一種功能性脲基潤滑脂及其制備方法

專利名稱：一種功能性脲基潤滑脂及其制備方法
技術領域：
本發明涉及石油煉制及化工工業領域，特別涉及一種脲基潤滑脂及其制備方法。
背景技術：
潤滑脂(Grease)是將稠化劑分散于基礎油(液體潤滑劑)中所形成的一種具有 塑性的半固體狀產品。這種產品可以加入旨在改善某種特性的添加劑或填料。1954年， Swaken等人在考察硅油的熱穩定性和氧化安定性稠化劑時，發現了聚脲潤滑脂。聚脲潤滑 脂由于具有優良的綜合性能，尤其是突出的氧化安定性、熱安定性及長的使用壽命，在鋼鐵 工業、汽車工業、電器設備、軍事工業等領域獲得了廣泛的應用，已成為當今世界上高性能 潤滑脂品種的一個發展方向。石蠟基基礎油與環烷基基礎油各有優勢，石蠟基基礎油化學安定性和氧化安定性 良好、蒸發度對溫度敏感；而環烷基基礎油具有高溶解性，無毒，無害(申寶武.環烷基基 礎油淺談.石油商技.25卷，6期，46-48，2007)。相對石蠟基基礎油制備的脲基潤滑脂，以 環烷基基礎油制備的脲基潤滑脂的抗氧化性較差。因此，為提高環烷基油制備的脲基潤滑 脂的氧化性，在環烷基油中加入石蠟基油或者足夠濃度的芳烴(王毓民，王恒.潤滑材料與 潤滑技術.北京化學工業出版社，2005)或者合成油來提高脲基潤滑脂的氧化安定性，如 CN101368129就是采用了合成油或者礦物油與合成油的混合物，這種處理方法相對來說會 提高生產成本；另外一種方法就是加入少量的添加劑來提高氧化安定性，如CN1657599在 聚脲潤滑脂中加入0. 2-10%含鈣化合物來提高潤滑脂的氧化安定性，但所需的抗氧化添加 劑含量高。中國專利CN1660980A中的稠化劑反應溫度為100 105°C，反應溫度過高。

發明內容
本發明的目的就是針對上面所述的問題，提供一種功能性脲基潤滑脂及其制備方法。本發明的功能性脲基潤滑脂，包括潤滑脂基礎油、脲基稠化劑，且所述潤滑脂基礎 油與所述脲基稠化劑的質量份數比為(42-182) (8. 6-32)，其中，所述潤滑脂基礎油為 環烷基原油的糠醛精制油；所述脲基稠化劑為由有機胺混合物與二異氰酸酯反應合成的含 脲基化合物；所述有機胺混合物為烷基胺與芳胺的混合物。上述環烷基原油的糠醛精制油在100°C的粘度為3. 6 46mm2/S，優選3. 9 15mm2/s,更優選 4 12mm2/s。上述環烷基原油的糠醛精制油是環烷基原油的減壓餾分油經糠醛精制工藝加工 的環烷基潤滑油基礎油。上述烷基胺為環己胺或十八胺，芳胺為對甲苯胺；所述烷基胺與芳胺的摩爾比為 10 1 1 10，優選 8 1 1 8。上述二異氰酸酯為甲苯-2，4-二異氰酸酯或二苯甲烷二異氰酸酯，優選甲苯-2，4_ 二異氰酸酯。本發明的脲基潤滑脂具體可為下述1)-3)潤滑脂中的任一種1)由潤滑脂基礎油和脲基稠化劑組成，所述潤滑脂基礎油和脲基稠化劑的質量份 數比為(42-182) (8.6-32);2)由潤滑脂基礎油、脲基稠化劑和抗氧化劑組成，所述潤滑脂基礎油、脲基稠化劑 和抗氧化劑的質量份數比為(168-182) (19-32) (0.05-1.9);3)由潤滑脂基礎油、脲基稠化劑、抗氧化劑和顏料組成，所述潤滑脂基礎油、脲基 稠化劑、抗氧化劑和顏料的質量份數比為(168-182) (19-32) (0. 05-1. 9) (0. 05-1. 0)。上述1)所述潤滑脂中，所述潤滑脂基礎油和脲基稠化劑的質量份數比具體可為 (42-168) (8.6-30)、(168-170) (30-32)或(170-182) (30-32)。
