CN108998147A

CN108998147A - 一种12-羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂润滑脂组合物及其制备方法

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Publication number: CN108998147A
Application number: CN201710440544.3A
Authority: CN
Inventors: 汪健
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2018-12-14

Abstract

本发明涉及一种12‑羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂润滑脂组合物及其制备方法，由(A)12‑羟基硬脂酸、(B)硼酸、(C)氢氧化锂组成的稠化剂和(D)润滑油基础油组成；本发明还涉及一种12‑羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂润滑脂组合物的制备方法：在可接受的溶剂环境下，制备12‑羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂作为润滑脂组成的稠化剂，所说的溶剂可以是乙醇、丙酮等对环境和人体无害的有机溶剂，也可以是水。所说的润滑脂组合物包括5％～40％(重量)的稠化剂和60％～95％(重量)的润滑油基础油，所述的润滑油基础油可以是矿物油、合成烃、PAO、合成酯类油、聚醚和聚硅氧烷等，对合成酯类油较其他稠化剂更具有优势。

Description

一种12-羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂润滑脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种12-羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂润滑脂组合物及其制备方法。具体为12-羟基硬脂酸、硼酸复合锂(以下简称硼羟复合锂)预制皂稠化剂及润滑脂组合物以及制备方法，特别对以合成酯类润滑油为基础油的润滑脂产品，更具有优势，可以获得高低温俱佳的润滑脂产品。

背景技术

众所周知，硼羟复合锂基脂，是目前以无机酸做为复合酸性能较好、应用较广泛的一种复合锂基润滑脂，并且有良好的高温性、胶体安定性以及较其他复合锂基润滑脂更好的极压润滑性。

目前在我国各行业的复合锂基润滑脂中均有应用。在现代工业中，合成油被广泛的应用，而以合成油为基础油的复合锂基润滑脂更具有各种优良的性能，满足了各种苛刻条件的使用要求。但由于皂基润滑脂在加工过程中，大都是在有水的情况下进行皂化，并最终脱水成脂。因此对某些合成油来说如各种合成酯类油是不适应的。因为酯类油在碱性水环境下，油本身就要水解，而使组分和体系遭受破坏，而要应用这些基础油制备成复合锂基润滑脂，就要采取某些特殊的制脂方法。如“预制皂”制脂技术。

预制皂制脂技术在脂肪酸单锂皂基润滑脂的制备中，对于某些特殊的原料或工艺设备经常采用，在性能上与直接皂化的润滑脂差别不大，滴点在200℃左右，达不到高滴点润滑脂的水平。而高滴点润滑脂(滴点在250℃以上)广泛使用的复合锂皂稠化剂，对于某些特定的基础油原料(如合成酯类油)，由于直接皂化工艺中水的存在，无法得到应用。

润滑脂是机械设备轴承、齿轮等滑动件润滑时经常使用的润滑剂，在工业生产中占有很重要的地位。微小型到中小型轴承对润滑脂的的使用要求一直在提升，既满足高温的同时也要满足静音的要求，还要达到长寿命或者是终身润滑。

复合锂基润滑脂于1962年问世，发展到现在已成为一类非常重要的润滑脂，年产量所占比例逐年上升。复合锂基润滑脂的是由高分子脂肪酸锂皂和低分子酸锂盐共结晶形成，具有高滴点，具有耐高温性；具有良好的胶体安定性和机械安定性，化学安定性和低温性，可用在高转速的机械轴承上；具有优良的抗水性，可使用在潮湿和与水接触的机械部件上；锂皂稠化能力较强，在润滑脂中添加极压、防锈等添加剂后，制成多效长寿命润滑脂，具有广泛用途。复合锂基润滑脂广泛应用于轧钢厂炉前辊道轴承、汽车轮轴承、重型机械、各种高沮抗磨轴承以及齿轮、涡轮、蜗杆等润滑。

