本發(fā)明屬于潤滑脂領(lǐng)域，尤其涉及一種耐高溫極壓潤滑脂及其制備方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合鋰基潤滑脂是一款通用型高溫潤滑脂，被廣泛地應(yīng)用于礦山、冶金、軋鋼、汽車、鐵路、船舶等行業(yè)設(shè)備機(jī)械的潤滑。其優(yōu)點(diǎn)是滴點(diǎn)高，適用溫度范圍寬，優(yōu)異的膠體安定性和抗剪切穩(wěn)定性，具有較長的使用壽命，在一定意義上延長了設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)壽命的周期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009～2012年我國普通鋰基潤滑脂所占比例基本不變，約占70％，而復(fù)合鋰基潤滑脂呈逐年增長趨勢，從2009年的14.14％提高至2012年的15.71％，這說明我國用脂水平有所提高。在北美，高滴點(diǎn)潤滑脂以復(fù)合鋰基潤滑脂為主，所占比例為38.92％，高于鋰基潤滑脂(28.27％)。由此可見，隨著設(shè)備及工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合鋰基脂潤滑脂作為高滴點(diǎn)、長壽命潤滑脂將越來越受到重視。

然而，現(xiàn)有的復(fù)合鋰基潤滑脂在某些苛刻條件下使用仍存在某些不足，如：(1)在長期高溫，補(bǔ)脂周期較長的場合，復(fù)合鋰基潤滑脂氧化速度加快，顏色變深，且潤滑脂出現(xiàn)碳化、結(jié)焦等現(xiàn)象；(2)在潮濕多水的環(huán)境下，容易乳化流失，防銹性能也差；(3)在重負(fù)荷潮濕的場合，極壓性能會(huì)有所降低，不能滿足多水重負(fù)荷設(shè)備的潤滑需求。申請人通過對近年來國內(nèi)外復(fù)合鋰基潤滑脂制備的專利匯總了解到，國內(nèi)CN101200670，101481637A，101705141A以及國外WO 98/11180，GB2215346A等專利均報(bào)道了有關(guān)復(fù)合鋰基潤滑脂的生產(chǎn)方法，主要采用含C9～C10二元酸、硼酸或水楊酸的鋰鹽與12-羥基硬脂酸鋰進(jìn)行復(fù)合而制得。其中，使用癸二酸、12-羥基硬脂酸與氫氧化鋰制作的二組分復(fù)合鋰基潤滑脂滴點(diǎn)較高，一般大于260℃，粘附性較好，但抗高溫氧化和抗水性差；硼酸、12-羥基硬脂酸與氫氧化鋰制作的二組分復(fù)合鋰基潤滑脂，滴點(diǎn)大于230℃，粘附性和抗水性差；水楊酸、12-羥基硬脂酸與氫氧化鋰制作的二組分復(fù)合鋰基潤滑脂，滴點(diǎn)大于240℃，高溫粘附性差；而使用癸二酸或水楊酸與12-羥基硬脂酸、硼酸及氫氧化鋰制作的三組分復(fù)合鋰基潤滑脂，滴點(diǎn)大于260℃，粘附性好，并且具有較好的極壓性能，但抗水性和抗高溫結(jié)焦性能差?？偠灾?，上述的二組分及三組分復(fù)合鋰基潤滑脂，在滴點(diǎn)、粘附性、抗高溫結(jié)焦及抗水性等方面分別存在一定的缺陷。

申請?zhí)枮镃N99107941.8的發(fā)明專利公開了采用12-羥基硬脂酸和對苯二甲酸制作了復(fù)合鋰鈣基潤滑脂，但產(chǎn)品的制備過程是在高溫高壓密閉條件下進(jìn)行，反應(yīng)過程不易監(jiān)控，產(chǎn)品批次質(zhì)量難控制，且制備的產(chǎn)品膠體安定性和防腐蝕性差。盡管申請?zhí)枮镃N85108441的發(fā)明專利也公開了使用12-羥基硬脂酸、癸二酸和對苯二甲酸制作復(fù)合鋰基潤滑脂，但是制備產(chǎn)品的滴點(diǎn)只有260℃，且抗水性差，生產(chǎn)周期長。

目前復(fù)合鋰基脂中的常用添加劑為硫化異丁烯、硼酸鹽及ZDDP等，這些極性較強(qiáng)的添加劑易對皂纖維結(jié)構(gòu)造成破壞，影響產(chǎn)品的膠體安定性和高溫穩(wěn)定性，或耐水性差導(dǎo)致遇水后極壓性能急劇下降。

