一种具有抗磨功能的复合锂基润滑脂及其制备方法与流程

本发明属于锂基润滑脂，涉及一种具有抗磨功能的复合锂基润滑脂及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代工业装备不断向大型化、重载化、高速化、长周期免维护方向升级，设备摩擦副长期承受高载荷、交变冲击、高低温交替等复杂工况，大多处于边界润滑状态，常规复合锂基润滑脂自身油膜承载能力有限，单纯依靠基础脂体已无法实现有效减摩防护，运行过程中易出现摩擦表面点蚀、磨粒磨损、咬合抱死等问题，不仅大幅缩短设备使用寿命，增加停机检修与配件更换成本，严重时还会引发生产安全事故。目前行业主要通过添加硫磷类极压助剂、纳米固体填料改善润滑脂抗磨性能，但技术缺陷较为突出。传统硫磷系助剂高温易分解，不仅会腐蚀铜、钢等金属部件，且环保性差、易析出流失，导致润滑脂长效抗磨性能衰减；二硫化钼、纳米二氧化硅等固体填料易在脂体中团聚，形成硬性磨粒反而加剧磨损，还会破坏润滑脂胶体结构，造成分油、稠度下降。同时，现有复配体系配伍性差，制备工艺繁琐、参数难以管控，产品批次稳定性不足。

2、大型矿山掘进机、矿石破碎机的轴承与齿轮摩擦副，长期在重载、交变冲击的工况下运行，始终处于边界润滑状态，目前该类设备所用传统润滑脂大多单独添加有机极压助剂或纳米润滑填料，两类功能组分无法形成性能互补，若仅采用有机极压助剂，其在摩擦界面反应生成的防护膜缺少无机结构支撑，在高压与交变冲击作用下极易破损，难以对摩擦副形成长效可靠的防护。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有抗磨功能的复合锂基润滑脂及其制备方法，通过合成双十四烷基酚硫代磷酸甲基丙烯酸复配物、制备复合纳米润滑添加剂并复配使用，搭配专用炼脂工艺，达到提升润滑脂减磨抗磨、极压承载能力，增强体系稳定性，适配重载冲击工况的效果。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种具有抗磨功能的复合锂基润滑脂的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤一：以五硫化二磷和长链烷基苯酚为原料，在二甲苯溶剂中发生迈克尔加成反应-消除反应，得到前驱体产物；前驱体产物与甲基丙烯酸在三乙胺的催化作用下发生迈克尔加成反应，反应后期复配受阻酚抗氧剂，得到双十四烷基酚硫代磷酸甲基丙烯酸复配物。

5、步骤二：黑磷与纳米二氧化钛经硅烷偶联剂kh-560界面改性，再在tris盐酸盐稳定的体系中利用盐酸多巴胺氧化自聚合完成表面包覆，得到复合纳米润滑添加剂。

6、步骤三：将双十四烷基酚硫代磷酸甲基丙烯酸复配物、复合纳米润滑添加剂与基础油pao40混合，经超声分散和高压均质，得到复配添加剂预混液。

7、步骤四：以12-羟基硬脂酸、壬二酸、单水氢氧化锂和基础油pao40分步皂化制备复合锂基脂基体，再依次加入季戊四醇酯、复配添加剂预混液，经调稠、研磨、真空脱气，得到具有抗磨功能的复合锂基润滑脂。

8、进一步地，前驱体产物的具体制备过程如下：

9、将五硫化二磷和二甲苯加入反应釜，在搅拌条件下滴入长链烷基苯酚，在95-100℃和300-500r/min的条件下搅拌24-26h，反应结束后，趁热过滤，减压蒸馏，得到前驱体产物。

10、进一步地，五硫化二磷、二甲苯和长链烷基苯酚的用量比为4.95-6.94g：60-80ml：20.9-26.8g。

11、进一步地，长链烷基苯酚是4-十四烷基苯酚、正十二烷基苯酚和正十五烷基苯酚中的任意一种。

12、进一步地，双十四烷基酚硫代磷酸甲基丙烯酸复配物的具体制备过程如下：

13、将甲基丙烯酸、三乙胺和二甲苯加入反应釜，在70-80℃的搅拌条件下，以1-2ml/min的速率将前驱体产物缓慢滴入反应釜，滴加完毕后，升温至100-110℃，反应8-12h，反应后期加入0.1-0.2g受阻酚类抗氧剂1076，反应结束，自然冷却至室温，减压蒸馏，得到双十四烷基酚硫代磷酸甲基丙烯酸复配物。

14、进一步地，甲基丙烯酸、三乙胺、二甲苯、前驱体产物和受阻酚类抗氧剂1076的用量比为1.78-2.28g：0.2-0.4g：60-80ml：13-15g：0.1-0.2g。

15、进一步地，复合纳米润滑添加剂的具体制备过程如下：

16、将黑磷粉末、纳米二氧化钛粒子、kh-560和去离子水加入反应釜，用氢氧化钠溶液调节ph值至8.5，利用细胞破碎机对溶液超声处理2-3h，在60-70℃的条件下搅拌2-4h，离心，洗涤，干燥，将干燥后的产物和去离子水加入反应釜，再加入tris盐酸盐、盐酸多巴胺，在60-70℃和500-700r/min的条件下搅拌2-4h，冷却，过滤，收集沉淀物，干燥，得到复合纳米润滑添加剂。

