使用延迟添加的非水转化剂制备磺酸钙润滑脂的方法技术

一种制备包含减少量的高碱性磺酸钙、水和至少一种非水转化剂的高碱性磺酸钙润滑脂的方法，其中在相对水的添加的一个或多个延迟期之后添加至少一部分非水转化剂。延迟期可以涉及调节混合物的温度所需的时间段，在将混合物保持在一定温度或温度范围内的期间的时间段，以及其多个和任何组合。与在添加水和非水转化剂之间没有延迟的情况下制备的基本上类似的组合物的润滑脂相比，这些磺酸钙润滑脂具有改善的增稠剂产率和高滴点，特别地当使用劣质高碱性磺酸钙时。

Method for preparation of calcium sulfonate grease with non water conversion agent added in delay

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用延迟添加的非水转化剂制备磺酸钙润滑脂的方法相关申请的引证本申请要求2016年1月7日提交的美国申请序列号14/990,473的优先权，该申请是2012年10月31日提交的美国申请序列号13/664,574和13/664,768的部分继续申请，并且两者均要求2012年10月31日提交的美国临时申请序列号61/553,674的权益。1.
本专利技术涉及通过延迟添加非水转化剂制备的高碱性(overbased，过碱性)磺酸钙润滑脂(grease，润滑油，油脂)和用于制造这种润滑脂的方法，以提供增稠剂产率(thickeneryield)和如通过滴点(droppingpoint)证明的预期高温效用的改进，即使当用于制造润滑脂的油溶性高碱性磺酸钙被认为质量差时。2.
技术介绍
高碱性磺酸钙润滑脂多年来一直是既定的润滑脂类别。制造这种润滑脂的一种已知方法是涉及“促进”和“转化”步骤的两步法。通常，第一步(“促进”)是使作为碱源的化学计量过量的氧化钙(CaO)或氢氧化钙(Ca(OH)2)与烷基苯磺酸、二氧化碳(CO2)和与其他组分反应以产生在其中分散有无定形碳酸钙的油溶性高碱性磺酸钙。这些高碱性油溶性磺酸钙通常透明且明亮，具有牛顿流变性。在某些情况下，它们可能稍微混浊，但这种变化并不妨碍它们用于制备高碱性磺酸钙润滑脂。为了本公开的目的，术语“高碱性油溶性磺酸钙”和“油溶性高碱性磺酸钙”和“高碱性磺酸钙”是指适用于制备磺酸钙润滑脂的任何高碱性磺酸钙。典型地，第二步(“转化”)是向促进步骤的产物添加一种或多种转化剂诸如丙二醇、异丙醇、水、甲酸或乙酸连同合适的基础油(如，矿物油)(如果需要)以保持初始润滑脂不太硬，以将无定形碳酸钙转化为极细分散的结晶碳酸钙。当使用乙酸或其他酸作为转化剂时，通常也使用水和另一种非水转化剂(第三转化剂，如醇)；可替换地，仅添加水(没有第三转化剂)，但然后转化通常在加压容器中发生。由于使用过量的氢氧化钙或氧化钙来实现高碱化，因此少量的残余氧化钙或氢氧化钙也可以作为油溶性高碱性磺酸钙的一部分存在并且将被分散在初始润滑脂结构中。碳酸钙的结晶型优选为方解石。这种极细分散的碳酸钙(也称为胶体分散体)与磺酸钙相互作用以形成润滑脂状稠度。这种通过两步法生产的高碱性磺酸钙润滑脂已被称为“简单磺酸钙润滑脂(simplecalciumsulfonategrease，单一的磺酸钙润滑脂)”，并公开于例如美国专利号3,242,079、3,372,115；3,376,222、3,377,283、和3,492,231。现有技术中也已知通过仔细控制反应将这两个步骤组合成一个步骤。在该一步法中，在二氧化碳和同时充当促进剂(产生通过二氧化碳与过量的氧化钙或氢氧化钙的反应而高碱化的无定形碳酸钙)和转化剂(将无定形碳酸钙转化为极细分散的结晶碳酸钙)二者的试剂的体系的存在下，通过适当的磺酸与氢氧化钙或氧化钙的反应来制备简单磺酸钙润滑脂。因此，在一个步骤中形成润滑脂状稠度，其中高碱性油溶性磺酸钙(两步法中的第一步的产物)实际上从未形成并作为单独的产物被分离。该一步法公开于例如，美国专利号3,661,622、3,671,012、3,746,643、和3,816,310。