改性纳米碳酸钙的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种改性纳米碳酸钙的制备方法及其应用，属于改性碳酸钙制备技术领域。所述改性纳米碳酸钙的合成包括以下步骤：将碳酸钙晶须放入105℃真空烘箱中干燥2h，使其水分在0.3～0.6％；使用丙酮溶剂稀释大分子改性剂ABM，混合均匀得到混合溶剂；将干燥后的碳酸钙晶须放入三辊连续改性机中，在中速搅拌下缓慢加入混合溶剂，搅拌30min后即得到改性纳米碳酸钙。该改性纳米碳酸钙能在填料表面引入性能稳定的碳氧键，在高温热老化过程中可通过牺牲分子中的碳氧链，将其添加到润滑脂中能保护润滑脂中其他化学键，从而减缓润滑脂体系的老化速度，提耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】
改性纳米碳酸钙的制备方法及其应用
本专利技术涉及改性碳酸钙制备
，特别是涉及一种改性纳米碳酸钙的制备方法及其应用。
技术介绍
纳米碳酸钙作为一种性能稳定、易加工的新型功能性无机材料而被广泛运用。在润滑剂领域，改性后的纳米碳酸钙作为润滑脂的添加剂具有良好的清洁作用、耐低温腐蚀、抗磨减摩等优势。润滑脂作为润滑剂中一个独立的工业部分，因其优良的抗水性能、胶体稳定性、抗磨性能及宽的工作温度范围等特点而被广泛应用于工业机械、农业机械、交通运输行业、电子信息行业等领域。润滑脂主要由稠化剂稠化基础油并加入添加剂而制得，根据其所使用的稠化剂种类可以将其分为金属皂基润滑脂、有机润滑脂、烃基润滑脂及无机润滑脂，而在金属皂基润滑脂中以复合磺酸钙基润滑脂的使用最为广泛。复合磺酸钙基润滑脂集复合锂基润滑脂、复合铝基润滑脂和复合钙基润滑脂的性能优势于一体，表现出优异的极压、抗磨、高低温性及安定性能而被称为新一代润滑脂。但其也存在着：随放置时间的延长会出现硬化和老化现象及在高温下稠度变化明显，某些高温润滑部位出现甩油现象等缺陷。这些缺陷限制着复合磺酸钙基润滑脂的发展。专利CN101993767A公开了一种含碳酸钙的复合磺酸钙润滑脂及其生产方法，该方法以高碱值合成磺酸钙、基础油、硼酸、C12～C22饱和硬脂酸为基础成分，再将粒径5～300nm的纳米碳酸钙加入磺酸钙润滑脂中，从而得到新型的复合磺酸钙基润滑脂。采用该方法生产的润滑脂其极压抗磨性能及胶体稳定性都得以提高，但并未能改善润滑脂的耐高温及防硬化问题。专利CN102703185A公开一种复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法，该方法的特点在于稠化过程中加入芳胺类抗氧化剂，这样的操作不仅能降低成本还能提高产品的抗水性、耐热性、润滑性及减少产品在高温下的流失量。专利CN106497641A公开一种改性复合磺酸钙基润滑脂组合物及制备方法，该方法的通过改进制备过程中所需的转化剂、复合剂的种类和含量，来改善润滑脂的机械安定性能及减少润滑脂在存放过程中的稠度变化，从而达到减少在高温下的流失量，但表面硬化问题依然无改善。综上所述，目前同时具备耐老化硬化和耐高温的复合磺酸钙基润滑脂少有报道，而具备上述的性能是复合磺酸钙基润滑脂持续发展所需解决的难题，故寻求一种同时具备上述两性能的复合磺酸钙润滑脂及其制备方法是有必要的。本专利技术采用相关纳米材料的制备技术，提供一种含纳米碳酸钙的复合磺酸钙润滑脂的制备方法与配方，达到改善润滑脂性能的要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种改性纳米碳酸钙的制备方法及其应用，以解决上述现有技术存在的复合磺酸钙基润滑脂不能同时具备耐老化硬化和耐高温等性能的技术问题。为此，本专利技术提出以下方案：一种改性纳米碳酸钙的制备方法，所述改性纳米碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙晶须100份、大分子改性剂ABM0.5～1份、溶剂10～20份。优选地，所述改性纳米碳酸钙以重量份为单位包括以下原料：碳酸钙晶须100份、大分子改性剂ABM0.7份、溶剂16份。优选地，所述碳酸钙晶须的粒径为20～60nm。优选地，所述溶剂为丙酮。优选地，所述的改性纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：S1：将碳酸钙晶须放入105℃真空烘箱中干燥2h后待用，使其水分在0.3～0.6％；S2：使用丙酮溶剂稀释大分子改性剂ABM，混合均匀，得到混合溶剂；S3：将干燥后的碳酸钙晶须放入三辊连续改性机中，在中速搅拌下缓慢加入步骤S2所得的混合溶剂，搅拌30min后即得到改性纳米碳酸钙。优选地，所述的大分子改性剂ABM，以摩尔份数为单位，包括以下原料：优选地，所述的大分子改性剂ABM，以摩尔份数为单位，包括以下原料：优选地，所述的大分子改性剂ABM的制备方法及合成反应式如下：①合成步骤：在四口烧瓶加入乙酸乙酯，在氮气保护下将水浴升温至55℃并以800r/min持续搅拌；向乙酸乙酯中按顺序加入丙烯基苯基醚、甲基丙烯酸正丁酯、顺丁烯二酸酐及偶氮二异丁腈、十二硫醇，搅拌30min后升温至65℃，再持续搅拌2.5h得到粘稠物体系；将粘稠物放入正己烷溶液中进行洗涤，反复洗涤3～4次后干燥，得到大分子改性剂ABM；②大分子改性剂ABM合成反应式：其中x、y、z均为整数，x大于0小于等于4，y大于2小于等于10，z大于0小于等于6；命名ABM-1，其中取x＝2、y＝6，z＝2；命名ABM-2，其中取x＝4、y＝6，z＝2；命名ABM-3，其中取x＝2、y＝6，z＝5。