專利名稱：一種潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及添加劑領(lǐng)域，主要是一種潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽及制備方法，適用于添加在潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂等，提高油脂極壓耐磨性。
背景技術(shù)：
目前商品硼酸鹽添加劑主要靠加入大量的表面活性劑如石油磺酸鹽或丁二酰亞胺等分散劑，以保證硼酸鹽微粒均勻穩(wěn)定懸浮在油中，并保證在有水存在的情況下，硼酸鹽不會(huì)結(jié)晶析出。但這些分散劑都為極性化合物，對(duì)潤(rùn)滑油脂的破乳化性能影響較大，因此一般不能用在有抗水要求高的潤(rùn)滑油脂配方中，如抗水潤(rùn)滑脂、抗磨液壓油。同時(shí)，此方法制備的硼酸鹽添加劑最大的弊端是穩(wěn)定性差，使用及儲(chǔ)存時(shí)易腐化變質(zhì)而導(dǎo)致硼酸析出，從而影響硼酸鹽添加劑功能的正常發(fā)揮，而且有水存在時(shí)，硼酸鹽添加劑會(huì)發(fā)生水解而降低功效，甚至結(jié)晶析出。另外，采用傳統(tǒng)工藝很難獲得粒度較小的硼酸鹽分散體系，且脫水時(shí)間長(zhǎng)，操作困難，硼酸鹽極易在脫水過程中凝結(jié)析出。由于這種方法制備的膠體硼酸鹽的顆粒多較大，需要通過研磨粉碎而成，其形態(tài)為玻璃狀細(xì)微粒子，在潤(rùn)滑油中的分散穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生沉淀而析出，從而導(dǎo)致潤(rùn)滑油脂的性能不穩(wěn)定，還會(huì)導(dǎo)致輸油管線或?yàn)V網(wǎng)的堵塞，造成設(shè)備潤(rùn)滑失敗。
從硼酸鹽的結(jié)構(gòu)可以看出，硼酸鹽粒子表面具有豐富的活性羥基基團(tuán)，使表明結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，相互之間極易形成氫鍵產(chǎn)生軟團(tuán)聚，進(jìn)而通過表面羥基縮合而產(chǎn)生硬團(tuán)聚形成大顆粒，具有不可逆性。正因?yàn)榇藝?guó)內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)開展了納米硼酸鹽添加劑制備技術(shù)的研究，如解放軍后勤工學(xué)院對(duì)納米硼酸鹽的抗磨減磨性能作了大量研究，結(jié)果表明納米硼酸鋅、硼酸鈦、硼酸銅及硼酸鎂等納米硼酸鹽尤其是稀土及堿土金屬硼酸鹽具有極佳的摩擦學(xué)性能。目前，能夠?qū)崿F(xiàn)硼酸鹽顆粒納米化的主要思路有表明修飾、化學(xué)方法、物理方法、有機(jī)改性、干燥工藝。但是都很難產(chǎn)業(yè)化。
CN1986756公開了硼酸鹽超細(xì)顆粒潤(rùn)滑油添加劑的制備方法。該方法利用的是用溶劑溶解硼酸鹽再通過一定工藝參數(shù)條件噴霧干燥工藝制備。CN1175621公開了一種涉及相轉(zhuǎn)移制備超細(xì)硼酸鹽添加劑的方法，主要是通過添加一定量的分散劑、促進(jìn)劑和稀釋劑再經(jīng)超聲波乳化分散而成。CN1903722公開了一種納米硼酸鋅的方法。還有一些主要通過表明修飾方法制備的工藝。但上述專利未見述及采用通過皂化復(fù)合工藝方法制備潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽制備工藝。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽及制備方法，該方法不僅可有效解決傳統(tǒng)工藝制備方法操作困難、脫水時(shí)間長(zhǎng)、硼酸鹽容易沉降很難獲得粒度較小分散體系的缺陷，而且可解決由于加入表明活性劑形成硼酸鹽分散體系破乳化抗水不好穩(wěn)定性差的弊端。同時(shí)，本發(fā)明超細(xì)復(fù)合硼酸鹽制備方法制備的硼酸鹽還極大提高了產(chǎn)品的極壓抗磨性和長(zhǎng)期潤(rùn)滑性能，通過添加該制備方法超細(xì)硼酸鹽的潤(rùn)滑油脂抗重負(fù)荷能力大大提高，大大延長(zhǎng)潤(rùn)滑油脂潤(rùn)滑零部件的使用壽命。