一種復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤滑脂及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及潤滑脂，具體地，涉及一種復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤滑脂及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 高堿值環(huán)烷酸鈣具有較好的清凈分散性，良好的酸中和能力和優(yōu)異的擴散性，可 以被用作潤滑油的清凈劑，廣泛用于內燃機潤滑油的添加劑，其技術發(fā)展主要是使其高堿 化，就是把碳酸鈣用具有表面活性的環(huán)酸鈣來分散到稀釋油里成為一種膠體分散體系。高 堿值環(huán)烷酸鈣多是從原油蒸餾得到的餾分油中提取的酸性組分，經與Ca(OH) 2反應、碳酸化 等1?喊化技術而得，有關制備的相關專利有CN1465560等。
[0003] 利用高堿值磺酸鈣為原料生產潤滑脂，因其具有優(yōu)異的高低溫性能、機械安定性、 膠體安定性、氧化安定性、抗水性、防腐蝕性和防銹抗磨性，自投入市場以來，引起國內外潤 滑脂行業(yè)的廣泛關注，然而，盡管高堿值復合磺酸鈣基潤滑脂具有十分優(yōu)異的綜合性能，但 其生產原料高堿值磺酸鈣的高昂價格和本身復雜的制備工藝導致其沒有被迅速推廣，同 時，隨著人們對環(huán)境保護的要求越來越高，高堿值磺酸鈣生產過程中必經的磺化過程對環(huán) 境的污染也日益受到人們的關注。找到一種性能和高堿值復合磺酸鈣基潤滑脂類似但又可 減輕上述問題的潤滑脂成為人們目前面臨的一大問題。
[0004] 鋯作為一種過渡金屬元素屬于IVB族，位于第5周期。含鋯化合物具有優(yōu)良的潤 滑作用，常被用作潤滑添加劑，如CN101113382和JP1973038444將鋯的氧化物作為潤滑劑 添加劑改善了磨損性；W02007143414和US20060063682介紹了四氟化鋯可作為減磨添加劑 成為潤滑劑的組分之一；US20060254823發(fā)現(xiàn)含有2-乙基己酸鋯鹽的潤滑劑表現(xiàn)出很好的 耐重負荷和抗磨性能；US20050043189發(fā)現(xiàn)氟鋯酸鹽如氟鋯酸鋁可作為氧化抑制劑用在潤 滑劑中；DE102004021812發(fā)現(xiàn)將碳酸鋯、磺酸鋯或磷酸鋯等無機鹽加入到潤滑脂里面可以 提高抗磨損性。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)于高堿值磺酸鈣基潤滑脂，成本低，制備工藝簡 單、環(huán)保的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)，以潤滑脂重量為基準，包括以下組分：10-70重 量％的非牛頓體環(huán)烷酸鈣；1-10重量％的高級脂肪酸的鋯鹽；1-15重量％的芳酸的鋯鹽； 0. 5-30重量％的聚脲化合物；10-80重量％的基礎油；選擇性地還包括1-15重量％的小分 子無機酸和/或低級脂肪酸的鋯鹽，其中，所述高級脂肪酸的鋯鹽是由高級脂肪酸與組分A 反應而成，所述芳酸的鋯鹽是由芳酸與組分A反應而成，所述小分子無機酸和/或低級脂肪 酸的鋯鹽是由小分子無機酸和/或低級脂肪酸與組分A反應而成，所述組分A為鋯的氧化 物、鋯的氫氧化物和烷氧基鋯中的至少一種，所述聚脲化合物是四聚脲化合物。該潤滑脂的 機械安定性、抗水性和粘附性、抗鹽霧性、膠體安定性、極壓抗磨性等性能優(yōu)于高堿值磺酸 鈣基潤滑脂，具有較長的潤滑壽命，且成本低，制備工藝簡單、環(huán)保。
[0007] 因此，為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤 滑脂，以潤滑脂重量為基準，包括以下組分：10-70重量％的非牛頓體環(huán)烷酸鈣；1-10重量％ 的高級脂肪酸的鋯鹽；1-15重量％的芳酸的鋯鹽；0. 5-30重量％的聚脲化合物；10-80重 量％的基礎油；選擇性地還包括1-15重量％的小分子無機酸和/或低級脂肪酸的鋯鹽，其 中，所述高級脂肪酸的鋯鹽是由高級脂肪酸與組分A反應而成，所述芳酸的鋯鹽是由芳酸 與組分A反應而成，所述小分子無機酸和/或低級脂肪酸的鋯鹽是由小分子無機酸和/或 低級脂肪酸與組分A反應而成，所述組分A為鋯的氧化物、鋯的氫氧化物和烷氧基鋯中的至 少一種，所述聚脲化合物是四聚脲化合物。