优选地，所述含碳酸钙高性能复合磺酸钙基润滑脂以重量份为单位包括以下原料：高碱值磺酸钙100份、基础油120～170份、烷基苯磺酸1～1.5份、脂肪酸0.5～2份、醋酸1～10份、水5～15份、改性纳米碳酸钙15～25份。优选地，所述含碳酸钙高性能复合磺酸钙基润滑脂制备方法，包括以下步骤：S1：在室温下，将高碱值磺酸钙及一部分基础油放入反应釜内搅拌混合，加热升温至75～100℃，在升温过程中持续搅拌得到混料A；S2：向混料A按比例依次加入烷基苯磺酸、脂肪酸、水，搅拌均匀后迅速加入醋酸；保持95℃持续搅拌1.5h，得到粘稠混料B；S3：向粘稠混料B加入改性纳米碳酸钙，保持95℃持续搅拌15min，然后升温至180℃持续搅拌20min，进行脱水反应，脱水后加入余下的另一部分基础油降温至100℃，经研磨均化后得到复合磺酸钙基润滑脂产品。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：1.本专利技术提供一种含碳酸钙高性能复合磺酸钙基润滑脂，以大分子改性剂ABM改性的纳米碳酸钙作为添加剂制备复合磺酸钙基润滑脂，该大分子改性剂比常用的小分子改性剂具有更长的分子链及更多的不同官能团，能实现对纳米碳酸钙界面结构的控制和优化；且其分子中的顺丁烯二酸酐链段含有的酸酐基团可以与碳酸钙表面的活性基团形成有效的化学连接，使得改性剂锚固在碳酸钙上，丙烯基苯基醚链段中的活性环氧基团可以跟润滑脂中的其他基料形成良性相容，甲基丙烯酸正丁酯链段可以用来调节体系的模量。故该大分子改性剂能赋予改性纳米碳酸钙优异分散性能。2.使用该大分子改性后的纳米碳酸钙，在填料表面引入性能稳定的碳氧键，在高温热老化过程中可通过牺牲分子中的碳氧链而保护润滑脂中其他化学键，从而减缓体系的老化速度，提耐高温性能。3.由表1实验数据可以看出本专利技术提供的一种含纳米碳酸钙高性能复合磺酸钙基润滑脂的制备方法制得的润滑脂，能赋予润滑脂更优异的抗硬化及耐高温性能。其中实施例3为最优实施例，实施例3所得的润滑脂和对比例1、2的对比发现，实施例的综合性能和均有所提高，说明大分子改性剂ABM改性的纳米碳酸钙对润滑脂性能的提升有着很大的帮助。实施例3和对比例3、4现有技术所得的润滑脂进行对比，实施例的高温寿命比对比例最优值分别提高了19.77％和17.11％，其表面硬化值比对比例最优值分别提高了55.56％和42.85％，说明在使用本专利技术制备方法和添加改性纳米碳酸钙的情况下，润滑脂各方面的性能均有不同程度的提升，更是同时解决了抗硬化老化和耐高温性的技术问题。4.根据表2实验数据可知，改性纳米碳酸钙添加量为15～25份时，润滑脂的抗硬化及耐高温性能较好；其中改性纳米CaCO3添加量为20份时，润滑脂的抗硬化及耐高温性能最好。这是因为当润滑脂在高温度和高压力条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙晶须100份、大分子改性剂ABM 0.5～1份、溶剂10～20份。

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙，以重量份为单位，包括以下原料：碳酸钙晶须100份、大分子改性剂ABM0.5～1份、溶剂10～20份。2.根据权利要求1所述的改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙以重量份为单位包括以下原料：碳酸钙晶须100份、大分子改性剂ABM0.7份、溶剂16份。3.根据权利要求1或2所述的改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述碳酸钙晶须的粒径为20～60nm。4.根据权利要求1或2所述的改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述溶剂为丙酮。5.根据权利要求1或2所述的改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将碳酸钙晶须放入105℃真空烘箱中干燥2h后待用，使其水分在0.3～0.6％；S2：使用丙酮溶剂稀释大分子改性剂ABM，混合均匀，得到混合溶剂；S3：将干燥后的碳酸钙晶须放入三辊连续改性机中，在中速搅拌下缓慢加入步骤S2所得的混合溶剂，搅拌30min后即得到改性纳米碳酸钙。6.根据权利要求5所述的改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的大分子改性剂ABM，以摩尔份数为单位，包括以下原料：7.根据权利要求6所述的改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的大分子改性剂ABM，以摩尔份数为单位，包括以下原料：8.根据权利要求6或7所述的改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的大分子改性剂ABM的制备方法及合成反应式如下：①合成步骤：在四口烧瓶加入乙酸乙酯，在氮气保护下将水浴升温至55℃并以800r/min持续搅拌；向乙酸乙酯中按顺序加入丙烯基苯基醚、甲基丙烯酸正丁酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：童张法，覃玲意，周文英，钟玲萍，蒙杨平，陈珍明，苏耀恩，
申请(专利权)人：广西大学，广西碳酸钙产业化工程院有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45