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CN103459571B - 润滑脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种润滑脂组合物,其含有:选自矿物油和合成油中的至少一种润滑油基础油;以及以润滑脂组合物总量作为基准为1~40质量%的稠化剂、0.5~15质量%的烯基琥珀酰亚胺,被用于至少一个构件为非铁金属的润滑部位。根据本发明的润滑脂组合物,即使在对具有非铁金属的滑动部施加高负载并在极压条件下使其滑动的情况下,也可以充分抑制咬模(烧结)和磨耗,能够实现高水平的滑动特性。

Description

润滑脂组合物
技术领域
本发明涉及润滑油和润滑脂组合物,特别涉及在非铁金属摩擦部分具有良好的耐磨耗性能的润滑脂组合物。
背景技术
铝及其合金(以下也称为铝材)等非铁金属是结实且导热性良好的轻金属,常用于注重减少重量的运输、结构物领域中。
目前,用于润滑具有非铁金属的滑动部的润滑脂组合物多数情况下转用常用的润滑脂组合物。然而,在该情况下,实际上不能得到充分的滑动特性。
因此,作为改善对非铁金属的润滑性的手段,提出了使用高级醇、脂肪酸酯、脂肪酸、亚烷基二醇酯化物、α-烯烃等添加剂。这些添加剂中,可以认为特别是高级醇、然后是脂肪酸酯的润滑性改善效果较高(参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平8-53685号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,即使是使用了上述添加剂的润滑脂组合物,在对具有非铁金属的滑动部施加高负载的极压条件下使其滑动的情况下也没有效果,会导致产生咬模(烧结)且磨耗急剧进行。
此外,磷酸三甲苯酯(TCP)或者二烷基二硫代甲酸钼(MoDTC)等有机钼化合物等添加剂在使铁材之间滑动时、在极压条件下显示防止烧结的效果,但该效果是由于铁与添加剂之间的化学反应引起的。因此,即使使用这些添加剂,对于非铁金属也不能实现化学反应引起的表面改性,无法确认到防止咬模的效果。
本发明是鉴于这样的实际情况而完成的,目的在于提供一种润滑脂组合物,所述润滑脂组合物即使在对具有非铁金属的滑动部施加高负载并在极压条件下使其滑动的情况下,也可以充分抑制咬模(烧结)和磨耗,能够实现高水平的滑动特性。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明提供一种润滑脂组合物,其含有:选自矿物油和合成油中的至少一种润滑油基础油;以及以润滑脂组合物总量为基准为1~40质量%的稠化剂、0.5~15质量%的烯基琥珀酰亚胺,被用于至少一个构件为非铁金属的润滑部位。
本发明中的烯基琥珀酰亚胺优选为选自不含硼的烯基琥珀酰亚胺及含硼的烯基琥珀酰亚胺中的至少一种,所述含硼的烯基琥珀酰亚胺的含硼量以含硼的烯基琥珀酰亚胺总量作为基准为超过0且1.0质量%以下。
此外,上述烯基琥珀酰亚胺优选具有重均分子量2000以下的聚丁烯基。
此外,上述非铁金属优选选自铝、镁、铜、钛、镍、铬、锌、锡、铅和钛以及它们两种以上的合金中的至少一种,更优选选自铝、镁、铜和钛以及它们的合金中的至少一种。
此外,上述非铁金属的维氏硬度优选为150以下。本发明的其他样态在于提供一种润滑方法,其使上述润滑脂组合物与至少一个构件为非铁金属的润滑部位接触。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种润滑脂组合物,所述润滑脂组合物即使在对具有非铁金属的滑动部施加高负载并在极压条件下使其滑动的情况下,也可以充分抑制咬模(烧结)和磨耗,能够实现高水平的滑动特性。
具体实施方式
以下,针对本发明的优选实施方式进行详细的说明。
本实施方式的润滑脂组合物含有选自矿物油和合成油中的至少一种润滑油基础油,以及以润滑脂组合物总量作为基准为1~40质量%的稠化剂、0.5~15质量%的烯基琥珀酰亚胺。
作为润滑油基础油,可列举出矿物油和/或合成油。作为矿物油,可列举出通过石油精制业的润滑油制造工艺中通常进行的方法获得的、例如对将原油常压蒸馏和减压蒸馏而获得的润滑油馏分进行一个以上脱溶剂、溶剂萃取、氢化裂解、溶剂脱蜡、催化脱蜡、氢化精制、硫酸洗涤、白土处理等处理来精制而获得的物质。
