專利名稱：一種適合高溫、高速、重負荷條件的潤滑脂組合物及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適合高溫、高速、重負荷條件的潤滑脂組合物，特別是用于高速鐵路牽弓I機車電動機軸承的潤滑脂。
背景技術：
牽引機車是電力機車和電傳動內燃機車傳動系統(tǒng)中的主要設備，軸承又是牽引機車的重要部件。牽引電動機軸承的特點是軸承在脂潤滑條件下一邊受到電動機發(fā)熱引起的溫升影響，一邊高速旋轉而且軸承上所發(fā)生的載荷因驅動方式不同而變化。因此牽引電動機具有功率大、電樞轉速高、軸承工作溫度較高的特點。目前，高速鐵路的牽引動力，除少部分采用內燃牽弓丨外，其他均為電力牽弓丨，多數(shù)采用動車組。在我國，高速鐵路機車還處于初期階段，動車組還以引進進口設備為主，相應的所用潤滑脂也完全采用進口。US20070265177公開了一種潤滑脂，組成包括礦物油、合成油基礎油，稠化劑，有機鉬鹽、金屬磺酸鹽、金屬(苯)酚鹽。該潤滑脂具有優(yōu)良的防銹性。US006482779以合成油作為基礎油，0. 5 10%的鋰皂作為稠化劑，加入至少一種含鉬的有機鹽、有機脂肪酸化合物或其衍生物和含磷有機化合物。該潤滑脂具有良好的潤滑性、防銹性和極壓抗磨性。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種潤滑脂組合物，該潤滑脂具有寬的高低溫適應性、優(yōu)良的抗氧化性、耐剪切性和較長的使用壽命、優(yōu)良的極壓抗磨性、良好的防銹及緩蝕性能，適合高溫、高速、重負荷條件的潤滑脂組合物，特別適合作為高速鐵路牽引機車電動機軸承潤滑脂。本發(fā)明還提供該潤滑脂組合物的制備方法。本發(fā)明提供的潤滑脂組合物包含基礎脂和添加劑，其中基礎脂以重量計包含基礎油60 95%和復合鋰皂稠化劑5 40% ；添加劑重量以基礎脂重量為100%計，包含抗氧劑0. 1 2%，防銹劑0. 1 2%，復合極壓劑1. 5 10%。在優(yōu)選情況下，本發(fā)明提供的潤滑脂組合物包含基礎脂和添加劑，其中基礎脂以重量計包含基礎油75 90%和復合鋰皂稠化劑10 25% ；添加劑重量以基礎脂重量為 100%計，包含抗氧劑0.3 1%，防銹劑0.2 1%，復合極壓劑3 8.5%。所述的基礎油100°C粘度為5 40mm2/s，最好為7 35mm2/s，可以為礦物油、酯類油、聚a烯烴油或其混合物等。所述稠化劑是由C12 C24的有機酸和輔助酸與氫氧化鋰反應生成的復合鋰皂。其中C12 C24的有機酸選自月桂酸、十二羥基硬脂酸、硬脂酸等中的一種或幾種。所述輔助酸選自硼酸、甲酸、己二酸、癸二酸、正辛酸等低分子酸中的一種或幾種。所述兩種酸的摩爾比為有機酸輔助酸=1 0. 2 1，優(yōu)選1 0. 5 1。
所述抗氧劑選自受阻酚、受阻胺、亞磷酸酯類、硫代二丙酸酯類和/或硫醇類抗氧劑，優(yōu)選2，6_ 二叔丁基對甲酚(T501)、3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙烯酸酯(Τ512)、烷基二苯胺(Τ534)、二異辛基二苯胺(V81)中的一種或幾種。所述防銹劑選自磺酸鹽、羧酸及其鹽類、有機磷酸鹽類、咪唑啉鹽、酯類、雜環(huán)化合物和/或有機胺類等，優(yōu)選環(huán)烷酸鋅(Τ704)、二壬基萘磺酸鋇(Τ705)、苯并三氮唑(Τ706)、 烯基丁二酸中的一種或幾種(Τ746)。所述復合極壓劑包括極壓抗磨劑、摩擦改進劑和分散清凈劑的混合物，三者的摩爾比為極壓抗磨劑摩擦改進劑分散清凈劑=1 0.2 1 0.2 1，優(yōu)選1 0.3 0.7 0.3 0.7。