專利名稱：一種復(fù)合磺酸鈣基四聚脲潤滑脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潤滑劑，確切的說是一種復(fù)合磺酸鈣基四聚脲潤滑脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
磺酸鈣被用作潤滑油的清凈劑和防銹劑已有幾十年的歷史，廣泛用于內(nèi)燃機潤滑油的添加劑，其技術(shù)發(fā)展主要是使其高堿化，就是把碳酸鈣用具有表面活性的烷基苯磺酸鈣或烷基羧酸鈣來分散到稀釋油里成為一種膠體分散體系。高堿值磺酸鈣根據(jù)生產(chǎn)方式不同可分為石油磺酸鈣和合成磺酸鈣。石油磺酸鈣是用發(fā)煙硫酸或SO3磺化礦物潤滑油生產(chǎn)白油時的副產(chǎn)物石油磺酸，經(jīng)與Ca(OH)2反應(yīng)、碳酸化等高堿化技術(shù)而得；合成磺酸鈣是用發(fā)煙硫酸或SO3磺化合成的烷基苯，生成的烷基苯磺酸經(jīng)與Ca(OH)2反應(yīng)、碳酸化等高堿化技術(shù)而得。早在20世紀(jì)50年代，Sproule等在專利US 2，535，101中以石油磺酸鈣與較低分子量的乙基磺酸鈣按一定比例共同作為稠化劑稠化礦物油制得磺酸鈣基潤滑脂，滴點可達205°C左右，遠比一般鈣基潤滑脂高，但稠化能力較小。六七十年代，相繼有專利如US 3, 242, 079, US 3，376，222、US 3，816，310、US 4，261，840 等報道了使牛頓體磺酸鈣轉(zhuǎn)變成為具有觸變性能的非牛頓體的方法，并且引入了磺酸鈣的高堿化技術(shù)，制成了高堿性磺酸鈣基潤滑脂。但這些早期的磺酸鈣基潤滑脂較粘稠，低溫泵送性差妨礙了其應(yīng)用。八十年代中期，Muir等在專利US 4，560，489中報道了用硼酸改進的高堿性復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂， 其組成和性能與以前的復(fù)合磺酸鈣有很大的不同，不但克服了低溫泵送性差和老化硬化的缺點，而且具有優(yōu)異的高低溫性能、機械安定性、膠體安定性、氧化安定性、抗水性、防腐蝕性和防銹抗磨性。自投入市場以來，引起國內(nèi)外潤滑脂行業(yè)的廣泛關(guān)注，陸續(xù)有高堿值復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的專利技術(shù)發(fā)表，如US 5，126，062、US 4，597，880、US 5，308，514、US 5，338，467 等。在國內(nèi)復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的工業(yè)應(yīng)用尚處于起步階段，國內(nèi)也有技術(shù)文獻描述這類潤滑脂的制備方法，其中CN 115^49提供了一種含有機脲化合物的高堿值復(fù)合磺酸鈣基潤滑脂的合成方法，所用的有機脲為二聚脲，雖然其潤滑壽命等性能較現(xiàn)有技術(shù)有所提高，但極壓抗磨性等性能和現(xiàn)有技術(shù)差別不大，都還有待進一步提高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種復(fù)合磺酸鈣基四聚脲潤滑脂，這種潤滑脂采用了石油磺酸鈣或合成磺酸鈣為原料，同時含有復(fù)合鈣稠化劑和四聚脲化合物。本發(fā)明還提供上述潤滑脂的制備方法。本發(fā)明提供的磺酸鈣基四聚脲潤滑脂，以潤滑脂重量為基準(zhǔn)，包括以下組分1)非牛頓體磺酸鈣10-70 %，優(yōu)選20-60 %，最優(yōu)選30-55 % ；2)高級脂肪酸鈣1-10 %，優(yōu)選2-6 %，最優(yōu)選2. 2-4. 2 % ；3)小分子無機酸鈣或有機酸鈣1_15%，優(yōu)選2-10%，最優(yōu)選3_8% ；
4)四聚脲 0.5-30%，優(yōu)選 1-20%，最優(yōu)選 2-10% ；5)潤滑基礎(chǔ)油，10-80 %，優(yōu)選20-70 %，最優(yōu)選30-60 %。所述非牛頓體磺酸鈣在紅外譜圖SSl-SSecnT1處出現(xiàn)方解石型碳酸鈣的特征吸收峰，而牛頓體磺酸鈣在紅外譜圖中862-863CHT1處有無定型碳酸鈣的特征吸收峰。非牛頓體磺酸鈣是由牛頓體磺酸鈣通過轉(zhuǎn)化劑轉(zhuǎn)化得到的，所述牛頓體磺酸鈣是石油磺酸鈣或合成磺酸鈣，其總堿值為 250-450mgK0H/g，優(yōu)選 300_400mgK0H/g。所說的高級脂肪酸鈣是碳數(shù)為8-20，優(yōu)選10-16的直鏈脂肪酸鈣或羥基脂肪酸鈣，例如月桂酸鈣、棕櫚酸鈣、硬脂酸鈣、12-羥基硬脂酸鈣、二十烷基羧酸鈣中的一種或多種混合物，優(yōu)選12-羥基硬脂酸鈣。所說小分子無機酸鈣或有機酸鈣中的無機酸或有機酸的分子量小于等于150，可以是乙酸鈣、乙二酸鈣、丙酸鈣、丙二酸鈣、丁酸鈣、丁二酸鈣、硼酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣等中的一種或幾種的混合物，優(yōu)選硼酸鈣和/或磷酸鈣。所說四聚脲具有以下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合磺酸鈣基四聚脲潤滑脂，以潤滑脂重量為基準(zhǔn)，包括以下組分1)非牛頓體磺酸鈣10-70% ；2)高級脂肪酸鈣1-10% ；3)小分子無機酸鈣或有機酸鈣1-15%；4)四聚脲 0.5-30% ；5)潤滑基礎(chǔ)油 10-80%。
