速率16转/分搅拌，然后研磨，即得所需复合钛基润滑脂；

步骤8：将复合钛基润滑脂在常温下进行包装。

进一步，所属步骤6中余量基础油预先加热到70℃～80℃，以免使釜内温度降得太低。

进一步，所述步骤6整个过程时间为4～8小时。

本发明的有益效果是使用硬脂酸制备复合钛基润滑脂，将获得一种低成本，且性能优异的复合钛基润滑脂。

附图说明

图1是不同基础油的量皂化复合钛基润滑脂的滴点和锥入度示意图；

图2是不同比例基础油复合钛基润滑脂的滴点和锥入度示意图；

图3是不同石蜡基基础油复合钛基润滑脂的锥入度和滴点示意图；

图4是复合钛基脂滴点随复合基础油粘度的变化示意图；

图5是复合钛基脂锥入度随复合基础油粘度的变化示意图；

图6是复合钛基润滑脂的锥入度和滴点随升温炼制时间的变化示意图；

图7是锥入度与滴点随高温炼制温度的变化示意图；

图8是不同的降温方法所得复合钛基润滑脂的锥入度和滴点示意图；

图9是颗粒改性复合钛基润滑脂的制备工艺示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明使用硬脂酸制备复合钛基润滑脂，将获得一种低成本，且性能优异的复合钛基润滑脂。由于矿物油价格低，同时润滑性能还好，所以本发明主要选择石蜡基矿物油作为复合钛基润滑脂的基础油；

本发明复合钛基润滑脂，由稠化剂、水和基础油组成，其中稠化剂为硬脂酸、苯甲酸和钛酸四异丙酯，硬脂酸：苯甲酸：钛酸四异丙酯的比例范围为1～1.5：1～1.2：2～2.5，钛酸四异丙酯：水的比例范围为1：1.1-1：1.7，基础油包括石蜡基150BS矿物油与环氧大豆油，石蜡基150BS矿物油：环氧大豆油比例为1～2：1～1.5，基础油占总质量的70％～95％。

试验仪器：制备复合钛基润滑脂所用主要仪器和复合钛基润滑脂性能测试所用仪器可选用表1所示的仪器。

表1 制备与性能测试试验用仪器

酸与钛酸四异丙酯量的优化：钛酸四异丙酯水平系数的确定；

经过大量的试验表明，硬脂酸(高分子酸)和苯甲酸(低分子酸)的总量与钛酸四异丙酯的量在一定的比例范围内才能制备成功润滑脂，本发明首先采用正交试验法中的活动水平法优化高低分子酸总量和钛酸四异丙酯的量的比例关系，优化比例在1:1:1～1:1:2(硬脂酸:苯甲酸:钛酸四异丙酯)之间进行，活动水平的系数取0.618。试验结果如表2。

表2 0.618法试验结果

注：本发明中所涉及的原料比例均为摩尔比。

试验代号为1、2、4的试验结果表明，当硬脂酸、苯甲酸的量不变，而钛酸四异丙酯的摩尔比比例小于硬脂酸和苯甲酸摩尔比之和时，成脂均不理想；试验代号3的试验在试验代号2的试验基础上不改变钛酸四异丙酯的量，减少苯甲酸和硬脂酸的量，试验成功的结果表明试验代号2和4的试验失败是由于加入钛酸四异丙酯的量过少的原因。试验代号4的试验失败表明没有继续优化的意义了。因为硬脂酸和苯甲酸的总量和钛酸四异丙酯的摩尔比例小于1:1时成脂的效果不佳，所以在正交试验设计中，确定钛酸四异丙酯的三个水平分别为1×[硬脂酸+苯甲酸]、1.2×[硬脂酸+苯甲酸]和1.4×[硬脂酸+苯甲酸]，水的量定为1.4×[钛酸四异丙酯]。

