聚合物增稠的潤滑脂組合物及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制備聚合物增稠的潤滑脂組合物的方法，以及潤滑脂組合 物。
【背景技術】
[0002] 聚合物增稠的潤滑脂及其制備方法是本領域已知的。在US3392119中，描述的 潤滑脂包括一種白色礦物油，其由乙烯的共聚物和聚丙烯的均聚物來增稠。在US3850828 中，描述的潤滑脂組合物用包括聚乙烯和無規(guī)立構聚丙烯的聚合物混合物增稠。在 EP0700986A2中，公開了一種潤滑脂組合物用聚合物增稠劑，其包含具有高分子量聚丙烯的 共聚物或均聚物和低分子量丙烯的共聚物或均聚物的混合物。此外，在EP0942063中，描述 的潤滑脂組合物包含至少一種聚烯烴組分，至少一種基礎油組分和至少一種橡膠組分。
[0003] 與潤滑脂組合物有關的一個問題是，在其目標應用過程中，它們在機械上經(jīng)常不 是穩(wěn)定的。因此，不是所有的聚合物增稠潤滑脂組合物在使用過程中均表現(xiàn)出可以接受的 機械穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個目的是提供一種具有改進的機械穩(wěn)定性的聚合物增稠的潤滑脂組 合物。
[0005] 令人驚訝地，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當使用特定量聚合物以及特定的機械處理時，可以制備具 有改進的機械穩(wěn)定性和極好的潤滑性能的潤滑脂組合物。因此，本發(fā)明涉及用于制備最終 潤滑脂產(chǎn)品的方法，其包含以下步驟：
[0006] (a)在高于聚合物增稠劑熔點的溫度下，混合聚合物增稠劑和潤滑基礎油，其中聚 合物增稠劑的存在量為11. 5-15. 5重量％，基于如此得到的所述混合物的總重量；
[0007] (b)冷卻步驟（a)得到的混合物；
[0008] (C)將步驟（b)中得到的冷卻的混合物進行第一機械處理，得到中間體潤滑脂；
[0009] ⑷使步驟（C)中獲得的所述中間體潤滑脂進行第二機械處理，在50_90°C的溫度 范圍內(nèi)進行，以獲得最終的潤滑脂產(chǎn)物。
[0010] 按照本發(fā)明的方法獲得的聚合物增稠的潤滑脂顯示出非常有吸引力的機械穩(wěn)定 性和良好的潤滑性能。
[0011] 在步驟（a)中，聚合物增稠劑的存在量為11. 5-15. 5重量％，基于如此獲得的混合 物的總重量。優(yōu)選地，聚合物增稠劑的存在量為12-15重量％，更優(yōu)選12. 5-14. 5重量％， 最優(yōu)選12. 5-13. 5重量％，基于如此獲得的混合物的總重量。
[0012] 步驟（a)的所述混合在高于聚合物增稠劑熔點的溫度下進行。優(yōu)選地，步驟（a) 是在150-250°C，更優(yōu)選190-2KTC的溫度下進行，盡管如果需要的話，也可使用其它的溫 度。步驟（a)的潤滑脂組合物中的制備優(yōu)選地在保護氣氛，例如氮氣氣流下進行，以避免加 熱過程中的油的氧化。
[0013] 在步驟（a)中，以本身已知的方式通過混合所述聚合物來制備所述混合物，這包 括加熱，且如果需要的話，使用一種或多種合適的油。所述聚合物增稠劑與潤滑基礎油混 合，并還可選地以本領域中已知的常規(guī)技術手段混合添加劑。
[0014] 在步驟（b)中，步驟（a)中得到的混合物適當?shù)貜脑诓襟E（a)使用的混合溫度冷 卻至室溫。合適地，所述冷卻步驟是快速冷卻步驟或所謂的淬火步驟。冷卻可以進行1秒-3 分鐘的時間，優(yōu)選為5秒-1分鐘的時間。更優(yōu)選地，所述冷卻不到30秒，甚至更優(yōu)選為10 至25秒。雖然也可以使用任何其他合適的快速冷卻法如噴灑，可以通過例如將所述潤滑脂 組合物澆到金屬板上的方式進行所述快速冷卻。根據(jù)本發(fā)明所用的快速冷卻步驟對潤滑 脂的結構有重大影響，相比于常規(guī)潤滑脂以及根據(jù)緩慢冷卻的發(fā)明中的潤滑脂，例如使用 傳統(tǒng)的冷卻方法以每分鐘約1度的速率冷卻，如簡單地使所述潤滑脂保持在具有外部/內(nèi) 部冷卻的反應容器中，本發(fā)明所用的快速冷卻步驟使得最終潤滑脂組合物的性能有顯著改 善。