此外,作为合成油可列举出聚丁烯、1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物等聚α-烯烃或它们的氢化物、乙烯-α-烯烃共聚物;谷氨酸双十三烷基酯、己二酸二(2-乙基己基)酯、己二酸二异癸酯、己二酸双十三烷基酯、癸二酸二(3-乙基己基)酯等二酯;三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇2-乙基己酸酯、季戊四醇壬酸酯等多元醇酯;烷基萘;烷基苯、聚氧化烯二醇;聚苯基醚;二烷基二苯基醚;硅油;或它们的混合物。
作为稠化剂,可以使用金属皂、复合金属皂等皂系;本顿、硅胶、脲化合物、脲/尿烷化合物、尿烷化合物等非皂系等所谓的稠化剂。非皂系稠化剂中,由脲化合物或脲/尿烷化合物构成的脲系稠化剂由于结构内不含金属而氧化稳定性优异,而且滴点较高,在高温下也能保持凝胶状,故为优选。
以润滑脂组合物总量作为基准,稠化剂的含量为1~40质量%,优选为3~30质量%。稠化剂的含量不足1质量%时,作为稠化剂的效果减少,因此不能形成充分的润滑脂状,此外如果超过40质量%,则作为润滑脂变得过硬而不能发挥充分的润滑性能。
作为烯基琥珀酰亚胺,可以例示出分子中至少具有一个碳原子数为40~400、优选为60~350的直链或支链状烷基或烯基的烯基琥珀酰亚胺化合物。烷基或烯基的碳原子数低于40时,会担心化合物对润滑油基础油的溶解性降低,另一方面,烷基或烯基的碳原子数超过400时,会担心润滑油组合物的低温流动性发生劣化。该烷基或烯基可以为直链状也可以为支链状,但作为优选的基团,具体而言可列举出丙烯、1-丁烯、异丁烯等烯烃低聚物、由乙烯和丙烯的混合低聚物衍生的支链状烷基、支链状烯基等。
作为本实施方式中的烯基琥珀酰亚胺,更具体而言,可列举出酰亚胺化时聚胺一端加成有无水琥珀酸的下述通式(1)所示单型烯基琥珀酰亚胺和/或聚胺两端加成有无水琥珀酸的下式通式(2)所示双型烯基琥珀酰亚胺。
上述通式(1)和通式(2)中,R1、R2和R3分别独立地表示碳原子数为40~400、优选碳原子数为60~350的直链或支链状的烷基或烯基。a表示1~10的整数、优选表示2~5的整数,b表示1~10的整数、优选表示2~5的整数。
在本发明中,琥珀酰亚胺使用单型、双型均可,含有成分整体的数均分子量优选为500~10000,更优选为1000~5000,进一步优选为2000~4000。琥珀酰亚胺的重均分子量优选为1000~20000,更优选为2000~10000,进一步优选为3000~5000。数均分子量低于前述下限值时,会担心对润滑油基础油的溶解性降低,此外,超过前述上限值时,会担心润滑油组合物的低温流动性发生劣化。此外,在低于上述下限值和超过上限值的情况下,滑动时不能得到充分的耐磨耗性。关于本发明中的琥珀酰亚胺的分子量测定,通过GPC(凝胶渗透色谱仪)来测定。
在上述通式(1)、(2)所示烯基琥珀酰亚胺中,R1、R2和R3所示基团的重均分子量优选为200~5000,更优选为500~2000,进一步优选为700~1500。
此外,烯基琥珀酰亚胺的含氮量优选为0.5~5质量%,更优选为1~3质量%。
对于烯基琥珀酰亚胺的制造方法没有特别限定,例如可以通过使烷基琥珀酸或烯基琥珀酸与聚胺反应来获得,所述烷基琥珀酸或烯基琥珀酸通过使具有碳原子数40~400的烷基或烯基的化合物与马来酸酐在100~200℃下反应来获得。
作为多胺,可例示出二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺。
含硼烯基琥珀酰亚胺可以通过使上述通式(1)和通式(2)所示的烯基琥珀酰亚胺与硼酸、硼酸盐或硼酸酯等硼化合物发生作用来获得。作为硼酸可列举出例如硼酸、偏硼酸或四硼酸。
作为本实施方式中的琥珀酰亚胺化合物,使用含硼的化合物、不含硼的化合物均可,但从耐烧结性的观点出发,优选不含硼的烯基琥珀酰亚胺,配混含硼烯基琥珀酰亚胺时的含硼量以含硼烯基琥珀酰亚胺总量作为基准为超过0质量%且1.0质量%以下,优选超过0质量%且0.5质量%以下,更优选超过0质量%且0.025质量%以下。硼量超过1.0质量%时,会担心铝材料的耐烧结性变得不充分。