正交试验确定酸与钛酸四异丙酯量的关系：正交试验设计3个因素，分别是钛酸四异丙酯、硬脂酸和苯甲酸，每个因素有3个水平，所以选择L9(34)正交表。考虑到当正交试验时钛酸四异丙酯、硬脂酸和苯甲酸的比例变化会导致制备出的复合钛基润滑脂有可能锥入度太大、不成脂或成脂情况不理想等现象，因此对正交试验结果不进行正交分析。在0.618法基本确定高低分子酸与钛酸四异丙酯摩尔比的基础上，虽然对试验结果不进行正交分析，但是用正交表设计出的试验可以用来分析硬脂酸、苯甲酸和钛酸四异丙酯的量与复合钛基润滑脂理化性能的关系，这对研究复合钛基润滑脂具有指导意义。正交试验结果如表3所示。

表3 正交试验结果

9组试验中有1组试验成脂不理想，其它试验结果比较理想，其结论如下：

(1)通过试验代号5、9和13三组试验结果可知，在苯甲酸与硬脂酸比例为1:1时，随着钛酸四异丙酯含量的增加，锥入度有所增高，滴点却逐渐降低，表明成脂效果变差；

(2)对比试验代号6、8与13三组试验可知，当苯甲酸与硬脂酸比例为1:1时效果最好，低分子酸含量增加，润滑脂***，滴点升高；通过试验代号7发现，当苯甲酸与硬脂酸的比例增大到1.5：1时，不能成脂，说明低分子酸含量不能太高，有极限值；说明硬脂酸用量多，可提高复合钛基润滑脂的稠化能力，但增加过多，会降低脂的滴点。单独增加苯甲酸的量，滴点会提高些，但是增加到一定量后，会使脂变稀。

(3)从上述9组正交试验中可以得出试验代号13的试验效果最佳，结合0.618法试验结论，即当高、低分子酸与钛酸四异丙酯比例为1:1:2时成脂效果最好，本发明后续复合钛基润滑脂的制备均采用此比例。

水加入量的优化：在确定高分子酸、低分子酸与钛酸四异丙酯比例为1:1:2的基础上，对水的加入量进行了优化，加入水后的皂化，由于形成了—OH键的配位键，产生了Ti-O-Ti键链接的大分子聚合物，这对复合钛基润滑脂的成脂起到关键作用，所以皂化水解反应阶段对复合钛基润滑脂皂纤维的结构有较大的影响。本发明通过改变水的量做了一系列的试验，其试验结果如表4所示。

由表4可得如下结论：

(1)当水与钛酸四异丙酯的摩尔比比例在1.1:1～1.7:1的范围内时，都能制备成功复合钛基润滑脂；

(2)当水与钛酸四异丙酯的摩尔比比例大于1.5:1时，随着比例的增加，会有多余的水被蒸馏出来，说明水已经过量，过量的水会导致复合钛基润滑脂的性能的下降，当大于一定值时将难成脂；

(3)从表中试验数据可以得出水与钛酸四异丙酯最佳的比例为1.4:1，本发明复合钛基润滑脂的制备水与钛酸四异丙酯的比例均采用此比例。

表4 改变水加入量的试验结果

基础油加入量的确定：在制备润滑脂的皂化阶段通常加入一定量基础油，使制得的皂基在基础油中容易分散，充当溶剂的作用；然后在升温及冷却阶段加入剩余的基础油，每个阶段加入基础油的量对制备的润滑脂的性能都会产生一定的影响。本发明对皂化阶段加入基础油的量及最终基础油所占润滑脂的比例进行了试验。其试验结果如下：

(1)皂化阶段基础油加入量：反应物的浓度越大，皂化反应速度就越快，为了使皂能够比较迅速而均匀地分散在基础油中，在皂化反应阶段加入一定量的基础油是必要的。但是基础油的加入会使反应物的浓度减小，反应速度减慢、时间延长、程度下降，所以在皂化反应阶段加入太多的基础油是不适宜的。但皂化反应阶段加入的基础油太少会使反应釜内物料还未皂化完全就已经成为胶状物，使剩余冷油融入困难，润滑脂的性能将不理想。在皂化阶段究竟加入多少比例的基础油比较合适，除了与制备所用的设备有关之外，还与基础油总量有关。将基础油所占的比例定为80％，分别研究加入2/3基础油和加入1/2基础油时的皂化反应，以复合钛基润滑脂的滴点和锥入度作为评价指标，测试结果如图1所示。加入1/2基础油皂化的润滑脂的锥入度比加入2/3基础油皂化的润滑脂的锥入度大，且滴点更低些，说明使用小型常压制脂釜制备复合钛基润滑脂时，在某种程度上皂化反应阶段加入多一些基础油对提高复合钛基润滑脂的性能是有益的。

