CN115772435A

CN115772435A - 一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN115772435A
Application number: CN202211468670.7A
Authority: CN
Inventors: 隋阳; 高艳青; 童刘; 孙谦; 梁雪蕊
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2022-11-22
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2023-03-10
Anticipated expiration: 2042-11-22
Also published as: CN115772435B

Abstract

本发明属于润滑脂技术领域，提供一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法，该组合物包括基础油、稠化剂和添加剂，所述添加剂包括极压抗磨剂，制备稠化剂的原料包括:重量比为10～8:0～2的氢氧化钙和氢氧化钾，重量比为0～6:0～2:10～4的丙酸、苯甲酸和对苯二甲酸构成的小分子有机酸，重量比为10～8:0～2的12‑羟基硬脂酸和硬脂酸构成的长链有机酸；所述极压抗磨剂为ZDDP、硫化烯烃、环烷酸铋和二烷基二硫代氨基甲酸铋中的一种以上。本发明通过选择特定的原料，有效的解决了汽车轮毂轴承润滑脂的表面硬化问题，而且制得的润滑脂的使用温度范围为：‑30℃～150℃，各项性能优异，适用于汽车轮毂轴承用。

Description

一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑脂技术领域，尤其涉及一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法。

背景技术

汽车轮毂轴承转速较高，具有一定的冲击载荷，尤其是有超载现象存在，同时由于其密封结构一般，沙尘、水及外界杂质可能会有污染，而且汽车的行驶领域宽广。因而车用轮毂轴承润滑脂要求具有良好的耐温性、润滑性、抗水性、耐磨性、防锈性及黏附性，使用温度范围较宽。

复合锂型润滑脂是多功能润滑脂，具有较高基础油粘度的极压复合锂非常适合汽车轮毂轴承的润滑，尤其是商用车轮毂的润滑，目前初装和主机市场基本都是复合锂类型的产品，应用效果良好。近年来氢氧化锂价格暴涨约10倍，给汽车轮毂轴承用脂带来非常大的成本压力。而传统的复合钙基润滑脂是长链有机酸和醋酸形成的复合钙皂，具有良好的耐温性、极压性和润滑性，但在储存过程中硬化严重，限制了其推广应用。复合钙基润滑脂如能解决储存中硬化问题，因其良好的高温性、极压性和润滑性，且成本优势显著，将具有在汽车轮毂轴承润滑脂方面的推广前景。为此，有人试图通过对复合钙基润滑脂进行改进，以克服复合钙基润滑脂的一些缺陷使其可以适应于轮毂的润滑，如专利申请CN111718778A中通过引入苯硼酸钙-磷酸钙组分提供轮毂轴承润滑脂的抗摩擦磨损和抗氧化能力，同时改善了复合钙基润滑脂的储存硬化问题，但其制备工艺复杂。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明提供一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物及其制备方法，通过对原材料种类选择及配方设计，制得了长时间储存后表面硬化小且工艺简单、稳定可行、制备成本较低的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，用以解决现有技术中适用于汽车轮毂轴承用的润滑脂存在的成本高、制备方法复杂等缺陷。

本发明提供一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，包括基础油、稠化剂和添加剂，所述添加剂包括极压抗磨剂，所述极压抗磨剂为ZDDP、硫化烯烃、环烷酸铋和二烷基二硫代氨基甲酸铋中的一种以上；

制备所述稠化剂的原料包括:重量比为10～8:0～2的氢氧化钙和氢氧化钾，重量比为0～6:0～2:10～3的丙酸、苯甲酸和对苯二甲酸构成的小分子有机酸，重量比为10～8:0～2的12-羟基硬脂酸和硬脂酸构成的长链有机酸；

所述长链有机酸和所述小分子有机酸的重量比为162:54～81；所述长链有机酸和所述氢氧化钙和氢氧化钾的总质量之比为162:68～80。

为了得到综合性能优异，特别是使制得的润滑脂在使用温度和极压性能满足汽车轮毂轴承的同时还能够改善表面硬化问题，本发明选择特定了极压抗磨剂和稠化剂，通过特定的配方设计不仅解决达到了上述目的，而且本发明所选择的原料还易得，成本更低，更具有技术价值。优选地，相较于采用单一物质作为极压抗磨剂，当本发明采用的极压抗磨剂为上述物质按照一定比例混合时，制得的润滑脂的性能更优异。