因此，開發(fā)耐高溫性、極壓性和抗水性等綜合性能優(yōu)異的復(fù)合鋰基潤滑脂對拓寬復(fù)合鋰型高滴點(diǎn)潤滑脂的應(yīng)用及延長設(shè)備換脂周期都具有非常重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的是提供一種具有優(yōu)異的耐高溫抗結(jié)焦性、極壓抗磨性、膠體安定性和抗水性的潤滑脂；本發(fā)明的第二目的是提供該潤滑脂的制備方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的耐高溫極壓潤滑脂，按重量百分比計(jì)包括如下原料：基礎(chǔ)油75～85％、C₁₂～C₂₄的一元有機(jī)酸5～15％、二元酸2～6％、氫氧化鋰油溶液1～6％、烷基二苯胺0.2～0.5％、二壬基萘磺酸鋇0.5％～3％、二烷基二硫代氨基甲酸鉬1～4％及2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體0.5～3％。

優(yōu)選的，基礎(chǔ)油75～80％、C₁₂～C₂₄的一元有機(jī)酸7～12％、二元酸3.5～6％、氫氧化鋰油溶液3～5％、烷基二苯胺0.2～0.5％、二壬基萘磺酸鋇1％～2.5％、二烷基二硫代氨基甲酸鉬1～2％及2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體1～2.5％。

進(jìn)一步說，本發(fā)明采用的基礎(chǔ)油可包括石蠟基礦物油、聚α烯烴油、酯類油、烷基二苯基醚中的至少一種。其中，石蠟基礦物油40℃運(yùn)動(dòng)粘度為90～500mm²/s，在此粘度范圍內(nèi)，能夠形成穩(wěn)定的皂纖維結(jié)構(gòu)，并滿足不同工況設(shè)備潤滑需求；酯類油包括雙酯和/或新戊基多元醇酯。

本發(fā)明采用的C₁₂～C₂₄的一元有機(jī)酸為12-羥基硬脂酸和/或硬脂酸；二元酸為癸二酸及對苯二甲酸，其中，該癸二酸與對苯二甲酸的摩爾比優(yōu)選可為1:0.5～3，該摩爾比能夠進(jìn)一步提高潤滑脂的耐高溫及抗水性能。

本發(fā)明采用的氫氧化鋰油溶液為含重量百分?jǐn)?shù)20～50％氫氧化鋰的油分散懸浮液，將氫氧化鋰固體顆粒處理成20～50％氫氧化鋰油溶液，替代傳統(tǒng)的氫氧化水溶液，不僅提高了氫氧化鋰與酸的接觸面積，合理控制反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化效率及生產(chǎn)效率、工藝更可控、產(chǎn)品批次質(zhì)量更穩(wěn)定，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；且在皂化復(fù)合時(shí)引入對苯二甲酸，該對苯二甲酸鋰通過氫鍵作用在復(fù)合皂纖維中形成環(huán)狀保護(hù)層，提高了產(chǎn)品的高溫稠度穩(wěn)定性和抗水性。

本發(fā)明采用特殊結(jié)構(gòu)的2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體與鉬鹽減磨劑的合理復(fù)配，不僅極壓性能、抗磨性出色，PD高達(dá)6080N，磨斑直徑小于0.45mm；而且高溫或遇水后對潤滑脂的稠度影響小，極壓性能出色。

本發(fā)明制備耐高溫極壓潤滑脂的方法包括如下步驟：

(1)按重量百分比將1/2～2/3的基礎(chǔ)油、一元有機(jī)酸和癸二酸混勻升溫至80～85℃，加入氫氧化鋰油溶液，在90～100℃下皂化反應(yīng)0.5～1h；

(2)繼續(xù)升溫至105～115℃，加入對苯二甲酸，恒溫皂化1～1.5h后，再升溫至210～220℃進(jìn)行高溫?zé)捴?～10min；

(3)加入剩余基礎(chǔ)油，在110～120℃、20～25MPa條件下均化1～2h；

(4)待上述溫度降至90℃以下加入烷基二苯胺、二壬基萘磺酸鋇、二烷基二硫代氨基甲酸鉬及2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體混勻，即可。