[0015] 在步驟（c)中，步驟（b)中獲得的冷卻的混合物經(jīng)受第一機械處理，得到中間體潤 滑脂。所述中間體潤滑脂具有第一稠度，其比最終潤滑脂產(chǎn)品所需的稠度更稠。步驟（C) 的第一機械處理可以使用例如三輥磨機或其它合適的研磨設備進行。也可以使用其他的機 械剪切方法。第一機械處理步驟合適地在環(huán)境溫度下進行，并且其是通常在潤滑脂產(chǎn)品的 制造中施加以獲得例如均勻的混合物的處理。此外，在第一機械處理過程中通常加入潤滑 脂添加劑，如抗磨損和/或抗腐蝕和/或極壓添加劑。
[0016] 最終潤滑脂產(chǎn)品具有所需的稠度。在一個優(yōu)選實施例中，該潤滑脂組合物具有大 約13%的聚合物增稠劑含量，所述最終潤滑脂產(chǎn)品的稠度屬于NLGI II類。這是通過使中 間體潤滑脂在步驟（d)中進行第二機械處理實現(xiàn)的，所述第二機械處理合適地在50-90°C 的溫度范圍內(nèi)進行。優(yōu)選的，步驟（d)的機械處理在70-90°C溫度的范圍，更優(yōu)選在75-85°C 的范圍內(nèi)進行。步驟（d)機械處理可以使用有加熱裝置的行星混合器進行，雖然也可以應 用其他的剪切方法。步驟（d)后，潤滑脂就可以使用了。
[0017] 第二機械處理適當?shù)剡M行1-20小時，優(yōu)選2-10小時。達到所期望的稠度所需的 工作時間取決于潤滑脂中聚合物的含量以及基礎油的類型和粘度。
[0018] 步驟（d)中獲得的最終潤滑脂產(chǎn)品的稠度接近于所述潤滑脂的最大柔軟度。換句 話說，最終的潤滑脂產(chǎn)品是一種機械穩(wěn)定的潤滑脂。
[0019] 除了出色的改進的機械穩(wěn)定性，即"滾動"穩(wěn)定性/剪切穩(wěn)定性外，按照本發(fā)明方 法制備的潤滑脂具有以下優(yōu)點：
[0020] -在低溫（室溫或更低）下改善的油離析（bleeding);油離析特性，其相比在現(xiàn)有 技術中已知的潤滑脂組合物的特性，具有較少的溫度依賴性；油在所述潤滑脂結構中更好 的輸送，從而導致潤滑脂的使用壽命的改善；
[0021] -在低溫（低于70°C )下良好的潤滑能力；機械穩(wěn)定性，即"滾動"穩(wěn)定性/剪切 穩(wěn)定性
[0022] -良好的潤滑脂噪音特性；和
[0023] -長的再潤滑間隔。
[0024] 發(fā)明詳述
[0025] 本發(fā)明提供一種制備聚合物增稠的潤滑脂產(chǎn)品的方法。制備的最終潤滑脂產(chǎn)物的 方法包括以下步驟：
[0026] (a)在高于聚合物增稠劑熔點的溫度下，混合聚合物增稠劑和潤滑基礎油，其中聚 合物增稠劑的存在量為11. 5-15. 5重量％，基于如此得到的所述混合物的總重量；
[0027] (b)冷卻步驟（a)得到的混合物；
[0028] (C)將步驟（b)中得到的冷卻的混合物進行第一機械處理，得到中間體潤滑脂；
[0029] (d)使步驟（C)中獲得的所述中間體潤滑脂進行第二機械處理，在50_90°C的溫度 范圍內(nèi)進行，以獲得最終的潤滑脂產(chǎn)物。
[0030] 在本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施方案中，步驟（a)中聚合物增稠劑的存在量為 12-15重量％，基于如此獲得的所述混合物的總重量，并且步驟（a)是在150-250°C的溫度 進行；步驟（b)的冷卻少于30秒；和步驟（d)的機械處理在70_90°C的溫度進行。
[0031] 在更優(yōu)選的本發(fā)明的實施方案中，步驟（a)中聚合物增稠劑的存在量為 12. 5-14. 5重量％，基于如此獲得的所述混合物的總重量，并且步驟（a)是在190-2KTC的 溫度進行；步驟（b)的冷卻進行10至25秒；和步驟⑷的機械處理在70-90°C的溫度進行。
[0032] 應該理解的是，最終的潤滑脂產(chǎn)品的性能當然也取決于潤滑油和所使用的添加劑 的性質(zhì)，這是本領域技術人員所熟知的。
