【技术实现步骤摘要】
皂氨酯润滑脂及其制备方法
本专利技术涉及润滑脂，具体涉及一种皂氨酯润滑脂及其制备方法。
技术介绍
金属皂基润滑脂特别是12-羟基硬脂酸锂皂基润滑脂是目前世界上年产量最大的一类润滑脂，因其具有较好的综合性能而被广泛用于各行业，但其缺点是滴点不高，大多低于200℃，限制了其应用的范围。皂氨酯润滑脂为含有单氨酯的润滑脂，优选还含有脲，即单氨酯脲润滑脂，单氨酯润滑脂分子结构中含有—O—CO—NH—官能团，单氨酯脲润滑脂分子结构中含有—O—CO—NH—CO—NH—官能团，既含有单氨酯基又含有脲基，按照脲基官能团的个数可分为二脲脂(最常见)、三脲脂、四脲脂、六脲脂、八脲脂等。含有单氨酯的润滑脂的特点是滴点较高，大多高于250℃，热稳定性好，且寿命较长，其缺点是机械安定性仍不够好，对金属类添加剂的感受性还可进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种新型的皂氨酯润滑脂及其制备方法，该皂氨酯润滑脂具有优良的机械安定性以及胶体安定性以及较长的润滑寿命，同时还具有优良的粘附性、抗水性、高滴点、热安定性、防腐蚀性等性能，且所述皂氨酯润滑脂中锆的氢氧化物添加剂的加入对润滑脂稠度的影响不大。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种皂氨酯润滑脂，其中，以所述皂氨酯润滑脂的重量为基准，含有以下组分：50-95重量％的润滑基础油、0.5-30重量％的皂氨酯稠化剂和1-20重量％的锆的氢氧化物添加剂，其中，所述锆的氢氧化物添加剂是由选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(
【技术保护点】
1.一种皂氨酯润滑脂，其特征在于，以所述皂氨酯润滑脂的重量为基准，含有以下组分：50-95重量％的润滑基础油、0.5-30重量％的皂氨酯稠化剂和1-20重量％的锆的氢氧化物添加剂，/n其中，所述锆的氢氧化物添加剂是由选自ZrO(OH)
【技术特征摘要】
1.一种皂氨酯润滑脂，其特征在于，以所述皂氨酯润滑脂的重量为基准，含有以下组分：50-95重量％的润滑基础油、0.5-30重量％的皂氨酯稠化剂和1-20重量％的锆的氢氧化物添加剂，
其中，所述锆的氢氧化物添加剂是由选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物以及锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水反应所得产物中的至少一种经在炼制温度下炼制后得到；
所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C12的烷基、C5-C12的环烷基或者芳香基。
2.根据权利要求1所述的皂氨酯润滑脂，其中，
所述ZrO(OH)2的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将ZrOX2·nH2O和/或ZrO(NO3)2·nH2O和/或ZrOSO4·nH2O与碱接触反应，X为F、Cl、Br或I，优选为Cl；ZrOX2·nH2O、ZrO(NO3)2·nH2O和ZrOSO4·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比为1:2-2.1；
所述Zr(OH)4的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将Zr(NO3)4·nH2O和/或Zr(SO4)2·nH2O与碱接触反应，Zr(NO3)4·nH2O和Zr(SO4)2·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比为1:4-4.2；
所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为10-100℃，优选为40-80℃，接触反应的时间为0.5-3h，优选为1-2h；
所述湿氢氧化锆的总水含量为12-90重量％，优选为30-70重量％。
3.根据权利要求2所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述碱选自NaOH、KOH和氨水中的一种或多种，优选为氢氧化钠；所述氨水的浓度为1-28重量％。
4.根据权利要求1所述的皂氨酯润滑脂，其中，锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水反应的条件包括：反应的温度为10-140℃，优选为70-110℃，反应的时间为0.2-3h，优选为0.5-2h；
锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水的摩尔比为1:4-20。
