一種復合鋰基潤滑脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種潤滑劑材料，確切的說是涉及一種復合鋰基潤滑脂及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 復合鋰基潤滑脂是20世紀60年代發(fā)展起來的高溫多效潤滑脂，它比鋰基潤滑脂 的滴點高，更適合在高溫下使用，具有良好的多效性能，如良好的膠體安定性、剪切安定性、 抗水性和長壽命，且對各種類型的礦物油和合成油都有很強的稠化能力。但是隨著現(xiàn)代工 業(yè)的發(fā)展，軸承、汽車、印染、礦山、冶金、宇航等工業(yè)部門對潤滑脂的抗氧化性、耐高低溫性 能和極壓抗磨性、抗水性、機械安定性等提出了越來越苛刻的要求。基礎(chǔ)脂的使用性能往往 不能滿足實際要求，于是有大量探討添加其他化合物和各種添加劑來改善復合鋰基潤滑脂 的性能的研究。
[0003] 近年來，復合鋰基潤滑脂在國內(nèi)外取得了很大的發(fā)展。如US3681242、US3929651、 US3711407、CN1052890A、CN1052891A、CN1055384A、CN101705141A 報道了復合鋰基潤滑脂的 組成和制備方法，采用12-羥基硬脂酸鋰與二元酸或者硼酸、水楊酸的鋰鹽二組分復合而 成，也有采用三組分復合的；CN101993769A、CN101481637A、CN102358863A分別對制脂的工 藝進行了改進，降低了生產(chǎn)成本、提高了潤滑脂的氧化安定性、縮短了皂化時間，減少能耗， 提升了生產(chǎn)效率和可操作性。CN101200670A提供了一種綜合性能較好的復合鋰基潤滑脂的 制備方法，通過納米銅粉的加入尤其對受損傷軸承具有修復功能。CN101921650A通過向配 方中加入表面活性劑，使其與皂分子形成協(xié)同作用，進而改善皂分子的排列方式和固化基 礎(chǔ)油的能力從而提高了潤滑脂的滴點。
[0004] 為了改善復合鋰基潤滑脂的性能，在添加劑的方面也做了大量的研究，例如抗氧 齊IJ、極壓抗磨劑、防銹劑等。納米材料也逐漸用于鋰基潤滑脂的應用中，如納米二氧化硅、納 米金剛石、納米二氧化鈦、納米氧化鋅等，但至今仍沒有石墨烯在潤滑脂中的應用的相關(guān)研 究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種新的復合鋰基潤滑脂及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，將石墨烯作為稠化劑的一部分尤其在反應初期加 入到基礎(chǔ)油中，與復合鋰基稠化劑一起反應生成含石墨烯的復合鋰基潤滑脂，所得到的復 合鋰基潤滑脂不僅具有良好的導電性能，而且該方法能夠明顯縮短復合鋰基潤滑脂的制備 時間。
[0007] 本發(fā)明的一方面提供了一種復合鋰基潤滑脂，以潤滑脂重量為基準，包括以下組 分：65-95%的潤滑基礎(chǔ)油，6-20%的復合鋰基稠化劑，0. 5-15%的石墨烯。
[0008] 優(yōu)選情況下，以潤滑脂重量為基準，包括以下組分：75-88%的潤滑基礎(chǔ)油，8-18% 的復合裡基桐化劑，1 _12%的石墨稀。
[0009] 本發(fā)明的第二方面提供了一種復合鋰基潤滑脂的制備方法，該方法包括：將石墨 烯、復合鋰基稠化劑和部分基礎(chǔ)油混合均勻，在180_230°C恒溫煉制，冷卻，加入剩余的基礎(chǔ) 油，加入必要的添加劑，得到成品。
[0010] 本發(fā)明的第三方面提供了一種復合鋰基潤滑脂的制備方法，該方法包括：
[0011] 將基礎(chǔ)油、石墨烯、高分子酸和低分子酸混合、加熱，升溫至80-105°C，加入氫氧化 鋰的水溶液進行皂化反應，反應完全后升溫至190-220°C，進行高溫煉制煉制，加入剩余的 基礎(chǔ)油冷卻至100-120°C，之后加入必要的添加劑，碾磨成脂，得到成品，所述酸為含有高分 子酸和低分子酸的混合酸，所述高分子酸為C12-C20脂肪酸和/或C12-C20羥基脂肪酸，可 以是月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、12-羥基硬脂酸中的一種或多種混合物，優(yōu)選硬脂酸、12-羥 基硬脂酸；所述低分子酸為C2-C11的有機酸，可以是醋酸、丙酸、乙二酸、己二酸、壬二酸、 癸二酸、對苯二甲酸中的一種或多種，優(yōu)選所述低分子酸為C5-C11的有機二元羧酸，更優(yōu) 選為癸二酸、壬二酸、己二酸、對苯二甲酸中的一種或多種。
