專利名稱：一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潤滑脂，本發(fā)明還涉及該潤滑脂的制備方法。
背景技術(shù)：
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，大約有80%以上的滾動(dòng)軸承和20%的滑動(dòng)軸承使用潤滑脂潤滑。研究和選用好的添加劑是提升潤滑脂品質(zhì)的有效途徑之一，傳統(tǒng)的添加劑是通過物理或化學(xué)吸附，以及化學(xué)反應(yīng)改善潤滑脂的潤滑性能，卻不能做到使摩擦副無磨損或?qū)δΣ粮睋p傷的修復(fù)。隨著科技發(fā)展，人們提出了自修復(fù)潤滑添加劑的設(shè)想，所謂表面自修復(fù)是指在摩擦過程中，利用摩擦產(chǎn)生的機(jī)械摩擦作用和(或)摩擦化學(xué)作用，在摩擦副與潤滑材料之間產(chǎn)生能量和物質(zhì)交換，在摩擦表面形成保護(hù)膜，補(bǔ)償摩擦副的磨損，形成磨損自修復(fù)效應(yīng)。復(fù)合鈦基潤滑脂是一種新型高端潤滑脂，具有廣闊的發(fā)展前景。目前的研究主要集中在制備工藝，環(huán)境友好性能，以及加入微納米顆粒添加劑單純改善其摩擦磨損性能方面，沒有考慮自修復(fù)性能。中國專利CN200410036957.8中其稠化劑采用磺酸鈣與聚脲復(fù)合，其氧化和承載性能不能同時(shí)保證，并且沒有考慮極壓耐磨添加劑與磨損自修復(fù)添加劑的合理匹配，存在單一性能突出而整體性能不足的問題。中國專利CN200510120518.X發(fā)明了一種復(fù)合多皂基自修復(fù)軸承潤滑脂及制備方法，該潤滑脂包含基礎(chǔ)液、復(fù)合磺酸鈣稠化劑、復(fù)合鈣-鋰稠化劑、抗氧抗腐蝕添加劑、金屬鈍化劑、二硫化鎢極壓添加劑、耐磨添加齊U、自修復(fù)添加劑、結(jié)構(gòu)改進(jìn)劑混合而成，該發(fā)明未使用復(fù)合鈦皂稠化劑，其不足之處是潤滑脂組成成分過多，可能會(huì)互相影響，在決定潤滑脂最終極壓耐磨性能和磨損自修復(fù)功能添加劑的合理配伍問題上有一定的難度，如果配伍問題選擇不合理，將導(dǎo)致整個(gè)潤滑脂綜合性能有所降低。中國專利CN1740290A公開了一種減振降噪自修復(fù)合納米材料，它由納米金屬粉和天然礦石粉為主要原料，輔加多種輔助原料，采用一定工藝步驟制成的可用于潤滑油(脂)潤滑或超聲介質(zhì) 中加入的高性能自修復(fù)納米材料。然而，這種自修復(fù)納米材料是由多組分構(gòu)成的一種混合材料，而且需經(jīng)特殊工藝組配。在使用中，在決定填充物獲得綜合性能好的添加劑配比上有很大難度，因組分過多，如果選配不合理，將導(dǎo)致被填充物綜合性能有所降低，達(dá)不到預(yù)期。此外，該自修復(fù)專利中未使用微、納米級(jí)碳酸鈣和蛇紋石組合，也未考慮油溶性添加劑與固體顆粒組合。中國專利CN200710156258.0發(fā)明了一種自修復(fù)脲基潤滑脂，該發(fā)明選用聚脲稠化劑而未使用復(fù)合鈦基稠化劑，所用自修復(fù)潤滑材料為納米銅粉、納米金剛石粉、納米二氧化硅粉、納米二氧化鈦粉和納米聚四氟乙烯粉的一種或二種的復(fù)合，未使用蛇紋石粉、碳酸鈣粉和石墨粉。該潤滑脂對(duì)磨損自修復(fù)效果一般，有待改進(jìn)。美國專利US5589443和US5668092中都涉及復(fù)合鈣基潤滑脂或磺酸鈣皂，與國內(nèi)專利類似，采用磺酸鈣皂、復(fù)合鈣皂或二者的混合皂型，而沒有采用復(fù)合鈦皂，且美國專利US5589443和US5668092中都采用二硫化鑰作為固體極壓添加劑，沒有對(duì)磨損面進(jìn)行修復(fù)的作用。此夕卜，中國專利CN200610089029.7和CN101307269A分別公開了復(fù)合鈦基潤滑脂的制備方法，中國專利CN101058762A公開了一種環(huán)境友好復(fù)合鈦基潤滑脂及其制備方法，這些專利所述的復(fù)合鈦基潤滑脂均不具有自修復(fù)功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂及其制備方法，該潤滑脂不僅具備良好的抗氧化能力和承載能力，而且對(duì)磨損零件表面進(jìn)行修復(fù)，可以有效延長摩擦零部件的使用壽命。