但随着近年来工业的高速发展，机械设备滑动组件工作的环境条件愈来愈苛刻，对润滑脂高、低温性能，机械安定性能等性能要求也愈来愈严格，以延长润滑脂在苛刻工况下的润滑寿命。现有的锂基润滑脂的使用性能往往不能满足需要。对于添加其他化合物或各种添加剂改善复合锂基脂的使用性能，本领域技术人员做了许多研究。

CN 1796516公开了一种高滴点的锂基润滑脂，含有基础油、C6～C24脂肪酸锂盐稠化剂、二氧化钛。所述的锂基润滑脂具有高滴点(大于280℃)、分油小的特点，且保持了锂基脂的其它优良性能。

CN1212283公开了一种在-55℃～+130℃较宽温度范围使用，抗极压和粘附性能优异的特种润滑膏。它以钙皂和锂皂为复合稠化剂，石墨、MoS2、PIFE为固体润滑剂，Sb2O3、PbO、TiO2等为辅助固体润滑剂，低分子量聚异丁烯为增粘剂。在矿机、建机、电力机车等多种机械上应用，显示出优异的减磨降阻，延长机械寿命的功能，尤其适用于高负荷低速度、高寒、高湿等恶劣条件下摩擦副的润滑。

US4897210介绍复合锂基脂的稠化剂由12-羟基硬脂酸的锂皂和对苯二甲酸的二锂盐组成，能提高滴点。引起轴承噪声的原因很多，主要来自轴承本身，如材质、设计制造、加工精度、内外圈及滚动体的表面形貌和装配等，其次来自所选用的润滑剂。目前，80％以上的轴承都采用润滑脂润滑，因此，开发一种静音润滑脂是非常必要的(润滑脂对轴承噪声影响因素探讨，刘庆廉，轴承，2001年第1卷：23-26)。

CN102757845A公开了一种锂基润滑脂组合物，包括基础油、锂皂稠化剂、烯基丁二酰亚胺类分散剂。所述的润滑脂组合物具有良好的轴承振动性能，可用于中、小型密封轴承中，适用于办公自动化设备和家用电器中的电机轴承的润滑。

CN 101014688公开了一种耐热减噪的润滑脂，包括基础油，长链脂肪酸锂皂和高级脂肪酸和/或高级羟基脂肪酸的锂皂，其在减噪性能方面是生态友好和优异的。CN101200670公开了一种复合锂基润滑脂，由稠化剂、基础油和添加剂组成，稠化剂由12-羟基硬脂酸锂、二元酸锂和/或硼酸锂组成，摩尔比是1∶0.1～1∶0.1～1，稠化剂和基础油按重量百分比含量分别为6～18％和82～94％，此润滑脂具有高的滴点、良好的高温性能、低温性能、机械安定性、胶体安定性、抗磨极压性等多效性能，特别是对受损伤轴承具有修复功能。

CN101955835A公开了一种复合锂基润滑脂的组合物，所述组合物为在基础油中加入12-羟基硬脂酸锂、壬二酸锂或癸二酸锂和硼酸酸锂和水杨酸锂。采用二步法皂化工艺，控制一步复合皂化温度、时间，二步碱加入温度，复合共结晶温度时间，以及最高温度的控制制成的四组分复合锂具有较好的粘附性能、高温防漏失性以及高温轴承寿命，综合性能优良，可以满足高温环境设备的润滑和高温集中泵送润滑。

但现有技术中，复合锂基脂的滴点均小于200℃，严重影响了润滑脂的寿命。因此，如何开发一种同时达到高滴点温度，且耐高温、静音和长寿命的润滑脂是本领域所面临的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种12-羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂润滑脂组合物及其制备方法，使复合锂稠化剂在以合成酯类基础油润滑脂产品的制备中得到应用，产品滴点可达到250℃以上，获得高低温性能俱佳的润滑脂产品，拓宽产品的应用范围。目前硼羟复合锂预制皂润滑脂制备技术尚未见报道。

本发明涉及一种12-羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂润滑脂组合物及其制备方法，硼羟复合锂预制皂稠化剂是12-羟基硬脂酸和硼酸通过与氢氧化锂反应而制得的。其反应过程如下：