关于制备稠化剂采用的碱，目前现有技术常用氢氧化钙等碱性物质参与反应形成稠化剂，本发明通过在氢氧化钙中混入少量的氢氧化钾时，可以更加明显地提高润滑脂的储存稳定性，比如，当氢氧化钙与氢氧化钾的重量比为9:1时，表面硬度的变化值最小。

另外，小分子酸的选择对本发明中润滑脂的储存时表面硬化也十分关键，这不仅仅与小分子酸的类型有关，小分子酸的种类及其各种酸的配比对性能的影响更大，如当丙酸、苯甲酸和对苯二甲酸的重量比为1～3:0～1:9～6时，得到的润滑脂在储存6个月后锥入度值的变化量更小；

优选地，当长链有机酸为12-羟基硬脂酸时，制得的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的稳定性更好。

本发明中的重量比为0～6:0～2:10～3的丙酸、苯甲酸和对苯二甲酸构成的小分子有机酸，可以理解为：当小分子有机酸中同时含有丙酸、苯甲酸和对苯二甲酸时，小分子酸中，丙酸和对苯二甲酸的质量比为 0～6:10～3，苯甲酸和对苯二甲酸的质量比为0～2:10～3，丙酸和苯甲酸的质量比为0～6:0～2；当小分子酸中仅含有丙酸和对苯二甲酸时，则仅指小分子酸中，丙酸和对苯二甲酸的质量比为0～6:10～3；当小分子酸中仅含有苯甲酸和对苯二甲酸时，苯甲酸和对苯二甲酸的质量比为 0～2:10～3。

根据本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，所述极压抗磨剂的加入量为基础油和稠化剂总质量的1.5～5.0％，优选为 2.5～5.0％，更优选为3.0～4.0％。

根据本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，所述基础油和所述稠化剂的重量比为75～85:15～25。

根据本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，所述添加剂还包括:占比基础油和稠化剂总质量0.5～3.0％的高分子聚合物，所述高分子聚合物由PIB、OCP或者粉末橡胶构成；

优选地，所述添加剂还包括:占比基础油和稠化剂总质量0.8～2.5％的高分子聚合物。

根据本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，所述添加剂还包括:占比基础油和稠化剂总质量0.7～1.2％的抗氧剂，优选为 1.0％，所述抗氧剂为二异二辛基二苯胺。

根据本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，所述添加剂还包括:占比基础油和稠化剂总质量0.06～0.08％的防锈剂，优选为0.08％，所述防锈剂为苯骈三氮唑。

根据本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，所述基础油为矿物油和/或合成油；所述基础油的40℃粘度为150～230mm²/s。所述合成油是酯类油、烷基萘或聚烯烃油。

本发明还提供如上所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，包括:

将一部分基础油和长链有机酸混合并在80～90℃条件下加入第一部分碱液于100～110℃反应40～65min得第一反应产物；

将第一反应产物升温至110～120℃并加入小分子有机酸反应 15～25min后再加入第二部分碱液反应40～60min得第二反应产物；

将第二反应产物升温至210～230℃恒温3～7min后加入剩余基础油混合均匀后自然冷却至80～110℃得第三反应产物；

将添加剂加入第三反应产物并降温至70～80℃后进行通过轧油或者均质后得到所述复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物。

所述轧油可以选用三辊机进行。

所述均质可以选用均质机进行。

根据本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，所述第一部分碱液和所述第二部分碱液中氢氧化钙的重量比为 30:34～42；

和/或，所述一部分基础油占基础油总质量的70～80％。

根据本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，所述氢氧化钾全部加入所述第一部分碱液中；即所述氢氧化钾在第一次加入碱液时即全部加入。