所述潤滑脂由基礎(chǔ)油、復(fù)合鈦皂稠化劑、抗氧化添加劑、極壓抗磨劑、減摩添加劑和自修復(fù)潤滑材料混合煉制而成，各組分含量的重量百分比為:基礎(chǔ)油70-85%，復(fù)合鈦皂稠化劑8-20%，抗氧化添加劑0.05-3%,極壓抗磨劑1-3%，減摩添加劑1-3%，自修復(fù)潤滑材料1-10%，復(fù)合鈦皂稠化劑由高分子酸、低分子酸和鈦酸四異丙酯組成。按上述方案，所述的基礎(chǔ)油是40°C時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度50-150mm2/s，粘度指數(shù)為50-150的精煉制石蠟基礦物油和環(huán)烷基礦物油中的一種，優(yōu)先選用400SN，500SN，650SN和150BS，或合成酯與精煉制礦物油復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為1:1-1:4，合成酯優(yōu)先選用合成多烴基酯、磷酸酯中的一種，或合成油和精煉制礦物油復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為1:1-1:4，合成油優(yōu)先選用聚a烯烴，合成氟化聚醚，甲苯基硅油中的一種。選用合成酯與礦物油可以改善復(fù)合鈦基潤滑脂的環(huán)境友好性能，而選用合成油可以改善復(fù)合鈦基潤滑脂的熱穩(wěn)定性。按上述方案所述的復(fù)合鈦皂稠化劑由高分子酸、低分子酸和鈦酸四異丙酯組成，其中高分子酸優(yōu)先選用硬脂酸和12羥基硬脂酸中的一種，低分子酸優(yōu)先選用苯甲酸和苯二甲酸中的一種，復(fù)合質(zhì)量比為高分子酸:低分子酸:鈦酸四異丙酯為1: 1:1-1:1: 5。按上述方案所述的抗氧化添加劑可以選擇胺型或酚型，優(yōu)先選用二烷基苯基胺，或2，6 二叔丁基對(duì)甲酚。按上述方案所述 的極壓抗磨劑為二烷基二硫代磷酸鋅或二烷基二硫代磷酸鑰中的一種或二種復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為1:1。按上述方案所述的減摩添加劑為鱗片狀石墨或二硫化鑰中的一種或二種復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為2:1。按上述方案所述的自修復(fù)潤滑材料粒徑為5-10 的微米碳酸鈣，粒徑為60-90nm的納米碳酸鈣，粒徑為5_10 u m的蛇紋石粉中的一種或二種的復(fù)合?？梢允俏⒚滋妓徕}和蛇紋石粉復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為1:1-1: 5，可以是納米碳酸鈣和蛇紋石粉的復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為1:1-1:10。一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂的制備方法，其步驟為:將1/2-1/3的基礎(chǔ)油與高分子酸混合并攪拌，升溫至不低于80-9(TC，然后加入鈦酸四異丙酯，再加入低分子酸，并保溫?cái)嚢?，再加入蒸餾水，繼續(xù)將反應(yīng)溫度升至120-150°C，再加入剩余基礎(chǔ)油，繼續(xù)升溫至200-2200C，并保溫?cái)嚢?待反應(yīng)成脂后,加入自修復(fù)潤滑材料,并攪拌，降溫至60-100°C，再加入抗氧化劑、極壓抗磨劑和減摩劑，經(jīng)研磨，均化，脫氣，即得自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂。本發(fā)明的特點(diǎn)在于:I)采用復(fù)合鈦皂作為稠化劑，它不同于普通的皂基稠化劑，所用金屬化合物是有機(jī)金屬化合物，而不是普通無機(jī)金屬鹽或堿金屬化合物，所得復(fù)合鈦皂皂纖維呈現(xiàn)特細(xì)纖維團(tuán)或片狀結(jié)構(gòu)，是一種大分子聚合物質(zhì)，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐熱性好的突出優(yōu)點(diǎn)，是高端潤滑脂理想稠化劑。