上述2)所述潤滑脂中，所述潤滑脂基礎油、脲基稠化劑和抗氧化劑的質量份數比 具體可為(168-170) (19-30) (0. 05-1. 2)或(170-182) (30-32) (1.2-1.9)。上述3)所述潤滑脂中，所述潤滑脂基礎油、脲基稠化劑、抗氧化劑和顏料的質量 份數比具體可為(168-170) (19-30) (0.05-1.2) (0. 05-0· 5)或(170-182) (30 -32) (1.2-1.9) (0.5-1.2)。上述抗氧化劑可為二苯胺、吩噻嗪、4，4’ - 二異辛基二苯胺、2-萘酚或萘胺類化合 物，優選4，4’ - 二異辛基二苯胺。上述顏料可為顏料黃G、萘酚綠B、蘇丹III或油溶橙，優選萘酚綠B或蘇丹III。本發明也提供了上述功能性脲基潤滑脂的制備方法，包括以下步驟(1)將下述a)和b)的混合液進行反應，使上述有機胺混合物與上述二異氰酸酯反 應生成含脲基化合物a)將上述有機胺混合物溶解于上述潤滑脂基礎油得到的混合液；b)將上述二異氰酸酯與上述潤滑脂基礎油混合得到的混合液；(2)待反應完全后，依次經煉制、膨化和均化后，得到由上述潤滑脂基礎油和上述 脲基稠化劑組成的脲基潤滑脂；(3)在步驟(2)的基礎上，按照下述C)得到由上述潤滑脂基礎油、上述脲基稠化劑 和上述抗氧化劑組成的脲基潤滑脂；按照下述d)得到由上述潤滑脂基礎油、上述脲基稠化 劑、上述抗氧化劑和上述顏料組成的脲基潤滑脂c)再加入上述抗氧化劑后研磨脫氣；d) 再加入上述抗氧化劑和上顏料后研磨脫氣。上述步驟(1)所述反應的溫度為50-110°C，優選溫度為60_100°C。上述步驟(3)所述煉制的溫度為140_180°C，優選溫度為150_180°C。上述步驟(3)所述膨化的溫度為200_240°C，優選溫度為210_230°C。上述步驟(3)所述均化的溫度為60_130°C，優選溫度為80_110°C。本發明的功能性脲基潤滑脂，以一種礦物源的糠醛精制油為潤滑脂基礎油，利用 該潤滑脂基礎油制備的脲基潤滑脂抗氧化性好、膠體安定性高，同時少量抗氧化劑的加入 可有效的提高以環烷基油基礎油制備的脲基潤滑脂的氧化安定性。顏料的加入一是可以賦 予產品特殊的色澤外觀；二是可以方便生產廠家區別產品。另外，本發明的制備方法中，稠 化劑反應的初始溫度控制在60-100°C，從而有效降低了能耗。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。下述實施例所用的潤滑脂基礎油為環烷基原油的糠醛精制油，其是通過以下方法 制備的(1) 100°C粘度為7. 92cst糠醛精制油的制備方法有兩種，一是將烷基原油的減壓 餾分油經糠醛精制后得到100°c粘度為7. 92cst的油料；二是將100°C粘度范圍為3. 6mm2/ s 46mm2/s糠醛精制油混合調制而成得到100°C粘度為7. 92cst的油料。(2) 100°C粘度為4. 3cst糠醛精制油的制備方法有兩種，一是將烷基原油的減壓 餾分油經糠醛精制后得到100°c粘度為4. 3cst的油料；二是將100°C粘度范圍為3. 6mm2/ s 46mm2/s糠醛精制油混合調制而成得到100°C粘度為4. 3cst的油料。(3) 100°C粘度為11. 9cst糠醛精制油的制備方法有兩種，一是將烷基原油的減壓 餾分油經糠醛精制后得到100°c粘度為11. 9cst的油料；二是將100°C粘度范圍為3. 6mm2/ s 46mm2/s糠醛精制油混合調制而成得到100°C粘度為11. 9cst的油料。實施例1、由潤滑脂基礎油和脲基稠化劑組成的脲基潤滑脂的制備將4.44g十八胺及1.76g對甲苯胺加入21g(10(TC粘度為7.92cst)的環烷基原 油的糠醛精制油中，升溫至90°C，使有機胺完全溶解并分散均勻得到有機胺-油。將2. 42g 甲苯-2，4-二異氰酸酯(TDI)加入到21g同樣的環烷基原油的糠醛精制油中，加熱攪拌均 勻后快速加入有機胺_油中，充分攪拌升溫到90°C使有機胺與TDI完全反應。待反應完全 后，加入3-8mL水以除去體系中過量的TDI。將體系溫度升至160 180°C進行脫水，然后 將溫度升至210 230°C膨化，最后經研磨冷卻得到由環烷基原油的糠醛精制油和脲基稠 化劑組成的脲基潤滑脂，它們的質量份數比為42 8.6。其特性見表1。實施例2、由潤滑脂基礎油、脲基稠化劑和抗氧化劑組成的脲基潤滑脂組合物的制 備將15. 56g十八胺及6. 