烯基琥珀酰亚胺的含量以润滑脂组合物总量作为基准为0.5~15质量%,优选为1.5~10质量%。烯基琥珀酰亚胺的含量低于0.5质量%时,无法充分发挥烯基琥珀酰亚胺的添加效果,另一方面,多于10质量%时,在对铝材的耐烧结性方面,不能得到与烯基琥珀酰亚胺含量相称的效果,在经济上不利。
只要不损害其性质,为了进一步提高性能,可以根据需要使本实施方式的润滑脂组合物含有固体润滑剂、极压剂、抗氧化剂、油性剂、防锈剂、粘度指数改进剂等添加剂。
作为固体润滑剂,具体而言,例如可列举出铅、碳黑、氮化硼、氟化铅、聚四氯乙烯、二硫化钼、硫化锑、碱(土)金属硼酸盐等。
作为抗氧化剂,具体而言,可列举出2,6二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚等酚系化合物;二烷基二苯胺、苯基-α-萘基胺、对烷基苯基-α-萘基胺等胺系化合物;硫系化合物;吩噻嗪系化合物等。
作为极压剂,具体而言可列举出硫化油脂、硫化酯、硫化物、有机钼化合物、磷酸酯、亚磷酸酯、酸性磷酸酯、硫化磷酸酯、硫化亚磷酸酯等。
作为油性剂,具体而言可列举出月桂基胺、肉豆蔻基胺、棕榈胺、硬脂胺、油胺等胺类;月桂醇、肉豆蔻醇、棕榈醇、硬脂醇、油醇等高级醇类;月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸等高级脂肪酸类;月桂酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯等脂肪酸酯类;月桂酰胺、肉豆蔻酰胺、棕榈酰胺、硬脂酰胺、油酰胺等酰胺类;油脂等。
作为防锈剂,具体而言,可列举出金属皂类;脱水山梨糖醇脂肪酸酯等多元醇部分酯类;胺类;磷酸;磷酸盐等。
作为粘度指数改进剂,具体而言,可列举出聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、聚苯乙烯等。
本实施方式的润滑脂组合物的滴点优选为80℃以上,更优选为150℃以上。滴点低于前述下限值时,恒温使用时无法保持凝胶状,会有润滑不良、污染周围的情况。
本实施方式的润滑脂组合物可以适当用于具有至少一个构件为铝或非铁金属的润滑部位的润滑。因此,本实施方式的润滑脂组合物在注重减少重量的运输、结构物领域中,作为非铁金属用润滑脂是非常有用的。需要说明的是,本实施方式的润滑脂组合物具有上述那样优异效果的原因可以认为是,由于烯基琥珀酰亚胺化合物对非铁金属强烈吸附并形成牢固的油膜从而显著提高了润滑性。
作为非铁金属,可以优选使用选自铝、镁、铜、钛、镍、铬、锌、锡、铅和钛以及它们的合金中的至少一种。在这些中,更优选选自铝、镁、铜和钛以及它们的合金中的至少一种。需要说明的是,它们的合金优选以铝等金属作为主要成分,主要成分以外的金属含量优选低于10质量%,进一步优选低于2质量%。
此外,非铁金属的维氏硬度优选为150以下,更优选为100以下。
实施例
以下,基于实施例和比较例,更具体地说明本发明,但是,本发明完全不限于以下实施例。
[实施例1~11、比较例1~6]
在实施例1~11和比较例1~6中,分别使用以下所示润滑油基础油和添加剂,制备具有表1~3所示组成的润滑脂组合物。其中,C1~C4的含氮量和含硼量分别是指以含硼烯基琥珀酰亚胺总量作为基准的氮和硼的含量。
<润滑油基础油>
A1:聚-α-烯烃(40℃下的运动粘度为47mm2/s)
A2:矿物油(40℃下的运动粘度为95mm2/s的高度精制油)
A3:多元醇酯油(40℃下的运动粘度为30mm2/s)
<稠化剂>
B1:脲系稠化剂
B2:Ca皂
B3:Li皂
B4:Li皂复合皂
<烯基琥珀酰亚胺>
C1:烯基琥珀酰亚胺(聚丁烯基的重均分子量:1000、含氮量:1.3%、含硼量:0%、化合物整体的数均分子量:3030、化合物整体的重均分子量:4490)
C2:含硼烯基琥珀酰亚胺(聚丁烯基的重均分子量:1300、含氮量:1.6%、含硼量:0.44%、化合物整体的数均分子量:3070、化合物整体的重均分子量:4430)
C3:含硼烯基琥珀酰亚胺(聚丁烯基的重均分子量:1000、含氮量:2.3%、含硼量:1.9%、化合物整体的数均分子量:3010、化合物整体的重均分子量:4180)
C4:含硼烯基琥珀酰亚胺(聚丁烯基的重均分子量:2300、含氮量:0.88%、含硼量:0.23%、化合物整体的数均分子量:4940、化合物整体的重均分子量:8040)