2)采用了二烷基二硫代磷酸鋅或二烷基二硫代磷酸鑰這些油溶性極壓抗磨劑和鱗片狀石墨或二硫化鑰固體顆粒減摩劑復(fù)合，具有協(xié)同改善復(fù)合鈦基潤滑脂的減摩抗極壓能力。3)采用微米和納米碳酸鈣與蛇紋石粉復(fù)合作為自修復(fù)潤滑材料，碳酸鈣的加入不僅可以改善復(fù)合鈦基潤滑脂的減摩和抗磨能力，而且有助于復(fù)合鈦皂在磨損表面形成防護(hù)膜，特別是碳酸鈣可以促進(jìn)蛇紋石粉在磨損表面快速生成自修復(fù)保護(hù)膜，克服單一蛇紋石粉生成自修復(fù)保護(hù)膜較慢的不足。本發(fā)明的有益效果在于:I)本發(fā)明采用復(fù)合鈦皂作為稠化劑，皂纖維是一種大分子聚合物質(zhì)，潤滑脂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐熱性好，突出優(yōu)點(diǎn)是滴點(diǎn)高，不低于300°C，抗水淋性能強(qiáng)，膠體安定性好。2)本發(fā)明采用油溶性極壓抗磨劑和固體顆粒減摩劑復(fù)合，可以發(fā)揮兩種添加劑的各自優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)生協(xié)同作用，使得本發(fā)明潤滑脂具有較好的減摩效果和較好的承載能力。3)本發(fā)明采用固體顆粒碳酸鈣和蛇紋石粉體復(fù)合作為自修復(fù)潤滑材料，利用碳酸鈣的催化作用可以促進(jìn)蛇紋石對(duì)摩擦面的磨損進(jìn)行快速修復(fù)，在磨損修復(fù)膜未產(chǎn)生之前，碳酸鈣可以提高潤滑脂的耐·磨性能。總之，本發(fā)明所述的潤滑脂，是一種復(fù)合鈦皂基潤滑脂，不僅具備傳統(tǒng)潤滑脂的一些優(yōu)良性能，特別對(duì)于磨損表面具有好的自修復(fù)功能，在使用中，可以提高設(shè)備摩擦副零件的利用率和使用壽命。


圖1是實(shí)施例2樣品摩擦系數(shù)隨時(shí)間變化的曲線示意圖。圖2是實(shí)施例2樣品磨痕寬度隨時(shí)間變化的曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例中，一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂由下列成分組成:占潤滑脂重量70%的精煉制、粘度指數(shù)為96石蠟基礦物油為基礎(chǔ)油；占潤滑脂重量14.5%的復(fù)合鈦皂稠化劑，該稠化劑由質(zhì)量比為1:1:1的苯甲酸:硬脂酸:鈦酸四異丙酯的皂化反應(yīng)物組成；占潤滑脂重量5%的極壓抗磨劑和減摩劑，其中極壓抗磨劑和減摩劑分別為二烷基二硫代磷酸鋅和鱗片狀石墨，質(zhì)量比為1:1 ;占潤滑脂重量9%的自修復(fù)潤滑材料，該自修復(fù)潤滑材料由蛇紋石粉組成；占潤滑脂重量1.5%的二烷基苯基胺為抗氧化劑。制備方法如下:將1/2-1/3基礎(chǔ)油與高分子酸混合，并攪拌，升溫至不低于80-900C，然后加入鈦酸四異丙酯，再加入低分子酸，并保溫?cái)嚢?，再加入蒸餾水，繼續(xù)將反應(yīng)溫度升至120-150°C，再加入剩余基礎(chǔ)油，繼續(xù)升溫至200-220°C，并保溫?cái)嚢?，待反?yīng)成脂后，加入自修復(fù)潤滑材料，并攪拌，降溫至60-10(TC，再加入其他添加劑，如極壓抗磨劑、減摩劑和抗氧化劑，經(jīng)研磨，均化，脫氣，即得自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂。本實(shí)施方式得到的潤滑脂性能見附表I所示。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂由下列成分組成:占潤滑脂重量80%的精煉制、粘度指數(shù)為100的石蠟基礦物油和合成多烴基酯合成酯混合的基礎(chǔ)油，混合質(zhì)量比為礦物油:合成酯為2:1 ;占潤滑脂重量10%的復(fù)合鈦皂稠化劑，該稠化劑由質(zhì)量比為1:1:2的苯二甲酸:12羥基硬脂酸:鈦酸四異丙酯的皂化反應(yīng)物組成；占潤滑脂重量3%的極壓抗磨劑和減摩劑，其中極壓抗磨劑和減摩劑分別為二烷基二硫代磷酸鑰和鱗片狀石墨，質(zhì)量比為1:2 ;占潤滑脂重量6%的自修復(fù)潤滑材料，該自修復(fù)潤滑材料由蛇紋石粉和微米碳酸鈣按質(zhì)量比3:1混合構(gòu)成；占潤滑脂重量1%的苯基-a -萘胺為抗氧化劑。