18g對甲苯胺加入84g(100°C粘度為7.92cst)的環烷基 原油的糠醛精制油中，升溫至50°C，使有機胺完全溶解并分散均勻。將10.26g TDI加入 到64g同樣的環烷基原油的糠醛精制油中，加熱攪拌均勻后快速加入有機胺-油中，充分 攪拌升溫到80°C使有機胺與TDI完全反應。待反應完全后，加入過量水。將體系溫度升至 170°C進行脫水，然后將溫度升至230°C膨化，降溫至110°C，將含有1. 20g 4，4’ - 二異辛 基二苯胺的20g環烷基原油的糠醛精制油加入體系中，經研磨冷卻得到由環烷基原油的糠 醛精制油、脲基稠化劑和4，4’ - 二異辛基二苯胺組成的脲基潤滑脂，它們的質量份數比為 168 32 1.2。其特性見表2。實施例3、由潤滑脂基礎油、脲基稠化劑、抗氧化劑和顏料組成的脲基潤滑脂的制 備將15. 56g十八胺及6. 18g對甲苯胺加入84g(100°C粘度為7. 92cst)的環烷基原 油的糠醛精制油中，升溫至90°C，使有機胺完全溶解并分散均勻。將10. 26g TDI加入到64g 同樣的環烷基原油的糠醛精制油中，加熱攪拌均勻后快速加入有機胺-油中，充分攪拌升 溫至100°C使有機胺與TDI完全反應。待反應完全后，加入過量水。將體系溫度升至150°C進行脫水，然后將溫度升至220°C膨化，降溫至10(TC，將含有1. 20g 4，4’-二異辛基二苯胺 和1. OOg萘酚綠B的20g環烷基原油的糠醛精制油加入體系中，經研磨冷卻得到由環烷基 原油的糠醛精制油、脲基稠化劑、4，4’ - 二異辛基二苯胺和萘酚綠B組成的脲基潤滑脂，它 們的質量份數比為168 32 1.2 1.2。其特性見表3。實施例4、由潤滑脂基礎油、脲基稠化劑、抗氧化劑和顏料組成的脲基潤滑脂的制 備將6g十八胺及對甲苯胺14g加入110g(100°C粘度為4. 3cst)環烷基原油的糠醛 精制油中，升溫至80°C，使有機胺完全溶解并分散均勻。將IOgTDI加入到48g同樣的環烷 基原油的糠醛精制油中，加熱攪拌均勻后快速加入有機胺-油中，充分攪拌升溫到60°C使 有機胺與TDI完全反應。待反應完全后，加入過量水。將體系溫度升至160°C進行脫水，然 后將溫度升至210°C膨化，降溫至120°C，將含有1. 9g 4，4’- 二異辛基二苯胺和0. 50g萘酚 綠B的12g環烷基原油的糠醛精制油加入體系中，經研磨冷卻得到由環烷基原油的糠醛精 制油、脲基稠化劑、4，4’ - 二異辛基二苯胺和萘酚綠B組成的脲基潤滑脂，它們的質量份數 比為170 30 1.9 0.5ο其特性見表4。實施例5、由潤滑脂基礎油、脲基稠化劑、抗氧化劑和顏料組成的脲基潤滑脂的制 備將0.8g環己胺及9. 2g對甲苯胺加入100g(100°C粘度為11.9cst)環烷基原油的 糠醛精制油中，升溫至60°C，使有機胺完全溶解并分散均勻。將9g TDI加入到68g同樣的環 烷基原油的糠醛精制油中，加熱攪拌均勻后快速加入有機胺_油中，充分攪拌升溫到70°C 使有機胺與TDI完全反應。待反應完全后，加入過量水。將體系溫度升至180°C進行脫水， 然后將溫度升至210°C膨化，降溫至60°C，將含有0. 05g 4，4’- 二異辛基二苯胺和0. 05g蘇 丹III的14g環烷基原油的糠醛精制油加入體系中，經研磨冷卻得到由環烷基原油的糠醛 精制油、脲基稠化劑、4，4’ - 二異辛基二苯胺和蘇丹III組成的脲基潤滑脂，它們的質量份 數比為182 19 0. 05 0.05。其特性見表5。表1本發明實施例1的特性
6 表2本發明實施例2的特性 表3本發明實施例3的特性
表4本發明實施例4的特性 表5本發明實施例5的特性 對比實施例1-5的數據可知，以一種礦物源的糠醛精制油為潤滑脂基礎油制備的 脲基潤滑脂抗氧化性好、膠體安定性高，同時，抗氧化劑的加入可有效的提高脲基潤滑脂的 氧化安定性；并且顏料的加入對潤滑脂的指標沒有產生影響，而且可以起到很好輔助區別 潤滑脂種類的功能。
權利要求