[0033] 適當?shù)?，依照本發(fā)明所使用的聚合物增稠劑包含丙烯的聚合物。適當?shù)兀酆衔镌?稠劑包括包含丙烯的聚合物的第一組分和包含丙烯的聚合物的第二組分，所述第一組分具 有比第二組分高的重均分子量。
[0034] 優(yōu)選地，所述聚合物增稠劑包含高分子量組分和低分子量組分，其特征在于所述 增稠劑包含（1)重均分子量大于200. 000 (Da)的丙烯（共聚-或均聚-)聚合物和（2)重 均分子量低于200. 000 (Da)的丙烯（共聚-或均聚-)聚合物的混合物。
[0035] 優(yōu)選地，所述高分子量組分和低分子量組分之間的重量比為1:40-1 :5,優(yōu)選 1:25-1:15,更優(yōu)選 I :18-1 :20。
[0036] 按照本發(fā)明，所述低分子量組分優(yōu)選聚丙烯的均聚物。優(yōu)選地，低分子量組分的 平均分子量為20. 000至100. 000 (Da)，熔體流動速率（ASTM D-1238)為500-1500,優(yōu)選 750-1250。
[0037] 適當?shù)?，所述高分子量組分是聚丙烯均聚物或丙烯/乙烯-共聚物。優(yōu)選的，所述 高分子量組分具有200. 000-350.0 OO(Da)的平均分子量和1. 5-15的熔體流動速率（ASTM D-1238)，優(yōu)選 L 5-7。
[0038] 優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明所使用的所述聚合物增稠劑包含（1)平均分子量大于 200.0 OO(Da)的丙烯（共聚-或均聚-)聚合物和（2)平均分子量低于100.0 OO(Da)的丙烯 (共聚-或均聚_)聚合物的混合物。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物增稠劑可以含有高分子量組分，其包括重均分子量大于 200. 000 (Da)，優(yōu)選200. 000-500. 000 (Da)的丙烯（共聚-或均聚-)聚合物，和低分子量組 分，其包括重均分子量低于100. 〇〇〇 (Da)，優(yōu)選50. 000-100. 000 (Da)的丙烯（共聚-或均 聚_)聚合物。
[0040] 在聚合物增稠劑中，高分子量組分和低分子量組分之間的重量比優(yōu)選在1:40-1 : 5,更優(yōu)選地在1:25-1:15,和最優(yōu)選在1:20-1:18。
[0041] 最終的潤滑脂組合物中高和低分子量組分之間的重量比超出該優(yōu)選范圍可能不 具有期望的應用性能，特別是機械穩(wěn)定性和稠度，即會太"橡膠的/彈性的"和/或太"黃 油性的"。然而，由于最終組合物的性能也依賴于潤滑脂組合物中加入的潤滑基礎油和添加 劑，以及依賴于該組合物的制備方法，也可用其他比率以獲得最終組合物的所需性質(zhì)，如本 領域技術人員所熟知的。
[0042] 聚合物增稠劑中低分子量組份優(yōu)選為丙烯均聚物，更優(yōu)選為熔體流動速率 500-1000分克/分鐘（dg/min)，特別是750-850分克/分鐘的聚丙烯均聚物，通過ASTM D 1238L測試確定。
[0043] 聚合物增稠劑的高分子量組分優(yōu)選具有1. 5-15,更優(yōu)選1. 5-7,特別是大約3. 5的 熔體流動速率（ASTM D-1238)。
[0044] 作為潤滑基礎油，可使用任何本身已知的潤滑油，如不同的粘度的礦物油，合成烴 油，酯油，植物（可生物降解的）油以及它們的混合物。基礎油的種類和粘度可以選擇以適 合特定應用。
[0045] 聚合物增稠的潤滑脂的機械穩(wěn)定性依賴于聚合物增稠劑的含量，并進一步受使用 的增稠劑，所用的潤滑基礎油，以及所使用的添加劑的影響。
[0046] 潤滑脂的機械穩(wěn)定性可通過本領域中已知的試驗來確定，如根據(jù)ASTM D1831的殼 牌棍穩(wěn)定性試驗（Shell roll stablity)。優(yōu)選的，殼牌棍穩(wěn)定性試驗（24h，82°C，165tpm) 之后，當稠度按照ASTM D217通過錐入度試驗（the cone penetration test)以KT1毫米 測試時，最終的潤滑脂產(chǎn)品