(2)基础油总量：基础油在润滑脂中所占比例的大小对润滑脂的锥入度和滴点有直接的影响，导致润滑脂性能变化，并影响润滑脂的润滑性能及高温性能，应根据具体的使用场合和用途选择合适稠度的润滑脂。图2为基础油总量不同时，所得复合钛基润滑脂的锥入度与滴点。如图2所示，基础油为大庆矿物油400SN，锥入度随基础油量的增加而增加，滴点随基础油量的增加而减少，当基础油占75％(质量百分比)时，锥入度为236，润滑脂稠度等级为3级；当基础油占80％(质量百分比)时，锥入度为280，润滑脂稠度等级为2级。当基础油占85％(质量百分比)时，锥入度为318，润滑脂稠度等级为1级。

基础油种类对润滑脂的影响：基础油所占润滑脂的比例高达70％～95％，因此，润滑油的类型对润滑脂的各种性能将产生的直接影响，本发明选择石蜡基矿物油作为试验基础油，所选择的牌号分别为150SN、350SN、500SN及650SN，考察制备的复合钛基润滑脂的滴点、锥入度的变化，其试验结果如图3所示。

由图3可知，四种石蜡基矿物油采用相同工艺制备的复合钛基润滑脂的锥入度和滴点差别不大，其中石蜡基基础油650SN制备的复合钛基润滑脂其锥入度为245.75，滴点为297.3℃；石蜡基基础油150SN制备的复合钛基润滑脂锥入度为227.13，滴点为290℃。试验现象说明就所选石蜡基基础油而言，其稠化能力相差不大，其差别的产生可能跟石蜡基基础油的粘度有关。

基础油粘度对润滑脂成脂的影响：实验表明，复合钛基润滑脂的成脂与基础油的粘度有一定的关系。这是因为高粘度的基础油会导致皂化反应速度减慢，皂化反应程度下降，使成脂困难；同样低粘度的基础油，由于基础油分子与皂纤维的吸附力小，也会使制备的润滑脂的性能不理想，将会出现析油量大、不成脂等现象。

当石蜡基150BS矿物油与环氧豆油比例为2：1时，能制备出复合钛基润滑脂；当再继续增加石蜡基150BS矿物油的比例时，成脂变得困难。所以确定石蜡基150BS矿物油与环氧豆油比例为2：1时为复合钛皂能稠化的此基础油的上限粘度。当石蜡基150BS矿物油与环氧豆油比例为1：1.5时，能制备出复合钛基润滑脂；当继续增加环氧豆油的比例时，也能制备出复合钛基润滑脂，但是此种复合钛基润滑脂容易分油，所以确定石蜡基150BS矿物油与环氧豆油复配比例为1：1.5时为下限粘度。本发明选用环氧豆油调配石蜡基150BS矿物油，可以得到一系列不同粘度的基础油，如表5所示。

表5 环氧豆油与石蜡基150BS矿物油复配基础油的粘度

图4和图5是复合钛基润滑脂的滴点和锥入度随复合基础油粘度的变化曲线。由图4可见，随着复合基础油的粘度增加复合钛基润滑脂的滴点增大。这是因为环氧大豆油热安定性能和氧化安定性能相对石蜡基150BS矿物油差，环氧大豆油含量越多，将导致复合钛基润滑脂的滴点下降。因此，为了保证复合钛基润滑脂具有较好的耐温性能，石蜡基150BS矿物油与环氧大豆油复配中环氧大豆油的含量不宜太高。由图5可见，复合钛基润滑脂的锥入度随着石蜡基150BS矿物油的量增加先减小，然后随着石蜡基150BS矿物油的量增加而增大，石蜡基150BS矿物油与环氧大豆油复配基础油的粘度为1.35时的锥入度最小，其稠化能力最强。这是因为复合钛皂的稠化能力与基础油的粘度有关，一般在中粘度范围复合钛皂的稠化能力较强，低于或高于此中粘度范围时，所得润滑脂的稠度变小。试验所用的环氧大豆油的粘度较小，石蜡基150BS矿物油的粘度较大，在试验条件相同，稠化剂用量相等时，用环氧大豆油或石蜡基150BS矿物油单独作基础油都很难制备成功复合钛基润滑脂；而当石蜡基150BS矿物油与环氧大豆油比例为1：1时复合基础油的粘度更适宜制备复合钛基润滑脂。