其中極壓抗磨劑選自含硫、磷、鉛和/或鉬的化合物，優(yōu)選酸性亞磷酸二丁酯(Τ304)、硫酸丁辛基鋅鹽(Τ202)、環(huán)烷酸鉛(Τ341)、二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬(Τ351)、氨基硫代酯(Τ323)中的一種或幾種。摩擦改進劑選自硼酸鹽、硼酸酯，含鉬、含稀土元素、含硼氮和/或含磷化合物，優(yōu)選硼酸酯、膦酸酯(Τ451)、二烷基二硫代磷酸氧鉬 (Τ462)中的一種或幾種。分散清凈劑選自磺酸鹽、烷基酚鹽和/或丁二酰亞胺，優(yōu)選高堿值石油磺酸鈣(Τ103)、超堿值石油磺酸鎂(Τ107Α)、高堿值硫化烷基酚鈣(Τ122)、單烯基丁二酰亞胺(Τ151)中的一種或幾種。本發(fā)明潤滑脂中還可以含有其它功能添加劑，如著色劑油溶紅、顏料綠或/和填充劑碳酸鈣、磷酸鈣等。本發(fā)明潤滑脂組合物的制備方法包括1)將全部基礎油重量的1/3 1/2加入制脂釜內，加入有機酸和輔助酸，升溫使酸與基礎油充分混合；2)達到70 80°C后，加入氫氧化鋰水溶液進行皂化反應；3)升溫到150 170°C，加入全部基礎油重量的1/4 1/3 ；4)升溫至210 230°C，加入剩余基礎油作為急冷油，開始循環(huán)降溫；5)降溫至130 150°C時加入包含抗氧劑、防銹劑和復合極壓劑的添加劑，攪拌均勻降至100°C左右，均化研磨，出釜得到本發(fā)明潤滑脂組合物。本發(fā)明潤滑脂具有寬的高低溫適應性、優(yōu)良的抗氧化性、耐剪切性和較長的使用壽命、優(yōu)良的極壓抗磨性、良好的防銹及緩蝕性能，可用于高溫、高速、重負荷工況，特別是高速鐵路牽引機車電動機軸承的潤滑。隨著我國軸承研制水平的提高，高速機車逐步實現(xiàn)國產化，本發(fā)明潤滑脂的應用推廣具有廣闊的發(fā)展空間和理想的市場前景。
具體實施例方式實施例1將320g聚a烯烴油(100°C粘度llmm2/s)、94. 89g十二羥基硬脂酸、31. 95g癸二酸加入常壓制脂釜中，攪拌均勻，加熱升溫到70°C左右。加入26. 72g氫氧化鋰水溶液，排水皂化2小時后，加入290g聚a烯烴油，繼續(xù)升溫到220°C，加280g急冷油，攪拌降溫，在150°C 時加入5g(0. 5% )2，6_ 二叔丁基對甲酚(T501),30g(3% )酸性亞磷酸二丁酯(T304)、 10g(l% )膦酸酯(T451)U5g(1.5% )高堿值石油磺酸鈣(T103)和2g(0.2% )苯并三氮唑(T706)，攪拌均勻降至100°C左右，均化研磨，出釜得復合鋰基潤滑脂，性能見表1。反應式如下
CH3 (CH2) 5CH0H (CH2) 10COOH+LiOH · H2O — CH3 (CH2) 5CH0H (CH2) 10C00Li+2H203004130536HOOC (CH2) 8C00H+2Li0H · H2O — LiOOC (CH2) 8C00Li+4H20202 8221272十二羥基硬脂酸癸二酸=1 1，根據(jù)摩爾分子量計算酸用量后，再計算堿的用
量，堿用量要過量3% 5 %?；A油重量87 %，稠化劑重量13%，按基礎脂IOOOg計算各種添加劑用量。實施例2將400g礦物油(100°C粘度27.9mm2/S)、78. 33g十二羥基硬脂酸、19. IOg己二酸加入常壓制脂釜中，攪拌均勻，加熱升溫到75°C左右。加入22. 47g氫氧化鋰水溶液，排水皂化 2小時后，加入300g礦物油，繼續(xù)升溫到220°C，加200g急冷油，攪拌降溫，在140°C時加入 6g(0.6% )2，6_ 二叔丁基對甲酚(T501),25g(2. 5% )氨基硫代酯(T323) U5g (1. 5 % )硼酸酯、15g(l. 5% )高堿值硫化烷基酚鈣(Tl22)和5g(0. 