<其他添加剂>
D1:月桂醇
D2:单油酸甘油酯
D3:TCP(磷酸三甲苯酯)
D4:MoDTC(二烷基二硫代甲酸钼)
实施例1~11和比较例1~6的润滑脂组合物的具体制备方法如下所述。
首先,在实施例1~6、10、11和比较例2中,在润滑油基础油A1~A3的任一种中使二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯加热溶解,向其中加入使环己胺在润滑油基础油A1~A3的任一种中加热溶解而成的混合物。在生成的凝胶状物质中加入烯基琥珀酰亚胺C1~C4的任一种,搅拌后通过辊磨机,得到脲系润滑脂组合物。
此外,在实施例7~9中,在润滑油基础油A1(聚-α-烯烃)中加入稠化剂B2、B3或B4和烯基琥珀酰亚胺C1,搅拌后通过辊磨机,得到皂系润滑脂组合物。
此外,在比较例1中,在润滑油基础油A1中使二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯加热溶解,向其中加入使环己胺在润滑油基础油A1~A3的任一种中加热溶解而成的混合物。搅拌生成的凝胶状物质后,通过辊磨机,得到脲系润滑脂组合物。
此外,在比较例3~6中,在润滑油基础油A1中使二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯加热溶解,向其中加入使环己胺在润滑油基础油A1中加热溶解而成的混合物。在生成的凝胶状物质中加入其它添加剂D1~D4中的任一种,搅拌后通过辊磨机,得到脲系润滑脂组合物。其中,本实施例的脲系润滑脂组合物的滴点为250℃以上。
[SRV振动摩擦磨耗试验I]
对实施例1~11和比较例1~6的润滑脂组合物按照下述条件实施SRV摩擦磨耗试验,测定SRV试验烧结负载(N)。
<试验条件>
试验片:钢球(SUJ2)/铝合金板(ADC12)
油温:25℃
冲程:2mm
频率:30Hz
时间:10分钟
根据ASTM D5706-97(Standard Test Method for Determining ExtreamPressure Properties of Lubricating greases Using A High-Frequency,Linera-Oscillation(SRV)Test Machine),将10分钟的滑动试验期间摩擦系数超过0.2时的负载判定为粘着负载(N)。
将获得的结果示于表1~3。
[表1]
[表2]
[表3]
从表1、2所示结果可知,实施例1~11的润滑脂组合物是在铁-铝合金的滑动中的烧结负载高且铁和铝合金的摩擦磨耗减少的润滑脂组合物。
相对于此,从表3所示结果可知,未添加烯基琥珀酰亚胺的比较例1、2的润滑脂组合物对铁-铝合金的滑动的磨耗降低效果不充分。此外,尽管比较例4~5的润滑脂组合物含有对非铁金属具有耐磨耗性效果的月桂醇或单油酸甘油酯,但对于高负载下的铁-铝合金的滑动的磨耗降低效果不充分。
此外,可知尽管比较例6~7的润滑脂组合物含有极压下对铁材之间具有防烧结效果的磷酸三甲苯酯(TCP)或有机钼化合物(MoDTC),但与比较例1、2的润滑脂组合物相同,对铁-铝合金的滑动的磨耗降低效果不充分。
该结果支持即使使用月桂醇、单油酸甘油酯、TCP或MoDTC,对于铝材也不能实现化学反应引起的表面改性,不能得到防咬模(烧结)效果的结论。
[实施例12~17、比较例7~9]
在实施例12~17和比较例7~9中,分别使用上述润滑油基础油A1~A3和添加剂B1、C1、C2、D1、D3,制备具有表4、5所示组成的润滑脂组合物。
实施例12~17和比较例7~9的润滑脂组合物的具体制备方法如下所述。
首先,在实施例12~17中,在润滑油基础油A1~A3的任一种中使二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯加热溶解,向其中加入使环己胺在润滑油基础油A1~A3的任一种中加热溶解而成的混合物。在生成的凝胶状物质中加入烯基琥珀酰亚胺C1、C2的任一种,搅拌后通过辊磨机,得到脲系润滑脂组合物。