17、进一步地，黑磷粉末、纳米二氧化钛粒子、kh-560和去离子水的用量比为2-4g：400-600mg：0.1-0.2g：2-4l。

18、进一步地，干燥后的产物、去离子水、tris盐酸盐和盐酸多巴胺的用量比为2.07-4.17g：2-4l：4-8g：5-10g。

19、进一步地，复配添加剂预混液的具体制备过程如下：

20、将双十四烷基酚硫代磷酸甲基丙烯酸复配物、复合纳米润滑添加剂和基础油pao40加入反应釜，超声分散，在25-30mpa压力下短时均质5min，得到复配添加剂预混液。

21、进一步地，双十四烷基酚硫代磷酸甲基丙烯酸复配物、复合纳米润滑添加剂和基础油pao40的质量比为10-15：1-2：30-50。

22、进一步地，具有抗磨功能的复合锂基润滑脂的具体制备过程如下：

23、将12-羟基硬脂酸和基础油pao40加入密封反应釜，在氮气氛围、90-100℃的条件下搅拌15-20min，将单水氢氧化锂溶于热水后加入反应釜，恒温皂化反应30-40min，加入壬二酸，在120-140℃的条件下反应30-40min，取样检测游离酸碱值，达标后加入基础油pao40，恒温搅拌10-15min，将单水氢氧化锂溶于热水后加入反应釜，在120-140℃和200-300r/min的条件下保温反应3-4h，脱水，升温至220-230℃，炼制5-7min，降温至120-130℃，加入季戊四醇酯，调稠，转入高压均质机，在25-27mpa压力下均化分散10-15min，降温至100-110℃，加入复配添加剂预混液，搅拌20-30min，经三辊研磨机研磨，脱气，灌装，得到具有抗磨功能的复合锂基润滑脂。

24、进一步地，12-羟基硬脂酸、基础油pao40、单水氢氧化锂、热水、壬二酸、季戊四醇酯和复配添加剂预混液的用量比为72.53-82.31g：836-926g：13.19-16.43g：76-84ml：5.68-7.38g：184-204g：41-67g。

25、进一步地，基础油pao40分两次添加，第一次添加量为736-806g，第二次添加量为100-120g。

26、进一步地，单水氢氧化锂分两次添加，第一次添加量为6.595-8.125g，第二次添加量为6.595-8.305g。

27、本发明还提供一种具有抗磨功能的复合锂基润滑脂，将12-羟基硬脂酸、分两批添加的基础油pao40、经热水溶解的两批次单水氢氧化锂以及壬二酸依次投入密封反应釜，在氮气保护下分段控温完成皂化、反应与脱水工序，物料经220-230℃高温炼制后梯度降温，加入季戊四醇酯进行调稠，再经高压均质处理，继续降温后加入复配添加剂预混液混合均匀，依次经过三辊研磨、真空脱气处理而得到。

28、本发明的有益效果：

29、1、本发明将双十四烷基酚硫代磷酸甲基丙烯酸复配物与复合纳米润滑添加剂复配，采用超声分散结合高压均质工艺制备预混液，保证两类功能组分在油相中均匀分散，为协同作用发挥奠定基础。常温轻载工况下，复合纳米润滑添加剂通过物理作用减摩并填补摩擦界面缺陷，降低摩擦系数；当载荷与界面温度升高时，有机助剂分子发生界面化学反应，生成致密的多元防护膜，阻隔金属接触并实现高强极压防护。两种组分相互补强：有机防护膜可削弱纳米颗粒带来的微量研磨作用，纳米无机骨架则提升有机膜的结构强度与耐磨持久性，使润滑脂兼具优异的减磨、抗磨、极压性能，可适配重载、交变冲击等复杂严苛工况。

30、2、本发明采用12-羟基硬脂酸与壬二酸构建二元复合锂基皂体系，并搭配适配炼脂工艺，实现脂体与各类功能添加剂深度兼容，提升产品综合理化性能与服役寿命，工艺中分步投加单水氢氧化锂、分段控温完成皂化反应，可形成结构均匀、稳定性优良的锂皂纤维网络，全程氮气防护可避免基础油与有机组分氧化变质，高温炼制工序进一步优化皂纤维形态，增强润滑脂机械安定性，在中低温区间加入添加剂预混液，有效防止有机助剂、改性黑磷等热敏组分高温失活，完整保留功能组分活性，pao基础油与季戊四醇酯复配使用，兼顾润滑脂高低温流动性与胶体稳定性，让添加剂长期稳定悬浮于脂体中，不易出现分层、分油问题，有效延长产品使用周期。

31、3、本发明通过迈克尔加成反应-消除反应在有机分子中引入磷、硫活性位点，使其可在摩擦界面反应生成防护膜，再经硫醇-迈克尔加成反应接入含羧基的烷基侧链，利用侧链羧基的极性作用提升助剂分子在金属表面的吸附能力，分子自带的长链烷基还可增强其与基础油、锂基脂的相容性，避免助剂析出流失，分子自带的长链烷基还可增强其与基础油、锂基脂的相容性，避免助剂析出流失，针对无机复合粉体，先利用硅烷偶联剂完成界面改性，打散纳米团聚颗粒，改善粉体与油脂的亲和性；再借助tris盐酸盐稳定体系酸碱度，促使盐酸多巴胺氧化自聚合形成聚多巴胺包覆层，进一步提升了无机填料与脂体的配伍性。