除了简单磺酸钙润滑脂之外，磺酸钙复合润滑脂在现有技术中也是已知的。通常通过向由两步法或一步法产生的简单磺酸钙润滑脂中添加强的含钙碱如氢氧化钙或氧化钙，并且与高达化学计量当量的复合酸(complexingacid，络合酸)如12-羟基硬脂酸、硼酸、乙酸(其在转化前添加时也可以是转化剂)或磷酸反应来制备这些复合润滑脂。磺酸钙复合润滑脂优于简单润滑脂的报道的优点包括粘性降低、泵送性提高以及高温效用提高。磺酸钙复合润滑脂公开在例如，美国专利号4,560,489、5,126,062、5,308,514、和5,338,467中。许多使用两步法的已知现有技术教导了在加热的同时并且通常在加热之前添加所有转化剂(水和非水转化剂)。然而，一些现有技术参考文献公开了在添加水和添加至少部分的一种或多种非水转化剂之间的时间间隔(尽管总是定义不清或根本没有定义)。例如，美国专利号4,560,489公开了一种方法(实施例1-3)，其中将基础油和高碱性碳酸钙加热至约150°F，然后添加水，然后在添加乙酸和甲基溶纤剂(乙二醇的高毒性单甲基醚)之前将混合物加热至约190°F。所得到的润滑脂含有大于38％的高碱性磺酸钙，且‘489专利指出，其中公开的方法的高碱性磺酸钙的理想量为约41-45％，因为根据‘489专利使用少于38％产生软润滑脂。‘489专利中的实施例1的所得润滑脂具有仅约570°F的滴点。‘489专利没有说明添加水和添加非水转化剂之间的延迟期，但表明在从150F加热到刚好190F的时间段后立即添加。‘489专利中的滴点和增稠剂产率是不可取的。此外，美国专利号5,338,467和5,308,514公开了使用脂肪酸如12-羟基硬脂酸作为与乙酸和甲醇一起使用的转化剂，其中添加脂肪酸没有延迟，但在添加水和添加乙酸及甲醇之间有一些时间间隔。‘514专利中的实施例B和‘467专利中的实施例1都描述了一种方法，其中将水和脂肪酸转化剂添加到其他成分(包括高碱性磺酸钙和基础油)中，然后在添加乙酸然后添加甲醇之前加热至约140-145°F。然后，将混合物加热至约150-160°F直至转化完成。两种实施例中的最终润滑脂产品中的高碱性磺酸钙的量是32.2，这比所期望的要高。这些专利没有说明添加水和脂肪酸与添加乙酸和甲醇之间的延迟期，但表明在未指定的加热时间之后立即添加。在‘467专利的实施例A和‘514专利的实施例C中公开了类似的方法，除了在于转化后添加所有的脂肪酸之外，因此仅使用的非水转化剂是在将混合物与水一起加热至140-145F之后添加的乙酸和甲醇。在这些实施例中，高碱性磺酸钙的量甚至比先前的实施例高40％。除了达不到理想的增稠剂产率结果之外，所有这些方法都使用甲醇作为转化剂，这具有环境缺陷。使用挥发性醇作为转化剂可能导致这些成分排放到大气中，作为世界上许多地区禁止的润滑脂制造过程的后期部分。如果不排放，则必须通过水洗或分水器(watertrap)回收醇，这导致有害物质处理成本。因此，需要一种获得更好的增稠剂产率的方法，优选不需要使用挥发性醇作为转化剂。‘514专利的实施例10中获得了更好的增稠剂产率，但使用过量石灰被认为是获得这些结果的要求。在该实施例中，将水和过量石灰与其他成分一起添加，将混合物加热至180-190F，同时在加热期间缓慢添加乙酸。所得的润滑脂含有23％的高碱性磺酸钙。虽然该增稠剂产率优于其他，但仍存在更大的改进空间而不需要使用过量的石灰，这是‘514专利教导为要求的。在其中存在增稠剂产率为23％或更低的‘514和‘467专利的其他实例包括在转化期间使用加压釜，或者如同其中在添加水和非水转化剂或两者之间不存在“延迟”的在其他现有技术的大得多的部分。这些实施例包括添加水和脂肪酸转化剂，混合10分钟而不加热，然后添加乙酸，在加压釜中或在无压力情况下。