<1>LiOH·H2O+H3BO3→LiBO2+3H2O和2LiOH·H2O+2H3BO3→Li2B2O4+6H2O

<2>LiOH·H2O+H13C6COH-(CH2)10-CO-OH→H13C6COH-(CH2)10-CO-OLi+2H2O

预制皂通常是在某些特定的环境下，将稠化剂先制备好，然后，再与基础油进行混合制脂。

附图说明

图1是本发明硼羟复合锂预制皂的制备工艺流程图。

图2是本发明硼羟复合锂预制皂制脂组合物工艺流程图。

具体实施方式

预制皂与直接皂化的主要区别是脱水的方式或称复合的环境不同。直接皂化是在基础油中进行反应、脱水，然后升温进行复合。而预制皂是在特定的环境下如可接受的溶剂或直接烘干等方式进行制备(参见附图1)，然后在与基础油进行复合。

本发明的硼羟复合锂预制皂稠化剂有三个基本组分：(A)12-羟基硬脂酸；(B)硼酸；(C)氢氧化锂；其特征是12-羟基硬脂酸∶硼酸的摩尔比为1～2∶1，当摩尔比超出这个范围时，会降低产品的高温性能和胶体安定性；(12-羟基硬脂酸+硼酸)∶氢氧化锂摩尔比为1∶1，当达不到这个摩尔比时，将得不到预期的产品结构和稠度。

硼羟复合锂预制皂制备的环境为可接受的溶剂如乙醇、丙酮等对环境和人体无害的有机溶剂或水的其中一种。

本发明涉及的润滑脂组合物是以硼羟复合锂预制皂作为稠化剂，用量为5％～40％(重量)，最好是8％～30％(重量)，稠化剂用量低于5％(重量)时稠度不足，超过40％(重量)时润滑脂组合物过硬，不宜使用。

本发明使用的润滑脂基础油可以从已知的矿物油、合成烃、PAO、合成酯类油、聚醚和聚硅氧烷中选择，或者这些润滑油的混合油，对合成酯类油较其他稠化剂具有优势；润滑脂基础油可以具有50℃下3～400厘斯运动粘度，最好是5～200厘斯，润滑油用量60％～95％(重量)。最好是70％～92％(重量)。

本发明的润滑脂组合物对各种常用添加剂如抗氧剂、挤压抗磨剂和抗腐蚀剂等有和好的适应性，因此，根据需要该润滑脂组合物可按通常的用量含有各类添加剂。

本发明涉及的润滑脂组合物制备方法，其特征是在60℃～90℃基础油中，加入制备完成的硼羟复合锂预制皂稠化剂，加热混合，在130℃～140℃下进行复合，最终升温至180℃～220℃，冷却均化。制备工艺如图2所示。

本发明的硼羟复合锂预制皂稠化剂除适用于矿物油、合成烃、PAO、、聚醚和聚硅氧烷外，对合成酯类油较其他稠化剂更具有优势，获得的润滑脂组合物具有良好的高低温性能，使用温度范围可以达到-70℃～200+℃。

本发明的应用中，由于基础油类型、生产设备、生产环境及最终产品性能要求等的不同，应根据具体情况对制备工艺条件进行摸索细化，形成具体产品对应的工艺条件和相关技术参数；无论采用何种类型的基础油和针对具体产品确定的工艺条件，采用本发明的硼羟复合锂预制皂稠化剂，其润滑脂最终产品关键性能应满足下列要求：

表1

项目	指标	试验方法
			滴点，℃，不低于	250	GB/T3498
钢网分油(100℃，30h)，％，不大于	5	SH/T0324

为了更好地理解本发明，现列举出如下列实施例，但本发明的范围并不仅局限于此，其要求保护的范围记载于权利要求书中。

实施例1：制备硼羟复合锂预制皂粉

将12.83克的12-羟基硬脂酸、2.65克的硼酸加入容器中，在60℃～90℃时加入3.6克的氢氧化锂进行反应，反应时间为0.5小时～1.5小时，升温90℃～95℃干燥，得到硼羟复合锂预制皂粉。