2.按照權(quán)利要求1所述的潤滑脂，其中以潤滑脂重量為基準(zhǔn)，包括以下組分1)非牛頓體磺酸鈣20-60% ；2)高級脂肪酸鈣2-6% ；3)小分子無機酸鈣或有機酸鈣2-10%；4)四聚脲1-20% ；5)潤滑基礎(chǔ)油20-70%。
3.按照權(quán)利要求1所述的潤滑脂，其中所述非牛頓體磺酸鈣是由牛頓體磺酸鈣轉(zhuǎn)化得到的，其總堿值為250-450mgK0H/g。
4.按照權(quán)利要求1所述的潤滑脂，所說的高級脂肪酸鈣是碳數(shù)為8-20的直鏈脂肪酸或羥基脂肪酸的鈣鹽。
5.按照權(quán)利要求1所述的潤滑脂，所說的高級脂肪酸鈣選自月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、 12-羥基硬脂酸、二十烷基羧酸中的一種或多種混合物的鈣鹽。
6.按照權(quán)利要求1所述的潤滑脂，所說的小分子無機酸鈣或有機酸鈣中的無機酸或有機酸的分子量小于等于150。
7.按照權(quán)利要求1所述的潤滑脂，所說的小分子無機酸鈣或有機酸鈣選自乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、丁酸、丁二酸、硼酸、磷酸、硫酸中的一種或幾種混合物的鈣鹽。
8.按照權(quán)利要求1所述的潤滑脂，其中，所說的四聚脲具有以下結(jié)構(gòu) OOOO
9.按照權(quán)利要求8所述的潤滑脂，其中，R1是苯基或取代的苯基，或碳數(shù)為8 對的烷基或環(huán)烷基；R2是亞苯基或亞聯(lián)苯基或碳數(shù)為2 12的亞烷基；R3是碳數(shù)為6 30的亞芳基、亞烷基或亞環(huán)烷基。
10.按照權(quán)利要求9所述的潤滑脂，其中，R1是苯基或Cl C3烷基或鹵素取代的苯基， 或碳數(shù)為10 18的烷基或環(huán)烷基，R2是亞苯基或亞聯(lián)苯基，或碳數(shù)為2 8的亞烷基；R3 選自甲苯基、甲基二苯基、二環(huán)己基甲基、間苯二甲基和亞己基中的至少一種。
11.權(quán)利要求1 10之一所述復(fù)合磺酸鈣基四聚脲潤滑脂的制備方法，包括(1)將牛頓體磺酸鈣、部分基礎(chǔ)油和轉(zhuǎn)化劑混合、加熱，使物料變稠成脂狀；(2)加入石灰或氫氧化鈣，分別加入高級脂肪酸和小分子酸，升溫脫水后降溫；(3)加入溶解在部分基礎(chǔ)油中的二異氰酸酯，先加入二胺進行反應(yīng)，再加入單胺進行反應(yīng)，其中二異氰酸酯、二胺與單胺的摩爾比為2 :1:2;(4)升溫到200-220°C恒溫?zé)捴疲鋮s，加入余量基礎(chǔ)油，加入必要的添加劑，得到成
12.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，步驟(1)中，將牛頓體磺酸鈣、部分基礎(chǔ)油混合加熱到50-80°C，依次加入所需的轉(zhuǎn)化劑進行反應(yīng)，所有轉(zhuǎn)化劑加完后升溫，在80-90°C恒溫60-90分鐘，使物料變稠為脂狀。
13.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，步驟O)中，在85-100°C加入石灰或氫氧化鈣的懸濁液，在85-100°C加入高級脂肪酸，攪拌5-20分鐘，加入小分子無機酸或有機酸，攪拌 5-20分鐘，升溫到105-120°C，脫水，降溫到90_105°C。
14.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，步驟C3)中，在步驟( 的產(chǎn)物中加入溶解在部分基礎(chǔ)油中的二異氰酸酯，攪拌2-8分鐘，攪拌下加入二胺，反應(yīng)2-8分鐘，加入單胺，反應(yīng) 2-8分鐘。
15.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，步驟⑷中，對步驟(3)的產(chǎn)物升溫，在 100-120°C恒溫10-20分鐘，最后升溫到200-220°C恒溫5-10分鐘；冷卻到150-160°C，力口入余量潤滑基礎(chǔ)油，待溫度冷卻到100-12(TC，加入必要的添加劑，攪拌，循環(huán)過濾、均化、脫氣。
16.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，所述牛頓體磺酸鈣是石油磺酸鈣或合成磺酸鈣，其總堿值為250-450mgK0H/g。