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽，其原料的重量配比如下礦物基礎(chǔ)油40 50%，合成硼酸鉀50 55%，復(fù)合皂化懸浮化合物 I 5 %，其中合成硼酸鉀為含量99. 5%以上硼酸和含量56%以上氫氧化鉀經(jīng)酸堿中合反應(yīng)合成，兩組分含量的重量百分比是硼酸70 80%，氫氧化鉀20 30% (進(jìn)一步優(yōu)選重量百分比可以是硼酸75%，氫氧化鉀25%);復(fù)合皂化懸浮化合物為長(zhǎng)碳鏈脂肪酸和堿金屬氫氧化物先皂化后再與短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸復(fù)合形成，其中長(zhǎng)碳鏈脂肪酸、短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸、堿金屬氫氧化物的重量百分比是7 10 : I 4 : 2 4(進(jìn)一步優(yōu)選配比是 8 : 3 : 2. 5)。
作為優(yōu)選，其原料的重量配比如下礦物基礎(chǔ)油46%，合成硼酸鉀52%，復(fù)合皂化懸浮化合物2%。
所述的礦物基礎(chǔ)油為高壓加氫系列光亮油和環(huán)烷基系列低粘度油的混合物，作為組分的礦物基礎(chǔ)油為高壓加氫系列光亮油(即125BS、150BS、175BS、250BS系列等)、環(huán)烷基系列低粘度油(即150SN、250SN、400SN、500SN、600SN系列等)的一種、兩種或三種的混合物，上述BS系列基礎(chǔ)油與SN系列基礎(chǔ)油復(fù)合的質(zhì)量比為I : 4 4 1，進(jìn)一步優(yōu)選配比可以為I : I。BS系列基礎(chǔ)油可優(yōu)選為150BS、SN系列基礎(chǔ)油可優(yōu)選為500SN.其技術(shù)指標(biāo)為40°C運(yùn)動(dòng)粘度40 800mm2/s，粘度指數(shù)不低于95，閃點(diǎn)不低于220°C，傾點(diǎn)-35_20°C。
所述的長(zhǎng)碳鏈脂肪酸(指高級(jí)飽和脂肪酸)是十二羥基硬脂酸、硬脂酸或棕櫚酸的一種或任意兩種的混合物。所述的短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸是癸二酸、壬二酸、醋酸、硼酸或苯甲酸的一種或任意兩種的混合物。所述的堿金屬氫氧化物是氫氧化鈣或氫氧化鋰一種或兩種的混合物。
更進(jìn)一步地，長(zhǎng)碳鏈脂肪酸可選為十二羥基硬脂酸、短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸可選為癸二酸或硼酸、堿金屬氫氧化物可選為氫氧化鋰與氫氧化鈣的混合物(氫氧化鋰與氫氧化鈣的重量百分比是6 10 I 4)或單獨(dú)一種。
本發(fā)明所述的潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽的制備方法，步驟如下
I)首先將1/2的礦物基礎(chǔ)油加入反應(yīng)釜中，攪拌升溫到70_90°C，加入長(zhǎng)碳鏈脂肪酸攪拌溶解，再攪拌升溫到90-100°C，加入短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸溶液，攪拌10 20分鐘，升溫再加入金屬氫氧化物溶液，在90-110°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)I 2小時(shí)。
2)其次將硼酸溶液加入反應(yīng)釜中，攪拌10 20分鐘，攪拌恒溫在100_120°C范圍，慢慢加入氫氧化鉀，持續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)I 2小時(shí)。
3)繼續(xù)升溫?cái)嚢?，? 4小時(shí)范圍內(nèi)升溫到180_190°C，加入剩余1/2礦物基礎(chǔ)油，攪拌20 50分鐘，再冷卻降溫到130°C以下；
4)最后通過高壓均質(zhì)機(jī)均化而成潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品。