5% )環(huán)烷酸鋅(T704)，攪拌均勻降至100°C左右，均化研磨，出釜得復合鋰基潤滑脂，性能見表1。反應式如下CH3 (CH2) 5CH0H (CH2) 10COOH+LiOH · H2O — CH3 (CH2) 5CH0H (CH2) 10C00Li+2H203004130536HOOC (CH2) 4C00H+2Li0H · H2O — LiOOC (CH2) 4C00Li+4H201468215672十二羥基硬脂酸己二酸=1 1，根據(jù)摩爾分子量計算酸用量后，再計算堿的用
量，堿用量要過量3% 5 %?；A油重量90 %，稠化劑重量10%，按基礎脂IOOOg計算各種添加劑用量。實施例3將329g多元醇酯類油(100°C粘度6mm2/S)、127.79g十二羥基硬脂酸、21. 16g癸二酸加入常壓制脂釜中，攪拌均勻，加熱升溫到90°C左右。加入27. 06g氫氧化鋰水溶液，排水皂化2小時后，加入255g酯類油，繼續(xù)升溫到230°C，加266g急冷油，攪拌降溫，在130°C 時加入5g(0. 5%) 二異辛基二苯胺(V81),30g(3%)硫磷丁辛基鋅鹽(T202) U8g(l. 8% ) 膦酸酯(T451),20g(2% )單烯基丁二酰亞胺(T151)和6g(0.6% )苯并三氮唑0706)，攪拌均勻降至100°C左右，均化研磨，出釜得復合鋰基潤滑脂，性能見表1。
反應式如下CH3 (CH2) 5CH0H (CH2) 10COOH+LiOH · H2O — CH3 (CH2) 5CH0H (CH2) 10C00Li+2H2030041 30536HOOC (CH2) 8C00H+2Li0H · H2O — LiOOC (CH2) 8C00Li+4H2020282 21272十二羥基硬脂酸癸二酸=1 0. 5，根據(jù)摩爾分子量計算酸用量后，再計算堿的
用量，堿用量要過量3 % 5 %?；A油重量85 %，稠化劑重量15 %，按基礎脂IOOOg計算各種添加劑用量。實施例4將200g礦物油(100°C粘度 10. lmm2/s)和 200g聚 a烯烴油(100°C粘度 40. 3mm2/s)的混合物、122. 23g硬脂酸、43. 47g癸二酸加入常壓制脂釜中，攪拌均勻，加熱升溫到80°C 左右。加入36. 71g氫氧化鋰水溶液，排水皂化2小時后，加入260g礦物油和聚a烯烴油的混合物，繼續(xù)升溫到215°C，加170g急冷油，攪拌降溫，在135°C時加入5g(0. 5% )烷基二苯胺(T534),40g(4% )氨基硫代酯(T323)、25g(2. 5% )硼酸酯、20g(2% )高堿值石油磺酸鈣(T103)、2g(0. 2% )苯并三氮唑(T706)和3g(0. 3% ) 二壬基萘磺酸鋇(T705)，攪拌均勻降至100°C左右，均化研磨，出釜得復合鋰基潤滑脂，性能見表1。反應式如下CH3 (CH2) 16C00H+Li0H · H2O — CH3 (CH2) 16C00Li+2H202844128936HOOC (CH2) 8C00H+2Li0H · H2O — LiOOC (CH2) 8C00Li+4H202028221272硬脂酸癸二酸=1 1，根據(jù)摩爾分子量計算酸用量后，再計算堿的用量，堿用量要過量3% 5%。基礎油重量83%，稠化劑重量17%，按基礎脂IOOOg計算各種添加劑用里。實施例5將350g聚a烯烴油油(100°C粘度33mm2/S)、96. 98g硬脂酸、19. 94g己二酸加入常壓制脂釜中，攪拌均勻，加熱升溫到80°C左右。加入25. 