复合钛基润滑脂的工艺：工艺流程及关键因素分析：

本发明采用小型常压制脂釜制备复合钛基润滑脂，制备方法如下：

步骤1：准备硬脂酸、苯甲酸和钛酸四异丙酯、水、石蜡基150BS矿物油和环氧大豆油，硬脂酸：苯甲酸：钛酸四异丙酯的比例范围为1～1.5：1～1.2：2～2.5，钛酸四异丙酯：水的比例范围为1：1.1-1：1.7，石蜡基150BS矿物油：环氧大豆油比例为1～2：1～1.5，石蜡基150BS矿物油和环氧大豆油占总质量的70％～95％；

步骤2：将硬脂酸与1/3或1/2的基础油混合，升温至90℃，保温0.5小时，此阶段搅拌的速率为60转/分，使硬脂酸完全溶解在基础油中；

步骤3：加入钛酸四异丙酯，在快速搅拌下120转/分反应0.5小时，使其与基础油中的硬脂酸进行充分的反应；

步骤4：加入苯甲酸，保温1.5小时，并快速搅拌120转/分皂化反应；

采用分段皂化，目的是使硬脂酸能反应更充分些，因为苯甲酸比硬脂酸更易与钛酸四异丙酯反应。

步骤5：加入水，此时有小颗粒状复合钛皂出现，小颗粒复合钛皂逐渐聚集成大颗粒，釜内反应物混浊粘稠，形成凝胶，皂化保温0.6小时，此时皂化接近完全；

步骤6：开始升温，以速率30转/分搅拌，当温度到135℃时，复合钛皂完全溶化，均匀地分散在基础油中，釜内物变成透明流体状，由凝胶变为溶胶，随着温度的升高，颜色逐渐加深，在升温到170℃时，将余量基础油加入釜内，余量基础油以预先加热到70℃～80℃为宜，以免使釜内温度降得太低，保证釜内温度不低于160℃，在此阶段多保持一定时间，使基础油能在皂中充分膨化，以获得好的胶体分散；然后继续升温到195℃，在此温度下保持5～10min，直至复合钛基润滑脂再次出现相变，由溶胶变成凝胶，即可停止加热。此阶段升温速度缓慢，时间大约为4～8小时；

步骤7：冷却至60℃，以速率16转/分搅拌，然后研磨，即得所需复合钛基润滑脂；

步骤8：将复合钛基润滑脂在常温下进行包装。

升温速率对润滑脂性能的影响：制备复合钛基润滑脂的升温速率，也就是升温炼制时间，也是影响复合钛基润滑脂性能的一个因素，升温炼制时间的长短将对复合钛皂稠化剂分子的聚合程度产生一定的影响，从而影响复合钛皂的皂纤维结构，这些影响会使复合钛基润滑脂的锥入度和滴点产生变化。

制备润滑脂的升温速率一般在2～7℃/10min之间，即升温炼制时间为3～8个小时。本发明制备复合钛基润滑脂控制升温速率分别定为2～3℃/10min(升温炼制时间约4小时)、4～5℃/10min(升温炼制时间约6小时)或6～7℃/10min(升温炼制时间约8小时)之间，做三组试验；三组试验制备的复合钛基润滑脂的锥入度、滴点变化随升温炼制时间的变化如图6所示。

三组试验复合钛基润滑脂的锥入度变化较大，而滴点变化不太明显，说明升温炼制时间主要影响复合钛基润滑脂的锥入度，这主要是因为复合钛基润滑脂的滴点受稠化剂和基础油的性能影响较大，而锥入度主要受皂纤维结构的影响，当稠化剂和基础油不变，稠化剂和基础油分子之间的吸附力一致，所以滴点变化不会明显；而升温炼制时间太短将使稠化剂的聚合程度降低，不能形成稳定的高分子三维立体网络结构，而升温炼制时间太长，尤其在高温阶段，将对稠化剂和基础油产生影响，从而影响高分子三维立体网络结构的稳定性，根据三组试验的数据，制备复合钛基润滑脂最好控制升温炼制时间在6个小时，即控制炼制的升温速率在4～5℃/10min之间。