采用本發(fā)明的工藝參數(shù)，能夠確保生產(chǎn)高性能、穩(wěn)定的復(fù)合鋰基潤滑脂，且采用了先進(jìn)的氫氧化鋰油溶液，相比于單水氫氧化鋰的生產(chǎn)工藝，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為：該潤滑脂不僅具有優(yōu)異的耐高溫、抗氧化性，長時(shí)間高溫稠度變化小、不結(jié)焦，且極壓抗磨性出色，遇水后仍具有較高的極壓性能，能夠滿足重載汽車輪轂、礦山、冶金等長時(shí)間高溫或潮濕工況下重負(fù)荷設(shè)備的潤滑需求；同時(shí)，在制備過程中將12-羥基硬脂酸及癸二酸優(yōu)先與過量的氫氧化鋰反應(yīng)后再加入對苯二甲酸，使得12-羥基硬脂酸中的羥基全部用于復(fù)合，而不再有多余的游離羥基，避免了三種酸同時(shí)加入因競爭反應(yīng)而導(dǎo)致皂化體系中存在剩余的游離羥基，在高溫烘烤中出現(xiàn)氧化變黑、結(jié)焦等問題，與現(xiàn)有的復(fù)合鋰基脂相比具有高溫不硬化，稠度變化小，并且在180℃高溫烘烤下不結(jié)焦，工藝簡單、易于控制，生產(chǎn)周期短。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

制備氫氧化鋰油溶液：將市場上所購無水氫氧化鋰用球磨機(jī)研磨成8μm的粉末，然后將微米級的氫氧化鋰用高速分散機(jī)分散于基礎(chǔ)油500SN中，所制成的氫氧化鋰油溶液中氫氧化鋰的含量為36.5％。

潤滑脂原料組成：礦物基礎(chǔ)油(150BS 1100kg及500SN 1300kg)、12-羥基硬脂酸225kg、癸二酸75kg、對苯二甲酸63kg、氫氧化鋰油溶液100kg、烷基二苯胺10kg、二壬基萘磺酸鋇37kg、二烷基二硫代氨基甲酸鉬60kg和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體30kg。其中，癸二酸與對苯二甲酸的摩爾比為1:1，礦物基礎(chǔ)油40℃運(yùn)動(dòng)粘度為90～500mm²/s。

制備步驟包括：取混合好的基礎(chǔ)油1500kg、12-羥基硬脂酸、癸二酸依次加入到皂化反應(yīng)釜，攪拌升溫至82℃，加入氫氧化鋰油溶液，在95℃下皂化反應(yīng)45min，然后繼續(xù)升溫至110℃，加入對苯二甲酸，繼續(xù)反應(yīng)60min，最后升溫至215℃，恒溫5min后轉(zhuǎn)入調(diào)和釜，加入上述混合好的基礎(chǔ)油900kg降溫，在115℃，22MPa的壓力下均化1h，待物料溫度降至85℃后，依次加入烷基二苯胺、二壬基萘磺酸鋇、二烷基二硫代氨基甲酸鉬和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體，循環(huán)過濾、脫氣后即可制得本發(fā)明的潤滑脂。

本實(shí)施例采用的原料除氫氧化鋰油溶液外，其他原料均為市場所購常規(guī)原料。

實(shí)施例2

采用實(shí)施例1的方法制備氫氧化鋰油溶液。

原料組成：礦物基礎(chǔ)油(150BS 1238kg和PAO10 1100kg)、12-羥基硬脂酸243kg、癸二酸66kg、對苯二甲酸81kg、氫氧化鋰油溶液107kg、烷基二苯胺15kg、二壬基萘磺酸鋇60kg、二烷基二硫代氨基甲酸鉬45kg和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體45kg。其中，癸二酸與對苯二甲酸的摩爾比為2:3，礦物基礎(chǔ)油40℃運(yùn)動(dòng)粘度為90～500mm²/s。

制備步驟包括：取混合好的基礎(chǔ)油1600kg、12-羥基硬脂酸、癸二酸依次加入到皂化反應(yīng)釜，攪拌升溫至85℃，加入氫氧化鋰油溶液，在95℃下皂化反應(yīng)60min，然后繼續(xù)升溫至115℃，加入對苯二甲酸，繼續(xù)反應(yīng)90min，最后升溫至220℃，恒溫5min后轉(zhuǎn)入調(diào)和釜，加入上述混合好的基礎(chǔ)油738kg降溫，在120℃，20MPa的壓力下均化1h，待物料溫度降至90℃后，依次加入烷基二苯胺、二壬基萘磺酸鋇、二烷基二硫代氨基甲酸鉬和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體，循環(huán)過濾、脫氣后即可制得本發(fā)明的潤滑脂。

實(shí)施例3

采用實(shí)施例1的方法制備氫氧化鋰油溶液。

原料組成：礦物基礎(chǔ)油(150BS 1962kg和500SN 300kg)、12-羥基硬脂酸285kg、癸二酸57kg、對苯二甲酸108kg、氫氧化鋰油溶液126kg、烷基二苯胺12kg、二壬基萘磺酸鋇60kg、二烷基二硫代氨基甲酸鉬30kg和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體60kg。其中，癸二酸與對苯二甲酸的摩爾比為2.2:5，礦物基礎(chǔ)油40℃運(yùn)動(dòng)粘度為90～500mm²/s。