5.根据权利要求1所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C8的烷基、C5-C12的环烷基或者苯基，优选地，所述锆的烷氧基化合物为甲醇锆、乙醇锆、丙醇锆、异丙醇锆、丁醇锆、叔丁醇锆和戊醇锆中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述锆的氢氧化物添加剂的粒径为20nm-30μm，优选为80nm-1μm。
7.根据权利要求1所述的皂氨酯润滑脂，其中，
以所述皂氨酯润滑脂的重量为基准，含有以下组分：60-90重量％的润滑基础油、1-25重量％的皂氨酯稠化剂和1.5-15重量％的锆的氢氧化物添加剂；
优选地，以所述皂氨酯润滑脂的重量为基准，含有以下组分：75-85重量％的润滑基础油、5-20重量％的皂氨酯稠化剂和3-10重量％的锆的氢氧化物添加剂。
8.根据权利要求1或7所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述润滑基础油的100℃运动粘度为4-150mm2/s，优选为10-60mm2/s；所述润滑基础油为矿物油、植物油和合成油中的一种或多种。
9.根据权利要求1或7所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述皂氨酯稠化剂为单氨酯羧酸金属皂稠化剂和单氨酯脲羧酸金属皂稠化剂的一种或多种；
所述单氨酯羧酸金属皂稠化剂为羟基脂肪酸金属皂与单异氰酸酯反应得到的反应产物；
所述单氨酯脲羧酸金属皂稠化剂为羟基脂肪酸金属皂与异氰酸和胺反应得到的反应产物，优选地，所述单氨酯脲羧酸金属皂稠化剂选自单氨酯单脲羧酸金属皂稠化剂、单氨酯二脲羧酸金属皂稠化剂和单氨酯三脲羧酸金属皂稠化剂中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述羟基脂肪酸金属皂为酸与碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物反应生成，所述酸为高级脂肪酸。
11.根据权利要求10所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述高级脂肪酸为C8-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，优选地，所述高级脂肪酸选自月桂酸油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸和12-羟基硬脂酸中的一种或多种，更优选为硬脂酸和/或12-羟基硬脂酸。
12.根据权利要求10所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物选自氧化锂、氧化钠、氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锆和氢氧化氧锆中的一种或多种，优选为LiOH、Ca(OH)2和ZrO(OH)2中的一种或多种。
13.根据权利要求9所述的皂氨酯润滑脂，其中，单氨酯羧酸金属皂稠化剂具有以下结构：
其中，R1为烷基、环烷基或者芳基，所述烷基为碳数为1-12的烷基或取代的烷基，所述环烷基为碳数为5-12的环烷基或取代的环烷基，所述芳基为苯基或取代的苯基，所述取代基为羟基、卤素或羧基中的至少一种，优选地，R1为碳数为1-10的烷基；
R2为亚烷基、亚环烷基或者亚芳基，所述亚烷基为碳数为1-12的亚烷基或取代的亚烷基，所述亚环烷基为碳数为5-12的亚环烷基或取代的亚环烷基，所述亚芳基为亚苯基或取代的亚苯基，所述取代基为羟基、卤素或羧基中的至少一种，优选地，R2为碳数为1-10的亚烷基；
R7为烷基、环烷基或者芳基，所述烷基为碳数为1-10的烷基或取代的烷基，所述环烷基为碳数为5-12的环烷基或取代的环烷基，所述芳基为苯基或取代的苯基，所述取代基为碳数为1-5的烷基、卤素、硝基、羰基和酯基中的至少一种，优选地，R7为苯基；
Mn+选自Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和ZrO2+中的一种或多种，n相应地为1或2。
14.根据权利要求9所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述单氨酯单脲羧酸金属皂稠化剂具有以下结构：
其中，R1为烷基、环烷基或者芳基，所述烷基为碳数为1-12的烷基或取代的烷基，所述环烷基为碳数为5-12的环烷基或取代的环烷基，所述芳基为苯基或取代的苯基，所述取代基为羟基、卤素或羧基中的至少一种，优选地，R1为碳数为1-10的烷基；
R2为亚烷基、亚环烷基或者亚芳基，所述亚烷基为碳数为1-12的亚烷基或取代的亚烷基，所述亚环烷基为碳数为5-12的亚环烷基或取代的亚环烷基，所述亚芳基为亚苯基或取代的亚苯基，所述取代基为羟基、卤素或羧基中的至少一种，优选地，R2为碳数为1-10的亚烷基；