高温炼制时间及温度对润滑脂性能的影响：复合钛基润滑脂在高温炼制阶段将再一次发生相转变，制备复合钛基润滑脂的最高温度也只有高于此相转变温度才能得到各种性能优异的复合钛基润滑脂，若炼制低于此温度，所制备的润滑脂的滴点偏低，锥入度偏高，甚至不能制备成功润滑脂；所以此相转变温度是制备复合钛基润滑脂的关键温度；同时高温炼制时间也应当适宜，在最高炼制温度停留时间不宜过长，因为基础油中的轻组分会急剧氧化，而且将大量挥发，造成润滑脂成品颜色加深，脂的产品质量和外观变差。在达到最高炼制温度保持5～10min后，应马上进行下一阶段的制备过程，使釜内物在最高炼制温度下停留的时间尽可能的短。

不同型号基础油的高温炼制温度：试验表明，不同型号的基础油高温炼制产生相转变的温度也不同，且不同产地的石蜡基基础油其相转变温度也不同，如表6所示。从试验相转变温度来看，大庆产地的基础油比丹东产地的基础油的相转变温度要高，并且当基础油的粘度较高时，其高温相转变温度也较高。这可能是由于不同型号的基础油其耐温性与闪点等性能不同，并且与稠化剂的协调稠化成脂的能力也有差异，导致原料稠化成脂的相转变温度不同。

表6 不同型号基础油的高温相转变温度

高温炼制温度的优化：基础油选用大庆产地的石蜡基矿物油500SN和150BS的复配油，并调整至适当粘度。针对高温炼制温度对复合钛基润滑脂的性能的影响，因其高温相转变温度为197℃，所以选择温度条件分别为：200℃、210℃、215℃、225℃；测试结果如图7(a)和(b)所示。由图7试验数据可知，高温炼制温度对复合钛基润滑脂的锥入度影响较大，而对其滴点影响小，其原因如升温速率所述；最高炼制温度为210℃时，仅从滴点和锥入度来评价，其表现的性能最佳，继续升温，当温度高到225℃时，复合钛基润滑脂锥入度急剧增大且外观颜色较深，表明氧化严重。所以采用大庆产地的石蜡基矿物油基础油制备复合钛基润滑脂，其最适宜的高温炼制温度在210℃左右。

冷却方式对润滑脂性能的影响：冷却方式对复合钛基润滑脂的皂纤维结构有一定的影响，通常的冷却方式主要有快速冷却、自然冷却和控温冷却等，根据制脂设备及润滑脂种类而选择不同的冷却方式。

制备复合钛基润滑脂时，稠化剂种类、基础油种类以及基础油所占比例等条件均保持不变，只改变冷却方式，根据实验室的现有条件，选择自然冷却和快速冷却两种方式。自然冷却为将制备的复合钛基润滑脂仍保留在小型制备釜中，停止加热直至冷却到室温，这个过程大约需要1.5h；快速冷却为将制备的复合钛基润滑脂从制备釜中取出，用冷水浴放在搪瓷盘中降温，这个过程大约需要10分钟即可。试验结果如图8所示。

从图8可见，两种冷却方式对滴点影响较小，所得复合钛基润滑脂样的滴点均在297℃左右，其原因如升温速率所述；而影响锥入度较明显，分析认为快速冷却生成的皂纤维小，所以比表面积大，这样复合钛基润滑脂分油少，稠度大，其机械安定性差，但有比较好的胶体安定性。反之，慢冷则生成的皂纤维大，所以比表面积小，这样复合钛基润滑脂分油量大，稠度小，有比较好的机械安定性，但胶体安定性差。所以，应选择恰当的冷却方式，并严格控制复合钛基润滑脂的冷却速度，使制备的复合钛基润滑脂的机械安定性和胶体安定性均达到比较满意的结果。