[0012] 本發(fā)明的第四方面提供了上述方法制得的復合鋰基潤滑脂。
[0013] 本發(fā)明合成的含有石墨烯的復合鋰基潤滑脂具有傳統(tǒng)復合鋰基脂的優(yōu)點，如良好 的膠體安定性、極佳的機械安定性、長壽命等，同時石墨烯的加入更提高了其抗氧化能力。 此外，通過石墨烯在制脂的前期階段加入，其作為晶核使得稠化劑依附于其周圍形成類膠 團的結(jié)構(gòu)，石墨烯與皂分子之間的這種協(xié)同作用增強了皂分子固化基礎(chǔ)油的能力，大大提 升了成脂速度，縮短了皂化時間，并且對其抗水淋也有一定程度的改善，更提高了脂的極壓 抗磨性，并使得該脂能夠勝任于高溫、高速、高負荷、多水等苛刻工況條件。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明的一方面提供了一種復合鋰基潤滑脂，以潤滑脂重量為基準，包括以下組 分：65-95%的潤滑基礎(chǔ)油，6-20%的復合鋰基稠化劑，0. 5-15%的石墨烯。
[0015] 優(yōu)選情況下，以潤滑脂重量為基準，包括以下組分：75-88%的潤滑基礎(chǔ)油，8-18% 的復合裡基桐化劑，1 _12%的石墨稀。
[0016] 在本發(fā)明的復合鋰基潤滑脂中，石墨烯的用量可以較大，與復合鋰基稠化劑共同 作為稠化劑，而非常規(guī)的導電劑，一方面使得所得復合鋰基潤滑脂保持了一般復合鋰基潤 滑脂的優(yōu)點，如良好的膠體安定性、高溫性、低溫性、極壓抗磨性等，同時石墨烯的加入更提 高了其抗氧化能力。另一方面通過將石墨烯在制脂的前期階段加入，使得大大提升了成脂 速度，縮短了皂化時間，而且還使得得到的復合鋰基潤滑脂能夠勝任于高溫、高速、高負荷、 多水等苛刻工況條件。
[0017] 石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是目前世上最薄卻也是最 堅硬的納米材料，其導熱系數(shù)高達5300W/m · K，高于碳納米管和金剛石，而其電阻率比銅或 銀更低，為目前世界上電阻率最小的材料。由于石墨烯實質(zhì)上是一種透明、良好的導體，也 適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池，其廣泛應用于納米電子學、納米復 合物、電池、超級電容器、氫貯藏以及生物應用等領(lǐng)域。
[0018] 本發(fā)明中，所述石墨烯可以是現(xiàn)有的各種規(guī)格的石墨烯，可以通過商購獲得，也可 以通過現(xiàn)有的各種方法獲得。優(yōu)選情況下，所述石墨烯通過包括以下步驟的方法獲得：
[0019] 將石墨鱗片和硝酸鈉、濃硫酸在冰浴中混合均勻，攪拌下緩慢加入高錳酸鉀，在 5-20°C下攪拌反應，升溫至30-45°C繼續(xù)攪拌反應，然后加入去離子水稀釋。向體系中加 入過氧化氫溶液還原高錳酸鉀，然后經(jīng)酸洗、水洗、干燥得到氧化石墨烯。將制得的氧化石 墨烯加入水中進行超聲波處理后，加入水合肼，油浴反應充分后，得到的黑色絮狀沉淀經(jīng)水 洗、抽濾、干燥，最后得到的粉末即為石墨烯。所述超聲波的頻率優(yōu)選為25-40kHz。
[0020] 采用上述方法得到的石墨烯(稱作自制石墨烯）與市售石墨烯在粒徑分布、導電 性、穩(wěn)定性和分散性上有顯著優(yōu)勢，具體性能指標見下表1。
[0021] 表 1
[0022]
【主權(quán)項】
1. 一種復合鋰基潤滑脂，其特征在于，以潤滑脂重量為基準，包括以下組分：65-95%的 潤滑基礎(chǔ)油，6-20%的復合鋰基稠化劑，0. 5-15%的石墨烯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合鋰基潤滑脂，其中，潤滑脂重量為基準，包括以下組分： 75-88%的潤滑基礎(chǔ)油，8-18%的復合鋰基稠化劑，1-12%的石墨烯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復合鋰基潤滑脂，其中，所述石墨烯在Iml基礎(chǔ)油中能夠 分散而不沉淀的最大量為8-12mg。