[0008] 優(yōu)選地，以潤滑脂重量為基準，包括以下組分：20-60重量％的非牛頓體環(huán)烷酸鈣； 2-6重量％的高級脂肪酸的鋯鹽；2-10重量％的芳酸的鋯鹽；1-20重量％的四聚脲化合物； 20-70重量％的基礎油；選擇性地還包括2-10重量％的小分子無機酸和/或低級脂肪酸的 鋯鹽。
[0009] 優(yōu)選地，所述組分A為鋯的氧化物和/或氫氧化物與烷氧基鋯的混合物，以鋯計， 鋯的氧化物和/或氫氧化物與烷氧基鋯的摩爾比為1 :〇. 1-10,更優(yōu)選為1 :〇. 5-5。
[0010] 第二方面，本發(fā)明提供了如上所述的復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤滑脂的制備方 法，該方法包括：將非牛頓體環(huán)烷酸鈣、高級脂肪酸的鋯鹽、芳酸的鋯鹽、四聚脲化合物和部 分基礎油、以及選擇性的小分子無機酸和/或低級脂肪酸的鋯鹽混合均勻，在180-230°C恒 溫煉制，加入余量基礎油，加入必要的添加劑，得到成品。
[0011] 第三方面，本發(fā)明提供了一種復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤滑脂的制備方法，該方 法包括：
[0012] (1)將牛頓體環(huán)烷酸鈣、基礎油和轉化劑混合，升溫待物料變稠；
[0013] (2)在步驟（1)所得產物中加入組分A，加入高級脂肪酸、芳酸以及選擇性的小分 子無機酸和/或低級脂肪酸進行反應，反應后升溫脫水，所述組分A為鋯的氧化物、鋯的氫 氧化物和烷氧基鋯中的至少一種；
[0014] (3)在步驟（2)所得混合物中加入基礎油和二異氰酸酯，然后依次加入二胺和單胺 進行反應；
[0015] (4)將步驟（3)所得混合物升溫到180-230°C恒溫煉制，加入基礎油，加入必要的 添加劑，得到成品。
[0016] 第四方面，本發(fā)明提供了由如上所述的方法制得的復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤滑 脂。
[0017] 本發(fā)明的復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤滑脂，相比復合磺酸鈣基四聚脲潤滑脂，具 有更好的機械安定性、抗水性和粘附性、抗鹽霧性、膠體安定性、極壓抗磨性等性能，具有更 長的潤滑壽命。本發(fā)明的潤滑脂的制備工藝簡單、環(huán)保，成本低，產品質量穩(wěn)定。
[0018] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0019] 圖1為實施例5制備的潤滑脂的紅外譜圖。
【具體實施方式】
[0020] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明提供了一種復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤滑脂，這種潤滑脂采用了石油環(huán)烷 酸鈣和/或合成環(huán)烷酸鈣為原料，同時含有復合鋯稠化劑、異氰酸酯和胺反應產生的四聚 脲化合物。
[0022] 本發(fā)明還提供了上述潤滑脂的制備方法。
[0023] -方面，本發(fā)明提供了一種復合環(huán)烷酸鈣鋯基四聚脲潤滑脂，以潤滑脂重量為基 準，包括以下組分：10-70重量％的非牛頓體環(huán)燒酸|丐；1-10重量％的高級脂肪酸的锫鹽； 1- 15重量％的芳酸的鋯鹽；0. 5-30重量％的聚脲化合物；10-80重量％的基礎油；選擇性地 還包括1-15重量％的小分子無機酸和/或低級脂肪酸的鋯鹽，其中，高級脂肪酸的鋯鹽是 由高級脂肪酸與組分A反應而成，芳酸的鋯鹽是由芳酸與組分A反應而成，小分子無機酸和 /或低級脂肪酸的鋯鹽是由小分子無機酸和/或低級脂肪酸與組分A反應而成，組分A為鋯 的氧化物、鋯的氫氧化物和烷氧基鋯中的至少一種，聚脲化合物是四聚脲化合物。