这些专利都没有认识到添加乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备磺酸钙润滑脂的方法，包括以下步骤：/n添加并混合水、含有分散的无定形碳酸钙的高碱性磺酸钙、以及可选的基础油以形成第一混合物；/n向所述第一混合物添加并混合一种或多种非水转化剂以形成转化前混合物，其中所述一种或多种非水转化剂的至少第一部分包括在一个或多个延迟期之后添加的己二醇或丙二醇；/n通过加热至190°F和230°F之间的温度，直到发生了所述高碱性磺酸钙中含有的所述无定形碳酸钙到结晶碳酸钙的转化，将所述转化前混合物转化为转化的混合物；并且/n其中，所述润滑脂是包含30wt％或更少的高碱性磺酸钙的复合磺酸钙润滑脂，或者所述润滑脂是包含30wt％至70wt％的高碱性磺酸钙的简单磺酸钙润滑脂，并且/n其中，所述一个或多个延迟期包括(a)保持延迟期，其中，在添加所述第一部分之前，将所述第一混合物或所述转化前混合物保持在一定温度或一定温度范围内持续至少20分钟的一段时间；或/n(b)温度调节延迟期，其中，所述第一混合物或所述转化前混合物被加热到至少190°F的温度；或(c)温度调节延迟期，其中，所述第一混合物或所述转化前混合物被加热到第一温度或第一温度范围，以及保持延迟期，其中，在添加己二醇或丙二醇的部分之前，将所述第一混合物或所述转化前混合物保持在所述第一温度或所述第一温度范围内，其中，所述第一温度或第一温度范围是在110°F和170°F之间，并且所述保持延迟期是至少150分钟。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20160107 US 14/990,4731.一种用于制备磺酸钙润滑脂的方法，包括以下步骤：
添加并混合水、含有分散的无定形碳酸钙的高碱性磺酸钙、以及可选的基础油以形成第一混合物；
向所述第一混合物添加并混合一种或多种非水转化剂以形成转化前混合物，其中所述一种或多种非水转化剂的至少第一部分包括在一个或多个延迟期之后添加的己二醇或丙二醇；
通过加热至190°F和230°F之间的温度，直到发生了所述高碱性磺酸钙中含有的所述无定形碳酸钙到结晶碳酸钙的转化，将所述转化前混合物转化为转化的混合物；并且
其中，所述润滑脂是包含30wt％或更少的高碱性磺酸钙的复合磺酸钙润滑脂，或者所述润滑脂是包含30wt％至70wt％的高碱性磺酸钙的简单磺酸钙润滑脂，并且
其中，所述一个或多个延迟期包括(a)保持延迟期，其中，在添加所述第一部分之前，将所述第一混合物或所述转化前混合物保持在一定温度或一定温度范围内持续至少20分钟的一段时间；或
(b)温度调节延迟期，其中，所述第一混合物或所述转化前混合物被加热到至少190°F的温度；或(c)温度调节延迟期，其中，所述第一混合物或所述转化前混合物被加热到第一温度或第一温度范围，以及保持延迟期，其中，在添加己二醇或丙二醇的部分之前，将所述第一混合物或所述转化前混合物保持在所述第一温度或所述第一温度范围内，其中，所述第一温度或第一温度范围是在110°F和170°F之间，并且所述保持延迟期是至少150分钟。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将一种或多种所述非水转化剂的至少第二部分添加到以下中的一种或多种：(1)在任何延迟期之前的所述第一混合物；(2)在延迟期之后或在延迟期期间的所述第一混合物；或(3)在一个或多个延迟期之后或在一个或多个延迟期期间的所述转化前混合物；且
其中所述第二部分可与所述第一部分为相同的非水转化剂，或为不同的非水转化剂。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述转化步骤之前不添加乙酸。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述润滑脂是复合润滑脂，并且进一步包括以下步骤：
将一种或多种复合酸与所述第一混合物、所述转化前混合物、所述转化的混合物、或它们的组合混合；
将至少一种含钙碱与所述第一混合物、所述转化前混合物、所述转化的混合物、或它们的组合混合，其中，所述含钙碱包括羟基磷灰石钙、添加的碳酸钙、或它们的混合物；并且
其中，所述高碱性磺酸钙包括0wt％至8wt％的残余氧化钙或氢氧化钙。