本實(shí)施方式潤滑脂制備方法與實(shí)施方式一相同。本實(shí)施方式得到的潤滑脂性能見表I。附圖1和附圖2分別顯示了實(shí)施例2的樣品長達(dá)200小時(shí)的摩擦磨損自修復(fù)性能的測(cè)試結(jié)果。該測(cè)試結(jié)果是利用M-200磨損試驗(yàn)機(jī)，在正壓力500N，轉(zhuǎn)速200r/min，連續(xù)涂油潤滑條件下，使用調(diào)質(zhì)處理的45鋼環(huán)和45鋼塊組成的摩擦副運(yùn)行了 0-30小時(shí)的摩擦系數(shù)和從30小時(shí)運(yùn)行到200小時(shí)的磨損自修復(fù)效果。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)施例2所得樣品具有明顯的自修復(fù)磨損功能。實(shí)施例3在本實(shí)施例中，一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂由下列成分組成:占潤滑脂重量85%的精煉制、粘度指數(shù)為120石蠟基礦物油和聚a烯烴合成油混合的基礎(chǔ)油，混合質(zhì)量比為礦物油:合成油為3:1 ;占潤滑脂重量11%的復(fù)合鈦皂稠化劑，該稠化劑由質(zhì)量比為1:1:3的苯甲酸:12羥基硬脂酸:鈦酸四異丙酯的皂化反應(yīng)物組成；占潤滑脂重量1%的極壓抗磨劑和減摩劑，其中極壓抗磨劑和減摩劑分別為二烷基二硫代磷酸鑰和微米二硫化鑰粉，質(zhì)量比為1:3 ;占潤滑脂重量2.5%的自修復(fù)潤滑材料，該自修復(fù)潤滑材料由蛇紋石粉和納米碳酸鈣按質(zhì)量比4:1混合構(gòu)成；占潤滑脂重量0.5%的2，6 二叔丁基對(duì)甲酚為抗氧化劑。本實(shí)施方式潤滑脂制備方法與實(shí)施方式一相同。本實(shí)施方式得到的潤滑脂性能見表I。本發(fā)明上述3 個(gè)實(shí)施例所得到的潤滑脂樣品的測(cè)試結(jié)果如表I所示。表I中摩擦系數(shù)和磨斑直徑是利用四球試驗(yàn)機(jī)在正壓力392N,轉(zhuǎn)速1450r/min,摩擦60min條件下的測(cè)
試結(jié)果。表I樣品理化性能和摩擦磨損性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于所述潤滑脂由基礎(chǔ)油、復(fù)合鈦皂稠化劑、抗氧化添加劑、極壓抗磨劑、減摩添加劑和自修復(fù)潤滑材料混合煉制而成，各組分含量的重量百分比為:基礎(chǔ)油70-85%，復(fù)合鈦皂稠化劑8-20%，抗氧化添加劑0.05-3%,極壓抗磨劑1-3%，減摩添加劑1-3%，自修復(fù)潤滑材料1_10%，復(fù)合鈦皂稠化劑由高分子酸、低分子酸和鈦酸四異丙酯組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于基礎(chǔ)油為合成酯、礦物油、合成油中的一種或二種的復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為1:1-1:4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于合成酯為合成多烴基酯，磷酸酯中的一種或二種復(fù)合，礦物油為40°C時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度50-150mm2/s，粘度指數(shù)為50-150的精煉制石蠟基或環(huán)烷基礦物油中的一種，合成油為聚a烯烴，合成氟化聚醚，甲苯基娃油中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于復(fù)合鈦皂稠化劑為高分子酸:低分子酸:鈦酸四異丙酯混合質(zhì)量比為1:1:1-1:1:5,經(jīng)酯化和皂化反應(yīng)生成的稠化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于高分子酸為硬脂酸，12羥基硬脂酸中的一種，低分子酸為苯甲酸，苯二甲酸中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于抗氧化添加劑選用二烷基苯基胺，或2，6 