复合钛基润滑脂的性能分析：表7比较了复合钛基润滑脂与普通锂基润滑脂、脲基润滑脂及复合锂基润滑脂的性能，普通锂基润滑脂、脲基润滑脂与复合锂基润滑脂均为某厂生产的在售商品。本发明制备的复合钛基润滑脂是由复合钛皂稠化粘度中等的400SN矿物油基础油所制备，未加任何改进功能的添加剂就可以适用高温性能要求较高的各种机械设备及集中润滑***。其滴点可达到290℃以上，因而它的使用温度高，耐温性能好，属于高熔点耐温润滑脂。

表7 不同类型润滑脂剪切安定性对比

如表7所示，比较初始滴点，复合钛基润滑脂＞复合锂基润滑脂＞脲基润滑脂＞锂基润滑脂；比较万次剪切后，复合钛基润滑脂、复合锂基润滑脂与锂基润滑脂滴点变化不大，但脲基润滑脂脂变化较明显；比较锥入度，锂基润滑脂＞脲基润滑脂＞复合锂基润滑脂＞复合钛基润滑脂。由此可以得出，复合钛基润滑脂除了滴点最高外，剪切安定性(机械安定性)相比较其他两种润滑脂也是最好的。

润滑脂的抗水淋性能是指润滑脂在使用过程中与水或水蒸气接触时抗水冲洗和抗乳化的能力。在实际很多情况下润滑脂是在有水存在的环境下工作的，例如船舶的轮轴承、汽车轮毂轴承等，如果润滑脂本身没有很好的抗水淋性，则在工作中会因环境中的水或水蒸气引起乳化变质，因其结构破坏而流失，导致金属机械设备被腐蚀或产生锈蚀。本次实验温度条件为38℃和79℃，测试润滑脂从轴承内被水淋洗的抵抗能力；润滑脂的水淋流失量X(％)按式(1)计算：

X＝[(m₁-m₂)/m]×100   (1)

式中m₁——试验前的球轴承、防护板、表面器皿及试样的总质量(g)；

m₂——试验后的球轴承、防护板、表面器皿及试样的总质量(g)；

m——试样质量(g)。

以两次试验结果的平均值作为润滑脂在试验温度下的水淋流失量；实验结果如表8所示。

表8 不同类型润滑脂抗水淋性能对比

由表8可知，在38℃和79℃温度条件下，复合锂基润滑脂的流失量均最多。在38℃温度条件下，复合钛基润滑脂的流失量最少；但在79℃温度条件下，脲基润滑脂的流失量最少，复合钛基润滑脂与脲基润滑脂大致相当。润滑脂的抗水淋性能主要取决于润滑脂的稠化剂类型，表明复合钛皂与聚脲皂的抗水淋性能要优于复合锂皂。

表9为三组润滑脂压力分油性能的对比，此对比试验根据GB/T392—77(90)标准进行，试验中，由于挤压而从试样中分离出来的油重量X(％)按式(2)

计算：

$X=\frac{G_2-G_3}{G_2-G_1}\×100\left(2\right)$

式中G₁——未装入试样的器皿和一张浸油滤纸的重量(g)；

G₂——装入试样的器皿和一张浸油滤纸在试验前的重量(g)；

G₃——装入试样的器皿和一张浸油滤纸在试验后的重量(g)。

试验过程中，取重复测定的两个结果的算术平均值作为试验结果。

表9 不同类型润滑脂压力分油对比

由表9可知，三组润滑脂在分油量方面脲基润滑脂＞锂基润滑脂＞复合锂基润滑脂＞复合钛基润滑脂；对三组润滑脂分别储存15天、30天和45天，并分别测试其压力分油，得出三组润滑脂储存过程中分油量都不明显；表明复合钛基润滑脂的胶体安定性较稳定。

颗粒改性复合钛基润滑脂的制备及性能：颗粒改性复合钛基润滑脂的制备工艺与复合钛基润滑脂基本一致，只是在冷却阶段当温度为120℃时，加入二苯胺抗氧剂和3％质量比的添加剂。其制备工艺如图9所示。图9中，(90℃)θ₁℃，(0.5)T₁小时，(0.5)T₂小时，1.5T₃小时，(0.6)T₄小时，(135)θ₂℃，(170)θ₃℃，(160)θ₄℃。