本發(fā)明有益的效果是1)產(chǎn)品具備了穩(wěn)定的分散體系，具有粒度小外觀細(xì)膩、長(zhǎng)期穩(wěn)定不結(jié)晶不沉降等特點(diǎn)。2)產(chǎn)品具備了極強(qiáng)的減磨耐磨能力和抗重負(fù)荷能力，四球承載能力最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB值可達(dá)3920N(磨斑直徑小于0. 45mm)、燒結(jié)負(fù)荷I3D值大于 7840N。產(chǎn)品同時(shí)也具備了優(yōu)良的耐高溫性能，溫度升到300°C不分解極壓耐磨能力不失效。 本發(fā)明提高的潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品因其特殊良好的潤(rùn)滑性能，可廣泛應(yīng)用于聚脲基潤(rùn)滑脂、鋰基潤(rùn)滑脂、復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂、鈣基潤(rùn)滑脂、復(fù)合鋁基潤(rùn)滑脂、高溫潤(rùn)滑脂、潤(rùn)滑油等潤(rùn)滑劑中，大大提高潤(rùn)滑劑的減磨耐磨和抗重負(fù)荷能力。一般在潤(rùn)滑劑中添加2 5%該發(fā)明超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品，四球承載能力最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB值可提高到1980N以上 (磨斑直徑小于0. 45mm)、燒結(jié)負(fù)荷值可提高到3920N以上，長(zhǎng)期抗磨性突出，可極大的延長(zhǎng)潤(rùn)滑劑在摩擦部位的使用壽命，減少機(jī)械設(shè)備的故障。3)產(chǎn)品具備了良好的抗水破乳化能力，可廣泛運(yùn)用于有水或潮濕環(huán)境。4)本發(fā)明的制備技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、操作方便安全、生產(chǎn)用時(shí)短能耗少。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合舉例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的舉例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例I
將115克150BS礦物基礎(chǔ)油和115克500SN礦物基礎(chǔ)油加入反應(yīng)容器中，攪拌升溫到80-85°C，加入11. 5克十二羥基硬脂酸攪拌溶解，再攪拌升溫到90-95°C，加入5克癸二酸，攪拌10 20分鐘，升溫再加入3. 5克氫氧化鋰溶液，在100-105°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)I小時(shí)。將390克硼酸溶液加入反應(yīng)容器中，攪拌10 20分鐘，攪拌恒溫在115-120°C范圍，慢慢加入130克氫氧化鉀，持續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)90分鐘。繼續(xù)升溫?cái)嚢?，?小時(shí)范圍內(nèi)升溫到180-190°C，加入剩余115克150BS礦物基礎(chǔ)油和115克500SN礦物基礎(chǔ)油，攪拌30分鐘，再冷卻降溫到130°C以下。最后通過膠體磨均化而成潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品。 分析數(shù)據(jù)見表I.
實(shí)施例2
將165克175BS礦物基礎(chǔ)油和80克400SN礦物基礎(chǔ)油加入反應(yīng)容器中，攪拌升溫到80-85°C，加入13克十二羥基硬脂酸攪拌溶解，再攪拌升溫到90-95°C，加入3. 5克癸二酸，攪拌10 20分鐘，升溫再加入3. 5克氫氧化鋰溶液，在100-105°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)I小時(shí)。將375克硼酸溶液加入反應(yīng)容器中，攪拌10 20分鐘，攪拌恒溫在115-120°C范圍， 慢慢加入125克氫氧化鉀，持續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)90分鐘。繼續(xù)升溫?cái)嚢?，?小時(shí)范圍內(nèi)升溫到180-190°C，加入剩余165克175BS礦物基礎(chǔ)油和80克400SN礦物基礎(chǔ)油，攪拌30分鐘，再冷卻降溫到130°C以下。分析數(shù)據(jù)見表I.