二叔丁基對(duì)甲酚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于極壓抗磨劑為二烷基二硫代磷酸鋅和二烷基二硫代磷酸鑰中的一種或二種復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為1:1 ;減摩劑為鱗片狀石墨和二硫化鑰中的一種或二種復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比為2:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于自修復(fù)潤滑材料為粒徑為2.5-3.5um的微米碳酸鈣、粒徑為60_90nm的納米碳酸鈣或粒徑為5_10 u m的蛇紋石粉中的一種或二種的復(fù)合，其中微米碳酸鈣和蛇紋石粉體復(fù)合質(zhì)量比為1:1-1: 5，納米碳酸鈣和蛇紋石粉體復(fù)合質(zhì)量比為1:1-1:10。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂，其特征在于蛇紋石粉體為質(zhì)量比10:1-20:1的天然蛇紋石研磨粉和球形微米石墨粉的復(fù)合物，或質(zhì)量比10:1-20:1的羥基硅酸鹽和球形微米石墨粉的復(fù)合物，其中羥基硅酸鹽選用羥基硅酸鎂或羥基硅酸鋁復(fù)合物中的一種。
10.權(quán)利要求1所述一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂的制備方法，其特征在于它包括下述步驟:將1/2-1/3的基礎(chǔ)油與高分子酸混合并攪拌，升溫至不低于80-90°C，然后加入鈦酸四異丙酯，再加入低 分子酸，并保溫?cái)嚢?，再加入蒸餾水，繼續(xù)將反應(yīng)溫度升至120-150°C，再加入剩余基礎(chǔ)油，繼續(xù)升溫至200-22(TC，并保溫?cái)嚢?，待反?yīng)成脂后，加入自修復(fù)潤滑材料，并攪拌，降溫至60-10(TC，再加入抗氧化劑、極壓抗磨劑和減摩劑，經(jīng)研磨，均化，脫氣，即得自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂。
全文摘要
一種自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂及其制備方法，涉及一種潤滑脂及該潤滑脂的制備方法。潤滑脂不僅具備良好的抗氧化能力和承載能力，而且對(duì)磨損零件表面進(jìn)行修復(fù)，延長摩擦零部件的使用壽命。所述潤滑脂由基礎(chǔ)油、復(fù)合鈦皂稠化劑、抗氧化添加劑、極壓抗磨劑、減摩添加劑和自修復(fù)潤滑材料混合煉制而成，制備步驟為將基礎(chǔ)油與高分子酸混合并攪拌，升溫至80-90℃，加入鈦酸四異丙酯和低分子酸，保溫?cái)嚢瑁磻?yīng)溫度升至120-150℃，再加入剩余基礎(chǔ)油，繼續(xù)升溫至200-220℃攪拌，成脂后加入自修復(fù)潤滑材料，并攪拌，再加入其他添加劑，經(jīng)研磨，均化，脫氣，即得自修復(fù)復(fù)合鈦基潤滑脂。適用于汽車工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、飛機(jī)工業(yè)。
文檔編號(hào)C10M177/00GK103160369SQ201310108139
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者曲建俊, 尹繼輝, 喬延濤 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)