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的復合鋰基潤滑脂，其中，所述石墨烯的粒徑為 80-800nm，電導率為 700-900S/cm，分解溫度為 430-480°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復合鋰基潤滑脂，其中，所述復合鋰基稠化劑通過酸與 氫氧化鋰反應生成，所述酸為含有高分子酸和低分子酸的混合酸，所述高分子酸為碳原子 數(shù)為C12-C25的脂肪酸和/或羥基脂肪酸，所述低分子酸為C2-C11的有機酸中的一種或多 種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的復合鋰基潤滑脂，其中，所述高分子酸為月桂酸、棕櫚酸、硬 脂酸、12-羥基硬脂酸中的一種或多種；所述低分子酸為對苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二 酸中的一種或多種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的復合鋰基潤滑脂，其中，所述反應的條件包括溫度為 80-95°C，時間為0· 2-L 5小時。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的復合鋰基潤滑脂，其中，所述潤滑基礎(chǔ)油的 100°C運動粘度為5-60mm2/s。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項所述的復合鋰基潤滑脂，其中，該復合鋰基潤滑脂還 含有0. 5-15重量％的添加劑。
10. -種復合鋰基潤滑脂的制備方法，該方法包括： 將部分基礎(chǔ)油、石墨烯、高分子酸和低分子酸混合、加熱，升溫至80-105°C，加入氫氧 化鋰的水溶液進行阜化反應，反應完全后升溫至190-220°C,進行高溫煉制,加入剩余的 基礎(chǔ)油冷卻至100-120°C，之后加入必要的添加劑，碾磨成脂，得到成品，所述高分子酸為 C12-C20脂肪酸和/或C12-C20羥基脂肪酸，所述低分子酸為C2-C11的有機酸中的一種或 多種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，所述皂化反應的溫度為80-95°C，皂化反 應的時間為〇. 2-1. 5小時。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的制備方法，其中，石墨烯、酸、氫氧化鋰和基礎(chǔ)油的用 量使得以得到的潤滑脂重量為基準，包括以下組分：65-95%的潤滑基礎(chǔ)油，6-20%的復合鋰 基稠化劑，〇. 5-15%的石墨烯，所述部分基礎(chǔ)油：剩余的基礎(chǔ)油=40-75 :25-60。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10-12中任意一項所述的制備方法，其中，所述石墨烯在Iml基礎(chǔ)油 中能夠分散而不沉淀的最大量為8-12mg。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10-13中任意一項所述的制備方法，其中，所述石墨烯的粒徑為 80-800nm，電導率為 700-900S/cm，分解溫度為 430-480°C。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10-14中任意一項所述的制備方法，其中，所述高分子酸為月桂酸、 棕櫚酸、硬脂酸、12-羥基硬脂酸中的一種或多種；所述低分子酸為對苯二甲酸、己二酸、壬 二酸、癸二酸中的一種或多種。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10-15中任意一項所述的制備方法，其中，所述高分子酸與低分子酸 的摩爾比為1:0. 1-1。
17. 權(quán)利要求10-16中任意一項所述的制備方法得到的復合鋰基潤滑脂。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合鋰基潤滑脂及其制備方法。以潤滑脂重量為基準，該復合鋰基潤滑脂包括以下組分：65-95%的潤滑基礎(chǔ)油，6-20%的復合鋰基稠化劑，0.5-15%的石墨烯。本發(fā)明的復合鋰基潤滑脂具有優(yōu)異的耐高溫性、抗水性和粘附性、膠體安定性、極壓抗磨性、潤滑壽命、防腐蝕性和抗鹽霧性等性能。
【IPC分類】C10M113-02, C10M123-02
【公開號】CN104560264
【申請?zhí)枴緾N201310516331
【發(fā)明人】鄭會, 孫洪偉, 么佳耀, 何懿峰, 段慶華, 張建榮, 陳政, 劉中其, 姜靚
【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研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月28日