實(shí)施例3
將115克150BS礦物基礎(chǔ)油和115克500SN礦物基礎(chǔ)油加入反應(yīng)容器中，攪拌升溫到80-85°C，加入10克十二羥基硬脂酸和I. 5克硬脂酸攪拌溶解，再攪拌升溫到90-95°C， 加入5克癸二酸，攪拌10 20分鐘，升溫再加入4克氫氧化鋰溶液，在100-105°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)75分鐘。將375克硼酸溶液加入反應(yīng)容器中，攪拌10 20分鐘，攪拌恒溫在115_120°C 范圍，慢慢加入125克氫氧化鉀，持續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)75分鐘。繼續(xù)升溫?cái)嚢?，?小時(shí)范圍內(nèi)升溫到180-190°C，加入剩余115克150BS礦物基礎(chǔ)油和115克500SN礦物基礎(chǔ)油，攪拌 30分鐘，再冷卻降溫到130°C以下。最后通過膠體磨均化而成潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品。分析數(shù)據(jù)見表I.
實(shí)施例4
將80克150BS礦物基礎(chǔ)油、35克175BS礦物基礎(chǔ)油和115克500SN礦物基礎(chǔ)油加入反應(yīng)容器中，攪拌升溫到80-85°C，加入11克十二羥基硬脂酸攪拌溶解，再攪拌升溫到 90-950C，加入4克癸二酸，攪拌10 20分鐘，升溫再加入5克氫氧化鋰溶液，在100_105°C 保溫?cái)嚢璺磻?yīng)I小時(shí)。將390克硼酸溶液加入反應(yīng)容器中，攪拌10 20分鐘，攪拌恒溫在 115-120°C范圍，慢慢加入130克氫氧化鉀，持續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)90分鐘。繼續(xù)升溫?cái)嚢瑁?3小時(shí)范圍內(nèi)升溫到180-190°C，加入剩余115克150BS礦物基礎(chǔ)油和115克500SN礦物基礎(chǔ)油，攪拌30分鐘，再冷卻降溫到130°C以下。最后通過膠體磨均化而成潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品。分析數(shù)據(jù)見表I.
實(shí)施例5
將100克150BS礦物基礎(chǔ)油和130克500SN礦物基礎(chǔ)油加入反應(yīng)容器中，攪拌升溫到80-85°C，加入11. 5克十二羥基硬脂酸攪拌溶解，再攪拌升溫到90-95°C，加入5克壬二酸，攪拌10 20分鐘，升溫再加入4克氫氧化鋰溶液，在100-105°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)I小時(shí)。 將360克硼酸溶液加入反應(yīng)容器中，攪拌10 20分鐘，攪拌恒溫在115-120°C范圍，慢慢加入120克氫氧化鉀，持續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)90分鐘。繼續(xù)升溫?cái)嚢?，?小時(shí)范圍內(nèi)升溫到 180-190°C，加入剩余100克150BS礦物基礎(chǔ)油和130克500SN礦物基礎(chǔ)油，攪拌30分鐘， 再冷卻降溫到130°C以下。最后通過膠體磨均化而成潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品。分析數(shù)據(jù)見表I.
實(shí)施例6
將160克150BS礦物基礎(chǔ)油和70克500SN礦物基礎(chǔ)油加入反應(yīng)容器中，攪拌升溫到80-85°C，加入8克十二羥基硬脂酸和3. 5克硬脂酸攪拌溶解，再攪拌升溫到90_95°C，加 A 3克壬二酸，攪拌10 20分鐘，升溫再加入5克氫氧化鋰溶液，在100-105°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)75分鐘。將390克硼酸溶液加入反應(yīng)容器中，攪拌10 20分鐘，攪拌恒溫在115-120°C 范圍，慢慢加入130克氫氧化鉀，持續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)75分鐘。繼續(xù)升溫?cái)嚢瑁?. 5小時(shí)范圍內(nèi)升溫到180-190°C，加入剩余115克150BS礦物基礎(chǔ)油和115克500SN礦物基礎(chǔ)油，攪拌30分鐘，再冷卻降溫到130°C以下。最后通過膠體磨均化而成潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品。分析數(shù)據(jù)見表I.