5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一种或多种非水转化剂的所述第二部分是二醇、二醇醚或二醇聚醚。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一部分或所述第二部分的二醇是己二醇。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一部分是己二醇，且所述第二部分是在一个或多个延迟期之后或期间添加到所述第一混合物或所述转化前混合物中的己二醇；并且
其中，在添加己二醇的所述第一部分和第二部分之间的一个或多个延迟期是(1)至少20分钟的保持延迟期；或(2)所述第一混合物或所述转化前混合物被加热到至少160°F的温度的温度调节延迟期；或(3)两者。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合和所述转化在开放容器中进行。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转化在加压容器中进行。


10.根据权利要求2所述的方法，其中，在一个延迟期期间，通过在所述延迟期的持续时间内以基本上稳定的流速来连续添加或通过以基本上均匀的增量来离散添加，将所述非水转化剂中的一种的所述第二部分添加到所述第一混合物或所述转化前混合物。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，在一个延迟期之后，将非水转化剂的所述第二部分分批添加到所述第一混合物或所述转化前混合物，且其中，连续添加的部分是与分批添加的部分相同或不同的非水转化剂。


12.一种用于制备磺酸钙润滑脂的方法，包括以下步骤：
将水、含有分散的无定形碳酸钙的高碱性磺酸钙、以及可选的基础油混合以形成第一混合物；
将一种或多种非水转化剂添加到所述第一混合物以形成转化前混合物，其中所述一种或多种非水转化剂的至少第一部分包括在一个或多个延迟期之后添加的己二醇或丙二醇；
通过加热至190°F和230°F之间的温度，直到发生了所述高碱性磺酸钙中含有的所述无定形碳酸钙到结晶碳酸钙的转化，将所述转化前混合物转化为转化的混合物；
其中，所述润滑脂是包含45wt％或更少的高碱性磺酸钙的复合磺酸钙润滑脂，或所述润滑脂是包含30wt％至70wt％的高碱性磺酸钙的简单磺酸钙润滑脂；并且
其中，所述一个或多个延迟期包括保持延迟期，其中，在添加所述第一部分之前，将所述第一混合物或所述转化前混合物保持在一定温度或一定温度范围内持续至少20分钟的一段时间。


13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述高碱性磺酸钙是劣质高碱性磺酸钙。


14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述高碱性磺酸钙是优质高碱性磺酸钙。


15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述润滑脂是复合润滑脂，并且进一步包括以下步骤：
将一种或多种复合酸与所述第一混合物、所述转化前混合物、所述转化的混合物或它们的组合混合；
将至少一种含钙碱与所述第一混合物、所述转化前混合物、所述转化的混合物或它们的组合混合，其中，所述含钙碱包括羟基磷灰石钙、添加的碳酸钙或它们的混合物；并且
其中，所述高碱性磺酸钙包括0wt％至8wt％的残余氧化钙或氢氧化钙。


16.根据权利要求15所述的方法，其中，不添加另外的氧化钙或氢氧化钙作为用于与复合酸反应的所述含钙碱。


17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述含钙碱包括羟基磷灰石钙和以下中的一种或多种：添加的氧化钙、添加的氢氧化钙和添加的碳酸钙。


18.根据权利要求12所述的方法，其中，温度或温度范围在环境温度和190°F之间。


19.根据权利要求12所述的方法，其中，用于所述保持延迟期的时间段为至少30分钟。


20.根据权利要求12所述的方法，其中，存在至少两个延迟期。


21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述延迟期中的一个是所述第一混合物或所述转化前混合物被加热或冷却的温度调节延迟期。


22.根据权利要求20所述的方法，其中，在第二或任何随后的延迟期期间或之后添加所述非水转化剂中的一种的至少一个其他部分，其中任何所述其他部分可与所述第一部分或任何其他部分为相同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·J·韦尼克，
申请(专利权)人：NCH公司，
类型：发明
国别省市：美国;US