制備步驟包括：取混合好的基礎(chǔ)油1800kg、12-羥基硬脂酸、癸二酸依次加入到皂化反應(yīng)釜，攪拌升溫至80℃，加入氫氧化鋰油溶液，在100℃下皂化反應(yīng)60min，然后繼續(xù)升溫至110℃，加入對苯二甲酸，繼續(xù)反應(yīng)60min，最后升溫至220℃，恒溫5min后轉(zhuǎn)入調(diào)和釜，加入上述混合好的基礎(chǔ)油462kg降溫，在120℃，20MPa的壓力下均化1h，待物料溫度降至90℃后，依次加入烷基二苯胺、二壬基萘磺酸鋇、二烷基二硫代氨基甲酸鉬和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體，循環(huán)過濾、脫氣后即可制得本發(fā)明的潤滑脂。

對比例1

設(shè)計(jì)對比例，基本上與實(shí)施例1相同，不同之處在于原料中不加入對苯二甲酸，原料的組成具體為：礦物基礎(chǔ)油(150BS1100kg和500SN1300kg)、12-羥基硬脂酸270kg、癸二酸90kg、氫氧化鋰油溶液120kg、10kg烷基二苯胺、20kg二壬基萘磺酸鋇、60kg二烷基二硫代氨基甲酸鉬和30kg 2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體。

制備步驟包括：取混合好的基礎(chǔ)油2000kg、12-羥基硬脂酸、癸二酸依次加入到皂化反應(yīng)釜，攪拌升溫至82℃，加入氫氧化鋰油溶液，在95℃下皂化反應(yīng)120min，繼續(xù)升溫至215℃，恒溫5min后轉(zhuǎn)入調(diào)和釜，加入上述混合好的基礎(chǔ)油500kg降溫，在115℃，22MPa的壓力下均化1h，待物料溫度降至85℃后，依次加入烷基二苯胺、二壬基萘磺酸鋇、二烷基二硫代氨基甲酸鉬和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體，循環(huán)過濾、脫氣后即可制得本發(fā)明的潤滑脂。

對比例2

基本步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于，在制備潤滑脂時(shí)，將對苯二甲酸與癸二酸同時(shí)加入，之后再加入氫氧化鋰油溶液。具體為：取混合好的基礎(chǔ)油1500kg、12-羥基硬脂酸、癸二酸、對苯二甲酸依次加入到皂化反應(yīng)釜，攪拌升溫至82℃，加入氫氧化鋰油溶液，在95℃下皂化反應(yīng)45min，然后繼續(xù)升溫至110℃，反應(yīng)60min，最后升溫至215℃，恒溫5min后轉(zhuǎn)入調(diào)和釜，加入上述混合好的基礎(chǔ)油900kg降溫，在115℃，22MPa的壓力下均化1h，待物料溫度降至85℃后，依次加入烷基二苯胺、二壬基萘磺酸鋇、二烷基二硫代氨基甲酸鉬和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體，循環(huán)過濾、脫氣后即可制得本發(fā)明的潤滑脂。

將實(shí)施例1-3和對比例1-2制備所得潤滑脂進(jìn)行的理化性能檢測，獲得的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1實(shí)施例1-3及對比例1制備的潤滑脂的理化性能檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過表1中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明采用先進(jìn)的氫氧化鋰油溶液技術(shù)并在皂化復(fù)合時(shí)引入芳香酸--對苯二甲酸，不僅工藝簡單，生產(chǎn)效率高，易于控制；制備的潤滑劑具有優(yōu)異的耐高溫抗氧化性，長時(shí)間高溫稠度變化小，不結(jié)焦；且極壓抗磨性出色，遇水后仍具有較高的極壓性能，可滿足重載汽車輪轂、礦山、冶金等長時(shí)間高溫或潮濕工況下重負(fù)荷設(shè)備的潤滑需求。

實(shí)施例4

設(shè)計(jì)6組試驗(yàn)，基本步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于癸二酸與對苯二甲酸的摩爾比，具體為1:0.5、1:1、1:2及1:3，將該4組試驗(yàn)制備的潤滑脂進(jìn)行性能檢測可知，其不僅具有優(yōu)異的耐高溫、抗氧化性，長時(shí)間高溫稠度變化小、不結(jié)焦，且極壓抗磨性出色，遇水后仍具有較高的極壓性能。