表I
^施例項(xiàng)目I23456參考實(shí)驗(yàn)方法四球試驗(yàn)ro值N4067392039883920392039883087GB/T3142四球試驗(yàn)PD值N> 78407840> 7840> 78407840> 78406076GB/T3142磨斑直徑/mm0. 4丄0. 450. 430.430. 450. 420. 46GB/T3142硼酸鉀含量％545253. 553. 5525446稱重法
最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)例僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明的技術(shù)方案并不限于上述實(shí)例，還可以有許多變形，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求
1.一種潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽，其特征是其原料的重量配比如下礦物基礎(chǔ)油 40 50%，合成硼酸鉀50 55%，復(fù)合皂化懸浮化合物I 5%，其中合成硼酸鉀為含量 99. 5%以上硼酸和含量56%以上氫氧化鉀經(jīng)酸堿中合反應(yīng)合成，兩組分含量的重量百分比是硼酸70 80%，氫氧化鉀20 30%;復(fù)合皂化懸浮化合物為長(zhǎng)碳鏈脂肪酸和堿金屬氫氧化物先皂化后再與短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸復(fù)合形成，其中長(zhǎng)碳鏈脂肪酸、短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸、堿金屬氫氧化物的重量百分比是7 10 I 4 2 4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽，其特征是其原料的重量配比如下礦物基礎(chǔ)油46 %，合成硼酸鉀52 %，復(fù)合皂化懸浮化合物2 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽，其特征是所述的礦物基礎(chǔ)油為聞壓加氧系列光売油和環(huán)燒基系列低粘度油的混合物，聞壓加氧系列光売油與環(huán)燒基系列低粘度油混合的質(zhì)量比為1-4 4-1。
4.根據(jù)權(quán)利要求5所述的潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽，其特征是所述的長(zhǎng)碳鏈脂肪酸是十二羥基硬脂酸、硬脂酸或棕櫚酸的一種或任意兩種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽，其特征是所述的短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸是癸二酸、壬二酸、醋酸、硼酸或苯甲酸的一種或任意兩種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽，其特征是所述的堿金屬氫氧化物是氫氧化鈣或氫氧化鋰一種或兩種的混合物。
7.一種制備如權(quán)利要求I所述的潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽的方法，其特征是步驟如下1)首先將1/2的礦物基礎(chǔ)油加入反應(yīng)釜中，攪拌升溫到70-90°C，加入長(zhǎng)碳鏈脂肪酸攪拌溶解，再攪拌升溫到90-100°C，加入短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸溶液，攪拌10 20分鐘，升溫再加入金屬氫氧化物溶液，在90-110°C保溫?cái)嚢璺磻?yīng)I 2小時(shí)。2)其次將硼酸溶液加入反應(yīng)釜中，攪拌10 20分鐘，攪拌恒溫在100-120°C范圍，慢慢加入氫氧化鉀，持續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)I 2小時(shí)。3)繼續(xù)升溫?cái)嚢?，? 4小時(shí)范圍內(nèi)升溫到180-190°C，加入剩余1/2礦物基礎(chǔ)油， 攪拌20 50分鐘，再冷卻降溫到130°C以下；4)最后通過高壓均質(zhì)機(jī)均化而成潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種潤(rùn)滑添加劑超細(xì)復(fù)合硼酸鹽及制備方法，其原料的重量配比如下礦物基礎(chǔ)油40～50%，合成硼酸鉀50～55%，復(fù)合皂化懸浮化合物1～5%，其中合成硼酸鉀為含量99.5%以上硼酸和含量56%以上氫氧化鉀經(jīng)酸堿中合反應(yīng)合成；復(fù)合皂化懸浮化合物為長(zhǎng)碳鏈脂肪酸和堿金屬氫氧化物先皂化后再與短鏈有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸復(fù)合形成。本發(fā)明有益的效果該方法不僅可有效解決傳統(tǒng)工藝制備方法操作困難、脫水時(shí)間長(zhǎng)、硼酸鹽容易沉降很難獲得粒度較小分散體系的缺陷，而且可解決由于加入表明活性劑形成硼酸鹽分散體系破乳化抗水不好穩(wěn)定性差的弊端。同時(shí)，本發(fā)明超細(xì)復(fù)合硼酸鹽制備方法制備的硼酸鹽還極大提高了產(chǎn)品的極壓抗磨性和長(zhǎng)期潤(rùn)滑性能。
文檔編號(hào)C10N30/06GK102533395SQ201110444028
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者周宏光, 趙志強(qiáng) 申請(qǐng)人:杭州新港石油化工有限公司