54g氫氧化鋰水溶液，排水皂化2 小時后，加入280g聚a烯烴油油，繼續(xù)升溫到230°C，加250g急冷油，攪拌降溫，在145°C時加入 3g(0.3%) 二異辛基二苯胺(V81)、20g(2%)酸性亞磷酸二丁酯(T304) UOg(1 % ) If 酸酯(T451)U0g(l% )高堿值石油磺酸鈣(T103)和4g(0.4% )苯并三氮唑(T706)，攪拌均勻降至100°C左右，均化研磨，出釜得復合鋰基潤滑脂，性能見表1。反應式如下CH3 (CH2) 16C00H+Li0H · H2O — CH3 (CH2) 16C00Li+2H202844128936HOOC (CH2) 4C00H+2Li0H · H2O — LiOOC (CH2) 4C00Li+4H201468215672硬脂酸己二酸=1 0.8，根據(jù)摩爾分子量計算酸用量后，再計算堿的用量，堿用量要過量3 % 5 %。基礎油重量88 %，稠化劑重量12 %，按基礎脂IOOOg計算各種添加劑用量。對比例1按照實施例2的方法制備基礎脂，加入US20070265177公開的添加劑。將400g礦物油(100°C粘度27.9mm2/S)、78. 33g十二羥基硬脂酸、19. IOg己二酸加入常壓制脂釜中，攪拌均勻，加熱升溫到75°C左右。加入22. 47g氫氧化鋰水溶液，排水皂化2小時后，加入300g礦物油，繼續(xù)升溫到220°C，加200g急冷油，攪拌降溫，在140°C時加入50g(5% )有機鉬(北京雅士科萊恩石油化工有限公司)、20g(2% )苯酚磺酸鋅(廣州化學試劑廠，re09-TD-500G)、20g(2% )石油磺酸鈣(高橋石化上海煉油廠)、10g(l% )苯酚鈣(南京康滿林化工實業(yè)有限公司，CAS No. 5793-84-0)，攪拌均勻降至100°C左右，均化研磨，出釜得復合鋰基潤滑脂，性能見表1。對比例2
按照實施例3的方法制備基礎脂，加入US006482779公開的添加劑。將329g多元醇酯類油(100°C粘度6mm2/S)、127.79g十二羥基硬脂酸、21. 16g癸二酸加入常壓制脂釜中，攪拌均勻，加熱升溫到90°C左右。加入27. 06g氫氧化鋰水溶液，排水皂化2小時后，加入255g酯類油，繼續(xù)升溫到230°C，加266g急冷油，攪拌降溫，在130°C 時加入25g(2.5%) 二烷基二硫代磷酸鉬(北京海創(chuàng)天元冶金科技有限公司)、10g(l%) 十二烯基琥珀酸酐(EHSY 西域，L61711019, CAS :25377_73_5)、25g(2. 5% )亞磷酸二苯酯醇(日本城北化學工業(yè)株式會社，JP-260)，攪拌均勻降至100°C左右，均化研磨，出釜得復合鋰基潤滑脂，性能見表1。從表1可以看出，本發(fā)明潤滑脂與參比脂相比，具有優(yōu)異的極壓抗磨性能和防銹性能及抗氧化性能。由極壓抗磨劑、摩擦改進劑和分散清凈劑組成的復合極壓劑可以有效地與抗氧劑、防銹劑復配，發(fā)揮優(yōu)異的協(xié)同作用，該復合極壓劑可以大幅提高PB值，有效降低磨斑痕跡，并且可以降低防銹劑的用量，適用于不同種類的基礎油。表1潤滑脂理化性能
權利要求
1.一種適合高溫、高速、重負荷條件的潤滑脂組合物，包含基礎脂和添加劑，其中基礎脂以重量計包含基礎油60 95%和復合鋰皂稠化劑5 40% ；添加劑重量以基礎脂重量為100 %計，包含抗氧劑0. 1 2 %，防銹劑0. 1 2 %，復合極壓劑1. 5 10 %，其中復合極壓劑包括極壓抗磨劑、摩擦改進劑和分散清凈劑的混合物，三者的摩爾比為極壓抗磨劑 摩擦改進劑分散清凈劑=1 0. 2 1 0. 2 1。
2.按照權利要求1所述的組合物，其中，基礎脂以重量計包含基礎油75 90%和復合鋰皂稠化劑10 25% ；添加劑重量以基礎脂重量為100%計，包含抗氧劑0. 3 1%，防銹劑0.2 1%，復合極壓劑3 8.5%。
