專利名稱：一種復合磺酸鈣基潤滑脂及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油煉制及化工工業(yè)領域，具體涉及一種復合磺酸鈣基潤滑脂及其制 備方法。
背景技術：
磺酸鈣常用作潤滑油的清潔劑和防銹劑，20世紀50年代出現(xiàn)了以磺酸鈣作為稠 化劑的高滴點的磺酸鈣基潤滑脂，但此時所用的油溶性牛頓體磺酸鈣溶液稠化能力小，只 能以較小的比例和傳統(tǒng)的脂肪酸皂稠化劑一起使用。到了 60年代，人們將牛頓體磺酸鈣溶 液轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂杏|變性的非牛頓體磺酸鈣，并且在磺酸鈣基潤滑脂的制備過程中引入了磺酸 鈣的高堿化技術制備了高堿性的磺酸鈣基脂，其滴點在300°C以上，滾筒穩(wěn)定性在1-2個單 位，具有很好的剪切穩(wěn)定性，但是相當粘稠，低溫泵送性很差，妨礙了其進一步應用。80年代 中期，采用非牛頓磺酸鈣皂與其他脂肪酸鹽復合制備得到了復合磺酸鈣基潤滑脂，不僅使 其低溫泵送性得到改善，同時具有優(yōu)良的高低溫性能、機械安定性、膠體安定性和氧化安定 性，被稱為“新一代高效潤滑脂”。國內(nèi)許多生產(chǎn)廠將這種潤滑脂作為重點研究對象，少數(shù)廠家形成了復合磺酸鈣基 潤滑脂的小規(guī)模生產(chǎn)，中國專利 CN1718700A，CN1414076A, CN101153239A, CN101319164 均 報道了復合磺酸鈣基潤滑脂的生產(chǎn)工藝，CN101153239A采用超高堿值(TBN400左右)，其用 量達30-40%。其他專利為了降低成本，多采用高堿值(TBN300左右)，但是用量更高，成本 也相應提高。復合磺酸鈣基潤滑脂生產(chǎn)工藝的關鍵是使牛頓體的高堿值磺酸鈣轉(zhuǎn)相，以得到主 體稠化劑方解石型非牛頓體磺酸鈣。轉(zhuǎn)相成功與否直接關系到最終產(chǎn)品的整體性能，國內(nèi) 復合磺酸鈣基潤滑脂主要采用冰乙酸、水、醇、醚等作為轉(zhuǎn)相促進劑，還有異丙醇、甲醇、乙 醇、甲酸、丙酸、正丙醇、正丁醇、甲醛等，通常使用其中的兩種或兩種以上的混合物。當前轉(zhuǎn) 相工藝采用的轉(zhuǎn)相促進劑存在轉(zhuǎn)相工藝原料多、轉(zhuǎn)相效果不穩(wěn)定性的問題，直接影響了復 合磺酸鈣基潤滑脂的整體質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復合磺酸鈣基潤滑脂及其制備方法。本發(fā)明的復合磺酸鈣基潤滑脂是按照包括以下步驟的方法制備的1)將潤滑脂基礎油、高堿值合成磺酸鈣、轉(zhuǎn)相促進劑、冰乙酸、表面活性劑和水混 合進行反應；2)向步驟1)中加入氫氧化鈣、C12-C24脂肪酸和硼酸進行復合反應；3)待復合反應完全后，依次經(jīng)脫水、煉制、冷卻、循環(huán)、均化、脫氣既得所述復合磺 酸鈣基潤滑脂。上述制備方法中，所述潤滑脂基礎油為環(huán)烷基減二線基礎油和環(huán)烷基減三線基礎 油中至少一種；所述潤滑脂基礎油在100°c時的運動粘度為8mm7S-20mm7S。
上述制備方法中，所述超高堿值合成磺酸鈣的總堿值為300mgK0H/g-500mgK0H/g。上述制備方法中，所述轉(zhuǎn)相促進劑可為碳酸鈣、十二烷基苯磺酸、二氧化碳、異丙 醇和乙醇中至少一種。上述制備方法中，所述表面活性劑可為十二烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基 氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙辛烷基二甲基氯化銨、雙十烷基二甲基氯化銨、雙十二 烷基二甲基氯化銨、雙十四烷基二甲基氯化銨、雙十六烷基二甲基氯化銨、雙十八烷基二甲 基氯化銨、芐基三丙基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基 三甲基溴化銨、雙辛烷基二甲基溴化銨、雙壬烷基二甲基溴化銨、雙十烷基二甲基溴化銨、 雙十二烷基二甲基溴化銨、雙十四烷基二甲基溴化銨、雙十六烷基二甲基溴化銨、雙十八烷 基二甲基溴化銨、芐基三甲基溴化銨、芐基三乙基溴化銨和芐基三丙基溴化銨中至少一種。上述制備方法中，所述C12-C24脂肪酸可為十二羥基硬脂酸或硬脂酸。上述制備方法中，所述潤滑油基礎油、高堿值合成磺酸鈣、轉(zhuǎn)相促進劑、冰乙酸、表 面活性劑、水、氫氧化鈣、C12-C24脂肪酸和硼酸的質(zhì)量份數(shù)比可為(20-50) (10-30) (5-8 )(0. 5-2) (0. 5-1) (2-5) (0. 5-1) (0. 5-1.8) (0. 5-1)。上述制備方法中，步驟3)還包括加入抗氧劑的步驟；所述抗氧劑為二烷基二苯胺 和二叔丁基對甲酚中至少一種。上述制備方法中，步驟1)所述反應的溫度為60°C -90°C;步驟2)所述復合反應的 溫度為 IOO0C -IlO0C0上述制備方法中，步驟3)所述脫水的溫度為120°C -140°C;步驟3)所述煉制的溫 度為 2100C -2200C ο本發(fā)明的復合磺酸鈣基潤滑脂，在制備過程中加入了表面活性劑，形成了新型的 轉(zhuǎn)相促進劑，進而改善了復合磺酸鈣基潤滑脂的性能，解決了復合磺酸鈣基潤滑脂的表面 硬化問題。