[0024] 優(yōu)選地，以潤滑脂重量為基準，包括以下組分：20-60重量％的非牛頓體環(huán)烷酸鈣； 2- 6重量％的高級脂肪酸的鋯鹽；2-10重量％的芳酸的鋯鹽；1-20重量％的四聚脲化合物； 20-70重量％的基礎油；選擇性地還包括2-10重量％的小分子無機酸和/或低級脂肪酸的 鋯鹽；更優(yōu)選地，以潤滑脂重量為基準，包括以下組分：30-55重量％的非牛頓體環(huán)烷酸鈣； 2. 2-4. 2重量％的高級脂肪酸的鋯鹽；3-8重量％的芳酸的鋯鹽；2-10重量％的四聚脲化合 物；30-60重量％的基礎油；選擇性地還包括3-8重量％的小分子無機酸和/或低級脂肪酸 的鋯鹽。
[0025] 本發(fā)明中，"選擇性地還包括"是指可以包括也可以不包括，即，小分子無機酸和/ 或低級脂肪酸的鋯鹽是可選組分，本發(fā)明的復合環(huán)烷酸鈣鋯基潤滑脂中可以包括該組分， 也可以不包括該組分。
[0026] 非牛頓體環(huán)烷酸鈣在紅外譜圖873〇1^-886〇1^處出現(xiàn)晶型碳酸鈣特征吸收峰，總 堿值為250mgK0H/g-450mgK0H/g，優(yōu)選為300mgK0H/g-400mgK0H/g。非牛頓體環(huán)烷酸鈣是由 牛頓體環(huán)烷酸鈣通過轉化劑轉化得到。而牛頓體環(huán)烷酸鈣中含有無定型碳酸鈣，在紅外譜 圖Seo cnT1-SescnT1處出現(xiàn)無定型碳酸鈣特征吸收峰。牛頓體環(huán)烷酸鈣是石油環(huán)烷酸鈣和 / 或合成環(huán)烷酸鈣，其總堿值為 250mgK0H/g-450mgK0H/g，優(yōu)選為 300mgK0H/g-400mgK0H/g， 轉化成非牛頓體環(huán)烷酸鈣后，其堿值不變。
[0027] 本發(fā)明中，高級脂肪酸是碳數(shù)為8-20,優(yōu)選10-16的直鏈脂肪酸或羥基脂肪酸，例 如月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、12-羥基硬脂酸、二十烷基羧酸中的至少一種，優(yōu)選為12-羥基 硬脂酸。
[0028] 本發(fā)明中，芳酸是至少有1個羧基與芳環(huán)直接相連的羧酸，芳酸可以是取代的或 未取代的芳酸，其取代基可以是烷基、烯基、炔基、芳基、鹵代或全鹵代的烷基或芳基等中的 至少一種，芳酸的分子量小于等于550。芳酸優(yōu)選為二元芳酸，例如，可以選自未取代的或 C1-C5烷基取代的鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、聯(lián)苯二甲酸、多聯(lián)苯二甲酸中的至 少一種。優(yōu)選為鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、聯(lián)苯二甲酸，以及甲基取代的聯(lián)苯二 甲酸、多聯(lián)苯二甲酸等中的至少一種。
[0029] 本發(fā)明中，小分子無機酸或低級脂肪酸的分子量小于等于150。其中，小分子無機 酸可以選自硼酸、磷酸、硫酸等中的至少一種，優(yōu)選為硼酸和/或磷酸；低級脂肪酸可以選 自乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、丁酸、丁二酸等中的至少一種，優(yōu)選為乙酸。
[0030] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究中意外發(fā)現(xiàn)，當組分A為鋯的氧化物和/或氫氧化物與烷 氧基鋯的混合物時，即鋯的原料為鋯的氧化物和/或氫氧化物與烷氧基鋯的混合物時，可 進一步提高潤滑脂的機械安定性、抗水性和粘附性、膠體安定性和潤滑壽命，因此，組分A 優(yōu)選為鋯的氧化物和/或氫氧化物與烷氧基鋯的混合物，其中，以鋯計，鋯的氧化物和/或 氫氧化物與烷氧基鋯的摩爾比優(yōu)選為1 :〇. 1-10,更優(yōu)選為1 :〇. 2-8,更進一步優(yōu)選為1 : 0. 5-5,在鋯的氧化物和/或氫氧化物與烷氧基鋯