本发明制得的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物通过对配方中原材料种类选择，加入量的考察，特别是稠化剂的配方，使制得的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物在批量生产得到的200L包装的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物在冬季至夏季室外露天储存时间长达6个月后的锥入度变化值在10个单位以内，表面及其以下无明显硬化现象。而且本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物使用温度范围为：-30℃～150℃，综合性能优异，适用于汽车轮毂轴承的润滑。

本发明提供的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，在配方设计的基础上，进一步结合制备过程中工艺参数控制，有效解决了复合钙基润滑脂硬化问题。本发明的方法原材料易得，工艺简单，成本低，对生产设备无特殊要求，常压釜可满足生产。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

本发明中的MVI500、150BS、牛油均为为商业化产品，其中， MVI500、150BS在40℃粘度分别为85mm²/s、320mm²/s。

本发明中的ZDDP、PIB、OCP、粉末橡胶均为为商业化产品，分别购自锦州康泰润滑油添加剂股份有限公司、路博润添加剂有限公司。

实施例1

一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，其过程为：将400g MVI500和200g 150BS、129.6g 12-羟基硬脂酸、32.4g硬脂酸加入反应釜中，开启搅拌，加热至80℃，将预先制备的30g氢氧化钙、7.2g氢氧化钾与150g水形成的悬浊液加入反应釜，在110℃下搅拌40分钟；升温至110℃，加入固体19.4g对苯二甲酸和12.9g 苯甲酸，然后加入32.4g丙酸；分散搅拌20分钟后，开始滴加预先制备的34.6g氢氧化钙与180g水形成的悬浊液继续，搅拌40分钟，升温至220℃，恒温5分钟；加入200g 150BS作为急冷油，温度降至110℃，加入10.3g二异二辛基二苯胺，0.8g苯骈三氮唑，15.4g二烷基二硫代氨基甲酸铋，15.4gZDDP，30.8g PIB；自然冷却至70℃，将物料通过三辊机轧油后得到复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物。

实施例2

一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，其过程为：将560gMVI500、145.8g 12-羟基硬脂酸、16.2g硬脂酸加入反应釜中，开启搅拌，加热至90℃，将预先制备的30g氢氧化钙与150g水形成的悬浊液加入反应釜，在此100℃下搅拌60分钟；升温至120℃，加入固体18.9g对苯二甲酸和2.7g苯甲酸，然后加入32.4g丙酸；分散搅拌20分钟后，开始滴加预先制备的38.2g氢氧化钙与200g水形成的悬浊液，搅拌60分钟，升温至220℃，恒温5分钟；加入240g 150BS 作为急冷油，温度降至80℃，加入10.3g二异二辛基二苯胺，0.8g苯骈三氮唑，10.2g硫化烯烃，20.3g ZDDP，15.2g环烷酸铋，5.1g OCP；自然冷却至70℃，将物料通过三辊机轧油后得到复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物。

实施例3

一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，其过程为：将500KgMVI500、300Kg 150BS、162Kg 12-羟基硬脂酸加入反应釜中，开启搅拌，加热至85℃，将预先制备的30Kg氢氧化钙与8Kg 氢氧化钾与150kg水形成的悬浊液加入反应釜，在105℃下搅拌50 分钟；升温至115℃，加入固体81kg对苯二甲酸，分散搅拌20分钟后，开始滴加预先制备的42kg氢氧化钙与200kg水形成的悬浊液继续，搅拌50分钟，升温至220℃，恒温5分钟；加入200kg MVI500 作为急冷油，温度降至100℃，加入10.3Kg二异二辛基二苯胺，0.8Kg 苯骈三氮唑，12.4Kg环烷酸铋，12.4Kg ZDDP，18.6Kg二烷基二硫代氨基甲酸铋，18.6Kg粉末橡胶；自然冷却至75℃，将物料通过均质机均质后得到复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物。

对比例1

一种润滑脂组合物的制备方法，其过程为：将2000g MVI500、 180g牛油、180g 12-羟基硬脂酸加入反应釜，开启搅拌，加热至85℃，在此温度下搅拌30分钟；将90g醋酸缓慢加入反应釜中，搅拌20分钟后加入预先制备的165g氢氧化钙与500g水形成的悬浊液，100℃反应2h，缓慢升温至150℃加入升温油1000g 150BS，继续升温至 220℃，恒温5分钟；加入500g150BS作为急冷油，温度降至165℃，加入500g 150BS降温油，自然冷却至80℃，加入44.5g二异二辛基二苯胺，35.6g苯骈三氮唑22.2g硫化烯烃，66.8g ZDDP，66.8g二烷基二硫代氨基甲酸铋，66.8g粉末橡胶，将物料通过三辊机轧油后得到润滑脂组合物。