含添加剂复合钛基润滑脂的性能对比：选择3种粉体固体颗粒作为添加剂，分别为蛇纹石粉体，纳米CaCO₃和微米CaCO₃，添加比例固定为重量分数3％，测试了含固体颗粒添加剂复合钛基润滑脂的性能，结果如表10所示。其中纳米CaCO₃由江西华明纳米碳酸钙有限公司提供，粒径在0.06μm-0.09μm之间；微米CaCO₃由江西奥特精细矿粉有限公司提供，粒径在2.5μm-3.5μm之间；蛇纹石粉体由黑龙江多邦科技开发有限公司提供，粒径<10μm。由表10可见：添加固体颗粒添加剂后，复合钛基润滑脂锥入度都相应减少，但减少的量并不明显，其中加入碳酸钙的复合钛基润滑脂锥入度变化差值要大于加入蛇纹石粉体的复合钛基润滑脂。万次剪切后各种复合钛基润滑脂滴点、锥入度变化都不明显；同样，在压力分油和抗水淋性能方面，加入添加剂前后的变化量很小。由此实验结果可知，在加入固体颗粒添加剂后，复合钛基润滑脂各性能依旧保持良好，且其滴点有相应的改善。说明添加适量的固体颗粒不会破坏复合钛基润滑脂的基本结构。

表10 含添加剂复合钛基润滑脂的性能对比

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种复合钛基润滑脂，其特征在于：由稠化剂、水和基础油组成，其中稠化剂为硬脂酸、苯甲酸和钛酸四异丙酯，硬脂酸：苯甲酸：钛酸四异丙酯的比例范围为1～1.5：1～1.2：2～2.5，钛酸四异丙酯：水的比例范围为1：1.1-1：1.7，基础油包括石蜡基150BS矿物油与环氧大豆油，石蜡基150BS矿物油：环氧大豆油比例为1～2：1～1.5，基础油占总质量的70％～95％。

2.制备权利要求1所述一种复合钛基润滑脂的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：准备硬脂酸、苯甲酸和钛酸四异丙酯、水、石蜡基150BS矿物油和环氧大豆油，硬脂酸：苯甲酸：钛酸四异丙酯的比例范围为1～1.5：1～1.2：2～2.5，钛酸四异丙酯：水的比例范围为1：1.1-1：1.7，石蜡基150BS矿物油：环氧大豆油比例为1～2：1～1.5，石蜡基150BS矿物油和环氧大豆油占总质量的70％～95％；

步骤2：将硬脂酸与1/3或1/2的基础油混合，升温至90℃，保温0.5小时，此阶段搅拌的速率为60转/分，使硬脂酸完全溶解在基础油中；

步骤3：加入钛酸四异丙酯，在快速搅拌下120转/分反应0.5小时，使其与基础油中的硬脂酸进行充分的反应；

步骤4：加入苯甲酸，保温1.5小时，并快速搅拌120转/分进行皂化反应；

步骤5：加入水，此时有小颗粒状复合钛皂出现，小颗粒复合钛皂逐渐聚集成大颗粒，釜内反应物混浊粘稠，形成凝胶，皂化保温0.6小时，此时皂化接近完全；

步骤6：开始升温，以速率30转/分搅拌，当温度到135℃时，复合钛皂完全溶化，均匀地分散在基础油中，釜内物变成透明流体状，由凝胶变为溶胶，随着温度的升高，颜色逐渐加深，在升温到170℃时，将余量基础油加入釜内，使基础油能在皂中充分膨化，然后继续升温到195℃，在此温度下保持5～10min停止加热；

步骤7：冷却至60℃，以速率16转/分搅拌，然后研磨，即得所需复合钛基润滑脂；

步骤8：将复合钛基润滑脂在常温下进行包装。

3.按照权利要求2所述制备复合钛基润滑脂的方法，其特征在于：所属步骤6中余量基础油预先加热到70℃～80℃，以免使釜内温度降得太低。

4.按照权利要求2所述制备复合钛基润滑脂的方法，其特征在于：所述步骤6整个过程时间为4～8小时。