3.按照權利要求1或2所述的組合物，其中，所述基礎油100°C粘度為5 40mm2/s，選自礦物油、酯類油、聚a烯烴油或其混合物。
4.按照權利要求1或2所述的組合物，其中，所述稠化劑是由C12 C24的有機酸和輔助酸與氫氧化鋰反應生成的復合鋰皂。
5.按照權利要求4所述的組合物，其中，其中C12 C24的有機酸選自月桂酸、十二羥基硬脂酸、硬脂酸中的一種或幾種，所述輔助酸選自硼酸、甲酸、己二酸、癸二酸、正辛酸中的一種或幾種，兩種酸的摩爾比為1 0. 2 1。
6.按照權利要求1或2所述的組合物，其中，所述抗氧劑選自受阻酚、受阻胺、亞磷酸酯類、硫代二丙酸酯類和/或硫醇類抗氧劑。
7.按照權利要求6所述的組合物，其中，所述抗氧劑選自2，6_二叔丁基對甲酚、3， 5_ 二叔丁基-4-羥基苯基丙烯酸酯、烷基二苯胺、二異辛基二苯胺中的一種或幾種。
8.按照權利要求1或2所述的組合物，其中，所述防銹劑選自磺酸鹽、羧酸及其鹽類、有機磷酸鹽類、咪唑啉鹽、酯類、雜環(huán)化合物和/或有機胺類。
9.按照權利要求8所述的組合物，其中，所述防銹劑選自環(huán)烷酸鋅、二壬基萘磺酸鋇、 苯并三氮唑、烯基丁二酸中的一種或幾種。
10.按照權利要求1或2所述的組合物，其中，所述復合極壓劑包括極壓抗磨劑、摩擦改進劑和分散清凈劑的混合物，三者的摩爾比為極壓抗磨劑摩擦改進劑分散清凈劑= 1 0. 3 0. 7 0. 3 0. 7。
11.按照權利要求10所述的組合物，其中，其中極壓抗磨劑選自含硫、磷、鉛和/或鉬的化合物，摩擦改進劑選自硼酸鹽、硼酸酯，含鉬、含稀土元素、含硼氮和/或含磷化合物，分散清凈劑選自磺酸鹽、烷基酚鹽和/或丁二酰亞胺。
12.按照權利要求11所述的組合物，其中，其中極壓抗磨劑選自酸性亞磷酸二丁酯、硫酸丁辛基鋅鹽、環(huán)烷酸鉛、二丁基二硫代氨基甲酸氧硫化鉬、氨基硫代酯中的一種或幾種， 摩擦改進劑選自硼酸酯、膦酸酯、二烷基二硫代磷酸氧鉬中的一種或幾種，分散清凈劑選自高堿值石油磺酸鈣、超堿值石油磺酸鎂、高堿值硫化烷基酚鈣、單烯基丁二酰亞胺中的一種或幾種。
13.權利要求1-12之一所述潤滑脂組合物的制備方法，包括1)將全部基礎油重量的1/3 1/2加入制脂釜內，加入有機酸和輔助酸，升溫使酸與基礎油充分混合；2)達到70 80°C后，加入氫氧化鋰水溶液進行皂化反應；3)升溫到150 170°C，加入全部基礎油重量的1/4 1/3；4)升溫至210 230°C，加入剩余基礎油作為急冷油，開始循環(huán)降溫；5)降溫至130 150°C時加入添加劑，均化研磨，得到潤滑脂組合物。
全文摘要
一種適合高溫、高速、重負荷條件的潤滑脂組合物，包含基礎脂和添加劑，其中基礎脂以重量計包含基礎油60～95％和復合鋰皂稠化劑5～40％；添加劑重量以基礎脂重量為100％計，包含抗氧劑0.1～2％，防銹劑0.1～2％，復合極壓劑1.5～10％，其中復合極壓劑包括極壓抗磨劑、摩擦改進劑和分散清凈劑的混合物，三者的摩爾比為極壓抗磨劑∶摩擦改進劑∶分散清凈劑＝1∶0.2～1∶0.2～1。該潤滑脂具有寬的高低溫適應性、優(yōu)良的抗氧化性、耐剪切性和較長的使用壽命、優(yōu)良的極壓抗磨性、良好的防銹及緩蝕性能，適合高溫、高速、重負荷條件的潤滑脂組合物，特別適合作為高速鐵路牽引機車電動機軸承潤滑脂。
文檔編號C10N40/02GK102167991SQ201010114539
公開日2011年8月31日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權日2010年2月26日
發(fā)明者何懿峰, 劉中其, 姜靚, 孫洪偉, 張建榮, 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研究院