对比例2

一种润滑脂组合物的制备方法，其过程为：将1300g MVI500和 700g 150BS、250g12-羟基硬脂酸、125g壬二酸加入反应釜，开启搅拌，加热至85℃，加入预先制备的40g氢氧化锂与200g水形成的溶液，100℃反应2h，缓慢升温至110℃滴加剩余预先制备的42.5g氢氧化锂与200g水形成的溶液1h，缓慢升温排水，继续升温至220℃，恒温5分钟；加入300g150BS作为急冷油，温度降至165℃，加入 300g 150BS降温油，自然冷却至80℃，加入44.5g二异二辛基二苯胺，35.6g苯骈三氮唑，14.9g硫化烯烃，44.6g ZDDP，44.6g二烷基二硫代氨基甲酸铋，44.6g粉末橡胶，将物料通过三辊机轧油后得到润滑脂组合物。

对实施例1～3和对比例1～2得到的润滑脂进行测试，测试结果如下：

表1

从表1中可以看出，采用本发明的实施例1～3的方法制得一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物在润滑性、耐高温性能、抗水性能、防腐蚀等方面与对比例1～2所代表的传统的复合钙基润滑脂和复合锂型润滑脂的主要理化性能相当。而实施例1～3制得的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物相较于对比例1中的复合钙基润滑脂在冬季至夏季室外露天条件下储存6个月后锥入度变化较小，在硬化方面得到明显改善，且极压性能方面也有一定提高，而相较于对比例2中的复合锂型润滑脂而言，在极压性能方面有一定提高。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，包括基础油、稠化剂和添加剂，所述添加剂包括极压抗磨剂，其特征在于，所述极压抗磨剂为ZDDP、硫化烯烃、环烷酸铋和二烷基二硫代氨基甲酸铋中的一种以上；

制备所述稠化剂的原料包括:重量比为10～8:0～2的氢氧化钙和氢氧化钾，重量比为0～6:0～2:10～3的丙酸、苯甲酸和对苯二甲酸构成的小分子有机酸，重量比为10～8:0～2的12-羟基硬脂酸和硬脂酸构成的长链有机酸；所述长链有机酸和所述小分子有机酸的重量比为162:54～81。

2.根据权利要求1所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂的加入量为基础油和稠化剂总质量的1.5～5.0％，优选为2.5～5.0％，更优选为3.0～4.0％。

3.根据权利要求1所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述基础油和所述稠化剂的重量比为75～85:15～25。

4.根据权利要求1所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述添加剂还包括:占比基础油和稠化剂总质量0.5～3.0％的高分子聚合物，所述高分子聚合物由PIB、OCP或者粉末橡胶构成。

5.根据权利要求1所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述添加剂还包括:占比基础油和稠化剂总质量0.7～1.2％的抗氧剂，所述抗氧剂为二异二辛基二苯胺。

6.根据权利要求1所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述添加剂还包括:占比基础油和稠化剂总质量0.06～0.08％的防锈剂，所述防锈剂为苯骈三氮唑。

7.根据权利要求1所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述基础油为矿物油和/或合成油；所述基础油的40℃粘度为150～230mm²/s。

8.权利要求1～7中任一项所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，包括:

将第一反应产物升温至110～120℃并加入小分子有机酸反应15～25min后再加入第二部分碱液反应40～60min得第二反应产物；

9.根据权利要求8所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，所述第一部分碱液和所述第二部分碱液中氢氧化钙的重量比为30:34～42；

和/或，所述一部分基础油占基础油总质量的70～80％。

10.根据权利要求8或9所述的复合钙型汽车轮毂轴承润滑脂组合物的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钾全部加入所述第一部分碱液中。