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(guī)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(yè)途徑得到。本發(fā)明所用的環(huán)烷基減二線基礎油和環(huán)烷基減三線基礎油100°C時的運動粘度分 別為8. 01和19. 98mm2/S，均購自中海油氣開發(fā)利用公司。對比例1、復合磺酸鈣基潤滑脂的制備本對比例的復合磺酸鈣基潤滑脂的原料及其質(zhì)量配比為潤滑脂基礎油(環(huán)烷基 減三線基礎油)、高堿值合成磺酸鈣、轉(zhuǎn)相促進劑(碳酸鈣和十二烷基苯磺酸)、乙酸、水、氫 氧化鈣、12-羥基硬脂酸和硼酸的質(zhì)量份數(shù)比為40 30 8 1 8 4 1.8 1。將堿值為415mgK0H/g的高堿值合成磺酸鈣加入至環(huán)烷基減三線基礎油(100°C 時，運動粘度為8.01mm2/S)的中，加熱升溫至60°C，依次加入碳酸鈣、十二烷基苯磺酸、冰乙 酸和水，保溫在85°C左右反應40分鐘，物料稠化，升溫至100°C，加入氫氧化鈣、12-羥基硬 脂酸、硼酸，在105°C反應55分鐘，升溫至130°C左右脫水30分鐘，升溫至220°C進行高溫煉 制，保溫15分鐘后移至中間釜，降溫后加入抗氧化劑，循環(huán)、均化、脫氣既得復合磺酸鈣基 潤滑脂。其性能參數(shù)如表1所示。
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實施例1、復合磺酸鈣基潤滑脂的制備本實施例的復合磺酸鈣基潤滑脂的原料及其質(zhì)量配比為潤滑脂基礎油(環(huán) 烷基減三線基礎油)、高堿值合成磺酸鈣、轉(zhuǎn)相促進劑(碳酸鈣和十二烷基苯磺酸)、 十二烷基三甲基氯化銨、乙酸、水、氫氧化鈣、12-羥基硬脂酸和硼酸的質(zhì)量份數(shù)比為 20 10 5 0. 5 2 0. 5 0. 5 0. 5。在常壓反應釜中，將堿值為396mgK0H/g的高堿值合成磺酸鈣加入至環(huán)烷基減三 線基礎油(IOCTC時，運動粘度為19.98mm2/S)中，加熱升溫至70°C，依次加入碳酸鈣、十二 烷基苯磺酸、十二烷基三甲基氯化銨、冰乙酸和水，保溫在90°C左右反應500分鐘，物料 稠化，升溫至100°c，加入氫氧化鈣、12-羥基硬脂酸、硼酸，在110°C反應55分鐘，升溫至 140°C左右脫水30分鐘，升溫至210°C進行高溫煉制，保溫15分鐘后移至中間釜，降溫后，循 環(huán)、均化、脫氣既得復合磺酸鈣基潤滑脂。其性能參數(shù)如表2所示。實施例2、復合磺酸鈣基潤滑脂的制備潤滑脂基礎油(環(huán)烷基減二線基礎油和減三線基礎油(各50 % ))、高堿值合成磺 酸鈣、轉(zhuǎn)相促進劑(碳酸鈣和十二烷基苯磺酸)、雙十四烷基二甲基溴化銨、乙酸、水、氫氧 化鈣、硬脂酸和硼酸的質(zhì)量份數(shù)比為40 30 8 1 1 8 4 1.8 1。將堿值為415mgK0H/g的高堿值合成磺酸鈣加入至環(huán)烷基減二線基礎油(100°C 時，運動粘度為8.01mm2/S)和環(huán)烷基減三線基礎油(100°C時，運動粘度為8. 01mm2/S)的混 合油中，加熱升溫至60°C，依次加入碳酸鈣、十二烷基苯磺酸、雙十四烷基二甲基溴化銨、冰 乙酸和水，保溫在85°C左右反應40分鐘，物料稠化，升溫至100°C，加入氫氧化鈣、12-羥基 硬脂酸、硼酸，在105°C反應55分鐘，升溫至130°C左右脫水30分鐘，升溫至220°C進行高溫 煉制，保溫15分鐘后移至中間釜，降溫后加入抗氧化劑，循環(huán)、均化、脫氣既得復合磺酸鈣 基潤滑脂。其性能參數(shù)如表3所示。表1對比例1復合磺酸鈣基潤滑脂的性能參數(shù) 表2實施例1復合磺酸鈣基潤滑脂的性能參數(shù)
表3實施例2復合磺酸鈣基潤滑脂的性能參數(shù) 對比表1、2和3中數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明中的表面活性劑提高了潤滑脂的性能，解決復 合磺酸鈣基潤滑脂的表面硬化問題，并且根據(jù)需要還可以加入抗氧劑等添加劑，可以提高 潤滑脂的氧化安定性、防腐蝕性能等方面的性能，從而擴大復合磺酸鈣基潤滑脂的應用范 圍。