實(shí)施例5

制備氫氧化鋰油溶液：將市場上所購無水氫氧化鋰用球磨機(jī)研磨成5μm的粉末，然后將微米級的氫氧化鋰用高速分散機(jī)分散于基礎(chǔ)油500SN中，所制成的氫氧化鋰油溶液中氫氧化鋰的含量為20％。

潤滑脂原料組成：聚α烯烴油2250kg、硬脂酸450kg、癸二酸97.8kg、對苯二甲酸82.2kg、氫氧化鋰油溶液30kg、烷基二苯胺15kg、二壬基萘磺酸鋇15kg、二烷基二硫代氨基甲酸鉬45kg和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體15kg。其中，癸二酸與對苯二甲酸的摩爾比為1:1，礦物基礎(chǔ)油40℃運(yùn)動(dòng)粘度為90～500mm²/s。

制備步驟包括：取聚α烯烴油1125kg、硬脂酸、癸二酸依次加入到皂化反應(yīng)釜，攪拌升溫至80℃，加入氫氧化鋰油溶液，在90℃下皂化反應(yīng)0.5h，然后繼續(xù)升溫至105℃，加入對苯二甲酸，繼續(xù)反應(yīng)60min，最后升溫至210℃，恒溫5min后轉(zhuǎn)入調(diào)和釜，加入剩余聚α烯烴油1125kg，降溫，在110℃，20MPa的壓力下均化1h，待物料溫度降至80℃后，依次加入烷基二苯胺、二壬基萘磺酸鋇、二烷基二硫代氨基甲酸鉬和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體，循環(huán)過濾、脫氣后即可制得本發(fā)明的潤滑脂。

實(shí)施例6

制備氫氧化鋰油溶液：將市場上所購無水氫氧化鋰用球磨機(jī)研磨成10μm的粉末，然后將微米級的氫氧化鋰用高速分散機(jī)分散于基礎(chǔ)油500SN中，所制成的氫氧化鋰油溶液中氫氧化鋰的含量為50％。

潤滑脂原料組成：雙脂2550kg、一元有機(jī)酸150kg(其中，12-羥基硬脂酸75kg、硬脂酸75kg)、癸二酸32.6kg、對苯二甲酸27.4kg、氫氧化鋰油溶液30kg、烷基二苯胺6kg、二壬基萘磺酸鋇24kg、二烷基二硫代氨基甲酸鉬60kg和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體60kg。其中，癸二酸與對苯二甲酸的摩爾比為1:1，礦物基礎(chǔ)油40℃運(yùn)動(dòng)粘度為90～500mm²/s。

制備步驟包括：取雙脂1700kg、一元有機(jī)酸、癸二酸依次加入到皂化反應(yīng)釜，攪拌升溫至85℃，加入氫氧化鋰油溶液，在100℃下皂化反應(yīng)1h，然后繼續(xù)升溫至115℃，加入對苯二甲酸，繼續(xù)反應(yīng)1.5h，最后升溫至220℃，恒溫10min后轉(zhuǎn)入調(diào)和釜，加入剩余雙脂850kg，降溫，在120℃，25MPa的壓力下均化2h，待物料溫度降至75℃后，依次加入烷基二苯胺、二壬基萘磺酸鋇、二烷基二硫代氨基甲酸鉬和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體，循環(huán)過濾、脫氣后即可制得本發(fā)明的潤滑脂。

實(shí)施例7

基本步驟與實(shí)施例6相同，不同之處在于潤滑脂原料組成，具體為：基礎(chǔ)油(其中，雙脂770kg、新戊基多元醇酯770kg、烷基二苯基醚770kg)2310kg、硬脂酸150kg、癸二酸32.6kg、對苯二甲酸27.4kg、氫氧化鋰油溶液180kg、烷基二苯胺15kg、二壬基萘磺酸鋇90kg、二烷基二硫代氨基甲酸鉬120kg和2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑二聚體75kg。其中，癸二酸與對苯二甲酸的摩爾比為1:1，礦物基礎(chǔ)油40℃運(yùn)動(dòng)粘度為90～500mm²/s。

實(shí)施例8

設(shè)計(jì)3組試驗(yàn)，基本步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于原料的含量，具體如表2所示：

表2各組的原料含量

將實(shí)施例5-8制備的潤滑脂進(jìn)行性能檢測可知，該潤滑脂不僅具有優(yōu)異的耐高溫、抗氧化性，長時(shí)間高溫稠度變化小、不結(jié)焦，且極壓抗磨性出色，遇水后仍具有較高的極壓性能，能夠滿足重載汽車輪轂、礦山、冶金等長時(shí)間高溫或潮濕工況下重負(fù)荷設(shè)備的潤滑需求。