实施例2：制备润滑脂组合物

将8克实施例1中制备好的硼羟复合锂预制皂稠化剂粉，在60℃～90℃时加入92克精制矿油(运动粘度：50℃时为20厘斯)中，搅拌混合，升温至在130℃～140℃，时间为1.0小时～3.0小时，继续升温至200℃，冷却均化。得到滴点＞250℃，钢网分油(100℃，30h)2.1％，在25℃时微锥入度78的润滑脂。

实施例3：制备润滑脂组合物

将15克实施例1中制备好的硼羟复合锂预制皂稠化剂粉，在60℃～90℃时加入85克合成酯类油(其中运动粘度：50℃时为5厘斯的润滑油25.5克，3厘斯的润滑油59.5克)中，搅拌混合，升温至在130℃～140℃，时间为1.0小时～3.0小时，继续升温至200℃，冷却均化。得到滴点252℃，钢网分油(100℃，30h)3.8％，在25℃时微锥入度69的润滑脂。

实施例4：制备润滑脂组合物

将23克实施例1中制备好的硼羟复合锂预制皂稠化剂粉，在60℃～90℃时加入77克合成酯类油(运动粘度：50℃时为2.8厘斯)中，搅拌混合，升温至在130℃～140℃，时间为1.0小时～3.0小时，继续升温至200℃，冷却均化。得到滴点260℃，钢网分油(100℃，30h)3.2％，在25℃时微锥入度59的润滑脂。

本发明实施例2～4润滑脂组合物性能的评价结果列于表2。

表2

Claims

1.一种12-羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂润滑脂组合物，其特征在于所述的润滑脂组合物由：(A)12-羟基硬脂酸、(B)硼酸、(C)氢氧化锂组成的稠化剂和(D)润滑油基础油组成；其中，所述稠化剂由12-羟基硬脂酸和硼酸通过与氢氧化锂皂化反应而制得。

2.根据权利要求1的润滑脂组合物，其特征在于：制备预制皂稠化剂的三个基本组分为：(A)12-羟基硬脂酸；(B)硼酸；(C)氢氧化锂；在可接受的溶剂环境下，制备12-羟基硬脂酸、硼酸复合锂预制皂作为润滑脂组成的稠化剂，所用的溶剂可以是乙醇、丙酮等对环境和人体无害的有机溶剂，也可以是水。

3.根据权利要求1的润滑脂组合物，其特征在于：所说的润滑油基础油为50℃下具有3～400厘斯运动粘度的润滑油，所说的润滑油可以是用量60％～95％(重量)矿物油、合成烃、PAO、合成酯类油、聚醚和聚硅氧烷等，或者这些润滑油的混合油；所说的稠化剂用量为5％～40％(重量)。

4.根据权利要求1的润滑脂组合物，其特征在于：12-羟基硬脂酸∶硼酸的摩尔比为1～2∶1；(12-羟基硬脂酸+硼酸)∶氢氧化锂摩尔比为1∶1。

5.权利要求1-4中任意一项所述的润滑脂组合物的制备方法，其特征在于：该方法包括：在50℃～90℃润滑油基础油中，加入权利要求1所述的硼羟复合锂预制皂稠化剂，加热混合，在130℃～140℃下进行复合，最终升温至180℃～220℃，冷却均化；硼羟复合锂预制皂制备的环境为可接受的溶剂如乙醇、丙酮等对环境和人体无害的有机溶剂或水的其中一种。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于：在50℃下向具有3～400厘斯运动粘度的润滑油基础油中添加的权利要求1所述的稠化剂；所说的润滑油基础油可以是用量60％～95％(重量)矿物油、合成烃、PAO、合成酯类油、聚醚和聚硅氧烷等，或者这些润滑油的混合油；所说的稠化剂用量为5％～40％(重量)。