權利要求
一種復合磺酸鈣基潤滑脂的制備方法，包括以下步驟1)將潤滑脂基礎油、高堿值合成磺酸鈣、轉(zhuǎn)相促進劑、冰乙酸、表面活性劑和水混合進行反應；2)向步驟1)中加入氫氧化鈣、C12 C24脂肪酸和硼酸進行復合反應；3)待復合反應完全后，依次經(jīng)脫水、煉制、冷卻、循環(huán)、均化和脫氣既得所述復合磺酸鈣基潤滑脂。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述潤滑脂基礎油為環(huán)烷基減二線基礎 油和環(huán)烷基減三線基礎油中至少一種；所述潤滑脂基礎油在100°C時的運動粘度為8mm2/ s-20mm2/so
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述高堿值合成磺酸鈣的總堿值為 300mgK0H/g-500mgK0H/g。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)相促進劑為碳酸鈣、十二烷 基苯磺酸、二氧化碳、異丙醇和乙醇中至少一種。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于所述表面活性劑為十二烷基 三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、雙辛烷基二甲基氯化銨、 雙十烷基二甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨、雙十四烷基二甲基氯化銨、雙十六烷 基二甲基氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨、芐基三丙基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、 十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、雙辛烷基二甲基溴化銨、雙壬烷基二甲基 溴化銨、雙十烷基二甲基溴化銨、雙十二烷基二甲基溴化銨、雙十四烷基二甲基溴化銨、雙 十六烷基二甲基溴化銨、雙十八烷基二甲基溴化銨、芐基三甲基溴化銨、芐基三乙基溴化銨 和芐基三丙基溴化銨中至少一種。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于所述潤滑脂基礎油、高堿值合 成磺酸鈣、轉(zhuǎn)相促進劑、冰乙酸、表面活性劑、水、氫氧化鈣、C12-C24脂肪酸和硼酸的質(zhì)量份 數(shù)比為(20-50) (10-30) (5-8) (0.5-2) (0.5-1) (2-5) (0.5-1) (0.5-1.8)( 0. 5-1)。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于所述C12-C24脂肪酸為12-羥 基硬脂酸或硬脂酸。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于步驟3)還包括加入抗氧劑的 步驟；所述抗氧劑為二烷基二苯胺和二叔丁基對甲酚中至少一種。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于步驟1)所述反應的溫度 為60°C -90°C ；步驟2)所述復合反應的溫度為100°C -110°C ；步驟3)所述脫水的溫度為 1200C -1400C ；步驟3)所述煉制的溫度為210°C _220°C。
10.權利要求1-9中任一項所述方法制備的復合磺酸鈣基潤滑脂。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種復合磺酸鈣基潤滑脂及其制備方法。該制備方法，包括以下步驟1)將潤滑脂基礎油、高堿值合成磺酸鈣、轉(zhuǎn)相促進劑、冰乙酸、表面活性劑和水混合進行反應；2)向步驟1)中加入氫氧化鈣、C12-C24脂肪酸和硼酸進行復合反應；3)待復合反應完全后，依次經(jīng)脫水、煉制、冷卻、循環(huán)、均化和脫氣即得所述復合磺酸鈣基潤滑脂。本發(fā)明的復合磺酸鈣基潤滑脂中加入了表面活性劑，從而提高了潤滑脂的性能，解決復合磺酸鈣基潤滑脂的表面硬化問題，擴大了其在很多領域的應用范圍。
文檔編號C10M133/06GK101921647SQ20101024482
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權日2010年8月4日
發(fā)明者劉洪濤, 陳新國 申請人:中國海洋石油總公司;中海油氣開發(fā)利用公司