一種脲基潤滑脂，其特征在于包括潤滑脂基礎油、脲基稠化劑，所述潤滑脂基礎油與所述脲基稠化劑的質量份數比為(42-182)∶(8.6-32)，所述潤滑脂基礎油為環烷基原油的糠醛精制油，所述脲基稠化劑是由有機胺混合物與二異氰酸酯反應生成的含脲基化合物，所述有機胺混合物是由烷基胺與芳胺組成的混合物。
2.根據權利要求1所述的脲基潤滑脂，其特征在于所述環烷基原油的糠醛精制油在 100°C的粘度為3. 6 46mm2/s，優選3. 9 15mm2/s，更優選4 12mm2/s。
3.根據權利要求1或2所述的脲基潤滑脂，其特征在于所述烷基胺為環己胺或十八 胺，所述芳胺為對甲苯胺；所述烷基胺與芳胺的摩爾比為10 1 1 10，優選8 1 1 8。
4.根據權利要求1-3任一項所述的脲基潤滑脂，其特征在于所述二異氰酸酯為甲 苯-2，4- 二異氰酸酯或二苯甲烷二異氰酸酯，優選甲苯_2，4- 二異氰酸酯。
5.根據權利要求1-4任一項所述的脲基潤滑脂，其特征在于所述脲基潤滑脂組合物 為下述1)_3)潤滑脂中的任一種1)由潤滑脂基礎油和脲基稠化劑組成，所述潤滑脂基礎油和脲基稠化劑的質量份數比 為(42-182) (8. 6-32)；2)由潤滑脂基礎油、脲基稠化劑和抗氧化劑組成，所述潤滑脂基礎油、脲基稠化劑和抗 氧化劑的質量份數比為(168-182) (19-32) (0.05-1.9);3)由潤滑脂基礎油、脲基稠化劑、抗氧化劑和顏料組成，所述潤滑脂基礎油、脲基稠化 劑、抗氧化劑和顏料的質量份數比為(168-182) (19-32) (0.05-1.9) (0.05-1.0)。
6.根據權利要求5所述的脲基潤滑脂，其特征在于所述抗氧化劑為二苯胺、吩噻嗪、 4，4’- 二異辛基二苯胺、2-萘酚或萘胺類化合物，優選4，4’- 二異辛基二苯胺；和/或所述 顏料為顏料黃G、萘酚綠B、蘇丹III或油溶橙，優選萘酚綠B或蘇丹III。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的脲基潤滑脂，其特征在于所述脲基潤滑脂組合 物按照下述權利要求9或10的方法制備。
8.權利要求1-6任一項所述的脲基潤滑脂的制備方法，包括以下步驟(1)將下述a)和b)的混合液進行反應，使所述有機胺混合物與所述二異氰酸酯反應生 成含脲基化合物a)將所述有機胺混合物溶解于所述潤滑脂基礎油得到的混合液；b)將所述二異氰酸酯與所述潤滑脂基礎油混合得到的混合液；(2)待反應完全后，依次經煉制、膨化和均化后，得到由所述潤滑脂基礎油和所述脲基 稠化劑組成的脲基潤滑脂；(3)在步驟(2)的基礎上，按照下述c)得到由所述潤滑脂基礎油、所述脲基稠化劑和所 述抗氧化劑組成的脲基潤滑脂；按照下述d)得到由所述潤滑脂基礎油、所述脲基稠化劑、 所述抗氧化劑和所述顏料組成的脲基潤滑脂c)再加入所述抗氧化劑后經研磨脫氣；d)再 加入所述抗氧化劑和顏料后經研磨脫氣。
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于步驟⑴所述反應的溫度為 600C -IOO0C ；步驟(3)所述煉制、膨化和均化的溫度分別為140°C -180200°C _240°C和 60°C -130°C。
全文摘要
本發明公開了一種功能性脲基潤滑脂及其制備方法。該功能性脲基潤滑脂以環烷基原油的糠醛精制油為潤滑脂基礎油、以有機胺混合物與二異氰酸酯反應合成的物質為脲基稠化劑；該功能性脲基潤滑脂組合物還包括至少一種選自如下的添加劑抗氧化劑和顏料。本發明以礦物源的糠醛精制油為基礎油，使該脲基潤滑脂抗氧化性好、膠體安定性高，同時，氧化劑的加入提高了該脲基潤滑脂的氧化安定性以及少量顏料的加入賦予該脲基潤滑脂特殊的外觀。本發明的制備方法中，稠化劑反應的初始溫度控制在60-100℃，有效降低了能耗。
文檔編號C10M169/02GK101886018SQ201010226370
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月6日 優先權日2010年7月6日
發明者曾暉, 紀紅兵, 陳新國 申請人:中國海洋石油總公司;中海油氣開發利用公司