17.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，所說轉(zhuǎn)化劑選自C1-C5的脂肪醇、脂肪酸、脂肪酮、脂肪醛、脂肪胺、環(huán)烷胺、環(huán)烷醇、醚，以及硼酸、膦酸、二氧化碳、苯酚、芳香醇、芳香胺、 C8-C20烷基苯磺酸、水中的一種或幾種，轉(zhuǎn)化劑的加入量為牛頓體磺酸鈣重量的2-30%。
18.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，所說轉(zhuǎn)化劑選自十二烷基苯磺酸、醋酸、水，轉(zhuǎn)化劑的加入量為牛頓體磺酸鈣重量的6-22%。
19.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，所說的高級脂肪酸是碳數(shù)為8-20的直鏈脂肪酸或羥基脂肪酸。
20.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，所說的高級脂肪酸選自月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、12-羥基硬脂酸、二十烷基羧酸中的一種或多種混合物。
21.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，所說的小分子無機酸或有機酸分子量小于等于150。
22.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，所說的小分子無機酸或有機酸選自乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、丁酸、丁二酸、硼酸、磷酸、硫酸中的一種或幾種的混合物。
23.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，其中，所說的單胺結(jié)構(gòu)式為R1-NH2,其中的R1是烷基、環(huán)烷基或芳基，烷基或環(huán)烷基的碳數(shù)為8 M，芳基是苯基或取代的苯基。
24.按照權(quán)利要求23所述的制備方法，其中的R1是苯基或Cl C3烷基或鹵素取代的苯基，或碳數(shù)為10 18的烷基或環(huán)烷基。
25.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，其中，所說的單胺是選自苯胺、間氯苯胺、對氯苯胺和/或?qū)妆桨返姆及罚?或選自十二胺、十四胺、十六胺和/或十八胺的脂肪胺。
26.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，其中，所說的二胺結(jié)構(gòu)式為NH2-R2-NH2,其中的 R2是亞烷基或亞芳基，亞烷基的碳數(shù)為2 12，亞芳基是亞苯基或亞聯(lián)苯基。
27.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，其中，所說的二胺選自對苯二胺、鄰苯二胺、4， 4'-聯(lián)苯二胺的芳香胺，和/或選自乙二胺、丙二胺、1，6_己二胺的直鏈脂肪胺。
28.按照權(quán)利要求11所述的制備方法，其中，所說的二異氰酸酯結(jié)構(gòu)為OCN-R3-NCO,R3 是碳數(shù)為6 30的亞芳基、亞烷基或亞環(huán)烷基。
29.按照權(quán)利要求觀所述的制備方法，其中，R3是碳數(shù)為6 20的亞芳基、亞烷基或亞環(huán)烷基。
30.按照權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述二異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯，甲基二苯基二異氰酸酯，1，6-亞己基二異氰酸酯，二環(huán)己基甲基二異氰酸酯，或間苯二甲基二異氰酸酯中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)合磺酸鈣基四聚脲潤滑脂及其制備方法。以潤滑脂重量為基準(zhǔn)，該潤滑脂包括以下組分1)非牛頓體磺酸鈣10-70％；2)高級脂肪酸鈣1-10％；3)小分子無機酸鈣或有機酸鈣1-15％；4)四聚脲0.5-30％；5)潤滑基礎(chǔ)油10-80％。所述潤滑脂采用了石油磺酸鈣或合成磺酸鈣為原料，同時含有復(fù)合鈣稠化劑和四聚脲化合物。該潤滑脂具有極好的極壓抗磨性和超長潤滑壽命，同時還具有優(yōu)良的粘附性、抗水性、膠體安定性、高滴點、熱安定性、防腐蝕性、抗鹽霧性等性能。
文檔編號C10N50/10GK102453599SQ20101051541
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者何懿峰, 劉中其, 劉磊, 姜靚, 孫洪偉, 段慶華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院