R3为碳数为6-30，优选为6-20的亚芳基、亚烷基或亚环烷基，优选地，R3为和-(CH2)6—中的至少一种；
R6为烷基、环烷基或芳基，所述烷基或环烷基的碳数为8-24，优选为8-18，所述芳基为苯基或取代的苯基，优选为苯基或C1-C3烷基或卤素取代的苯基；
Mn+选自Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和ZrO2+中的一种或多种，n相应地为1或2。
15.根据权利要求9所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述单氨酯二脲羧酸金属皂稠化剂：
其中，R1为烷基、环烷基或者芳基，所述烷基为碳数为1-12的烷基或取代的烷基，所述环烷基为碳数为5-12的环烷基或取代的环烷基，所述芳基为苯基或取代的苯基，所述取代基为羟基、卤素或羧基中的至少一种，优选地，R1为碳数为1-10的烷基；
R2为亚烷基、亚环烷基或者亚芳基，所述亚烷基为碳数为1-12的亚烷基或取代的亚烷基，所述亚环烷基为碳数为5-12的亚环烷基或取代的亚环烷基，所述亚芳基为亚苯基或取代的亚苯基，所述取代基为羟基、卤素或羧基中的至少一种，优选地，R2为碳数为1-10的亚烷基；
R3为碳数为6-30，优选为6-20的亚芳基、亚烷基或亚环烷基，优选地，R3为和-(CH2)6—中的至少一种；
R4为亚烷基、亚环烷基或者亚芳基，所述亚烷基为碳数为2-20，优选为2-12，更优选为2-8的亚烷基或取代的亚烷基，所述亚环烷基为碳数为5-12的亚环烷基或取代的亚环烷基，亚芳基为亚苯基或亚联苯基；
R7为烷基、环烷基或者芳基，所述烷基为碳数为1-10的烷基或取代的烷基，所述环烷基为碳数为5-12的环烷基或取代的环烷基，所述芳基为苯基或取代的苯基，所述取代基为碳数为1-5的烷基、卤素、硝基、羰基和酯基等中的至少一种，优选地，R7为苯基；
Mn+选自Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和ZrO2+中的一种或多种，n相应地为1或2。
16.根据权利要求9所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述单氨酯三脲羧酸金属皂稠化剂：
其中，R1为烷基、环烷基或者芳基，所述烷基为碳数为1-12的烷基或取代的烷基，所述环烷基为碳数为5-12的环烷基或取代的环烷基，所述芳基为苯基或取代的苯基，所述取代基为羟基、卤素或羧基中的至少一种，优选地，R1为碳数为1-10的烷基；
R2为亚烷基、亚环烷基或者亚芳基，所述亚烷基为碳数为1-12的亚烷基或取代的亚烷基，所述亚环烷基为碳数为5-12的亚环烷基或取代的亚环烷基，所述亚芳基为亚苯基或取代的亚苯基，所述取代基为羟基、卤素或羧基中的至少一种，优选地，R2为碳数为1-10的亚烷基；
R3为碳数为6-30，优选为6-20的亚芳基、亚烷基或亚环烷基，优选地，R3为和-(CH2)6—中的至少一种；
R4为亚烷基、亚环烷基或者亚芳基，所述亚烷基为碳数为2-20，优选为2-12，更优选为2-8的亚烷基或取代的亚烷基，所述亚环烷基为碳数为5-12的亚环烷基或取代的亚环烷基，亚芳基为亚苯基或亚联苯基；
R5为碳数为6-30，优选为6-20的亚芳基、亚烷基或亚环烷基，优选地，R5为和-(CH2)6—中的至少一种；
R6为烷基、环烷基或芳基，烷基或环烷基的碳数为8-24，优选为8-18，芳基为苯基或取代的苯基，优选为苯基或C1-C3烷基或卤素取代的苯基；
Mn+选自Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和ZrO2+中的一种或多种，n相应地为1或2。
17.根据权利要求1-16中任意一项所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述皂氨酯润滑脂还含有其他添加剂，所述其他添加剂选自抗氧剂、极压抗磨剂和防锈剂中的一种或多种；
以皂氨酯润滑脂的重量为基准，所述其他添加剂的含量为0.01-20重量％，优选为0.5-15重量％，更优选为1-10重量％。
18.根据权利要求17所述的皂氨酯润滑脂，其中，
所述抗氧剂为芳胺类抗氧剂，所述芳胺类抗氧剂选自二苯胺、苯基-α-萘胺和二异辛基二苯胺中的一种或多种，优选为二异辛基二苯胺；以皂氨酯润滑脂的重量为基准，所述抗氧剂的含量为0.01-5重量％，优选为0.1-2.5重量；
所述极压抗磨剂选自二硫代二烷基磷酸锌、二硫代二烷基氨基甲酸钼、二硫代二烷基氨基甲酸铅、三苯基硫代磷酸酯、有机钼络合物、硫化烯烃、二硫化钼、聚四氟乙烯、硫代磷酸钼、氯化石蜡、二丁基二硫代氨基甲酸锑、二硫化钨、二硫化硒、氟化石墨、碳酸钙和氧化锌中的一种或多种；以皂氨酯润滑脂的重量为基准，所述极压抗磨剂的含量为0.5-12重量％，优选为0.8-8重量％；
所述防锈剂选自石油磺酸钡、石油磺酸钠、苯骈噻唑、苯骈三氮唑、环烷酸锌和烯基丁二酸中的一种或多种；以皂氨酯润滑脂的重量为基准，所述防锈剂的含量为0.01-4.5重量％，优选为0.1-2重量％。