此外,在比较例7中,在润滑油基础油A1中使二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯加热溶解,向其中加入使环己胺在润滑油基础油A1~A3的任一种中加热溶解而成的混合物。搅拌已生成的凝胶状物质后,通过辊磨机,得到脲系润滑脂组合物
此外,在比较例8、9中,在润滑油基础油A1中使二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯加热溶解,向其中加入使环己胺在润滑油基础油A1中加热溶解而成的混合物。在生成的凝胶状物质中加入其它添加剂D1~D4中的任一种,搅拌后通过辊磨机,得到脲系润滑脂组合物。
[SRV振动摩擦磨耗试验II]
对于实施例12~17和比较例7~9的润滑脂组合物,将试验片中的铝合金板(ADC12)变更为镁合金板(AZ31),除此之外,与上述SRV振动摩擦磨耗试验I同样地实施SRV摩擦磨耗试验,测定SRV试验烧结负载(N)。将获得的结果示于表4、5。
[表4]
[表5]
从表4所示结果可知,实施例12~17的润滑脂组合物是在铁-镁合金的滑动中的烧结负载高且铁和镁合金的摩擦磨耗减少的润滑脂组合物。
相对于此,从表5所示结果可知,未添加烯基琥珀酰亚胺的比较例7的润滑脂组合物对铁-镁合金的滑动的磨耗降低效果不充分。此外,可知尽管比较例8、9的润滑脂组合物含有对非铁金属具有防磨耗效果的月桂醇、或极压下对铁材之间具有防烧结效果的磷酸三甲苯酯(TCP),但与比较例7的润滑脂组合物相同,对铁-镁合金的滑动的磨耗降低效果不充分。该结果支持即使使用月桂醇、TCP,对于镁、镁合金等镁材也不能实现化学反应引起的表面改性、不能得到防咬模(烧结)效果的结论。
[实施例18、比较例10]
在实施例18和比较例10中,分别使用上述润滑油基础油A1和添加剂B1、C1,制备具有表6所示组成的润滑脂组合物。
实施例18和比较例10的润滑脂组合物的具体制备方法如下所述。
首先,在比较例18中,在润滑油基础油A1中使二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯加热溶解,向其中加入使环己胺在润滑油基础油A1中加热溶解而成的混合物。在生成的凝胶状物质中加入烯基琥珀酰亚胺C1,搅拌后通过辊磨机,得到脲系润滑脂组合物。
此外,在比较例10中,在润滑油基础油A1中使二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯加热溶解,向其中加入使环己胺在润滑油基础油A1中加热溶解而成的混合物。搅拌已生成的凝胶状物质后,通过辊磨机,得到脲系润滑脂组合物。
[SRV振动摩擦磨耗试验III]
对于实施例18和比较例10的润滑脂组合物,将试验片中的铝合金板(ADC12)变为铜合金板(C3604材),除此之外,与上述SRV振动摩擦磨耗试验I同样地实施SRV摩擦磨耗试验,测定SRV试验烧结负载(N)。将获得的结果示于表6。
[表6]
从表6所示结果可知,实施例18的润滑脂组合物是在铁-铜合金的滑动中的烧结负载高且铁和铜合金的摩擦磨耗减少的润滑脂组合物。
相对于此,从表6所示结果可知,未添加烯基琥珀酰亚胺的比较例10的润滑脂组合物对铁-铜合金的滑动的磨耗降低效果不充分。

Claims (4)

1.一种润滑脂组合物,其含有:选自矿物油和合成油中的至少一种润滑油基础油;以及以润滑脂组合物总量作为基准为1~40质量%的稠化剂、1.5~10质量%的烯基琥珀酰亚胺,所述润滑脂组合物被用于至少一个构件为非铁金属的润滑部位,
所述烯基琥珀酰亚胺为选自不含硼的烯基琥珀酰亚胺及含硼的烯基琥珀酰亚胺中的至少一种,所述含硼的烯基琥珀酰亚胺的含硼量以含硼的烯基琥珀酰亚胺总量作为基准为超过0质量%且0.025质量%以下,
所述烯基琥珀酰亚胺具有重均分子量700~1500的聚丁烯基。
2.根据权利要求1所述的润滑脂组合物,其中,所述非铁金属为选自铝、镁、铜、钛、镍、铬、锌、锡、铅和钛以及它们的合金中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述非铁金属的维氏硬度为150以下。
4.一种润滑方法,其使权利要求1~3中的任一项所述的润滑脂组合物与至少一个构件为非铁金属的润滑部位接触。
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