19.根据权利要求1-18中任意一项所述的皂氨酯润滑脂，其中，所述皂氨酯润滑脂还含有分散剂，所述分散剂选自高级脂肪酸、C6-C25的脂肪酸甘油酯和聚氧乙烯型表面活性剂中的一种或多种；
所述高级脂肪酸为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，优选地，所述高级脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸和12-羟基硬脂酸中的一种或多种，更优选为硬脂酸和/或12-羟基硬脂酸；
所述C6-C25的脂肪酸甘油酯为山梨醇酐脂肪酸酯；
所述聚氧乙烯型表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚；
优选地，以皂氨酯润滑脂的总重量为基准，所述分散剂的含量为0.1-3重量％。
20.权利要求1-19中任意一项所述的皂氨酯润滑脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将部分润滑基础油和高级脂肪酸混合、加热，升温至70-100℃，加入碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物，进行皂化反应；
(2)在催化剂的存在下，将步骤(1)所得反应混合物与单异氰酸酯反应；
在步骤(1)-(2)的任意步骤中或者在步骤(2)所得反应混合物中，在可选择的水的存在下，加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物和锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中的至少一种；
将最终得到的反应混合物升温至140-230℃进行恒温炼制；加入剩余部分的润滑基础油，冷却至60-120℃，然后任选地，加入其他添加剂；均化成脂，得到成品；
所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C12的烷基、C5-C12的环烷基或者芳香基。
21.权利要求1-19中任意一项所述的皂氨酯润滑脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将部分润滑基础油和高级脂肪酸混合、加热，升温至70-100℃，加入碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物，进行皂化反应；
(2)在催化剂的存在下，将步骤(1)所得反应混合物与二异氰酸酯反应；
(3)将步骤(2)所得反应混合物与有机胺混合反应，或者将步骤(2)所得反应混合物与有机胺和单异氰酸酯混合反应；
在步骤(1)-(3)的任意步骤中或者在步骤(3)所得反应混合物中，在可选择的水的存在下，加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物和锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中的至少一种；
将最终得到的反应混合物升温至140-230℃进行恒温炼制；加入剩余部分的润滑基础油，冷却至60-120℃，然后任选地，加入其他添加剂；均化成脂，得到成品；
所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C12的烷基、C5-C12的环烷基或者芳香基。
22.根据权利要求20或21所述的制备方法，其中，
所述ZrO(OH)2的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将ZrOX2·nH2O和/或ZrO(NO3)2·nH2O和/或ZrOSO4·nH2O与碱接触反应，X为F、Cl、Br或I，优选为Cl；ZrOX2·nH2O、ZrO(NO3)2·nH2O和ZrOSO4·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比为1:2-2.1；
所述Zr(OH)4的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将Zr(NO3)4·nH2O和/或Zr(SO4)2·nH2O与碱接触反应，Zr(NO3)4·nH2O和Zr(SO4)2·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比为1:4-4....
【专利技术属性】
技术研发人员：何懿峰，刘中其，孙洪伟，段庆华，郑会，庄敏阳，刘欣阳，刘伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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