一种用于形成导热润滑剂的组合物的制作方法

本发明涉及润滑剂技术领域，具体涉及一种用于形成导热润滑剂的组合物。

背景技术：

高速滚动轴承的温升及温度分布会直接影响到轴承系统的工作性能和使用寿命。滚动轴承转速的提高，会导致轴承摩擦生热增加，如果热量得不到及时有效地散发，会造成轴承内部温度过高，进而导致轴承内部零件表面灼伤甚至胶合、咬死而过早报废。

因此，有必要研发一种多功能导热硅脂混合物，它既有润滑功能，也有传热导热功能，这种导热润滑脂应用在轴承结构中不仅减缓轴承结构的老化及导热问题，还避免传统润滑油带来的腐蚀性问题。

cn110257139a公开了一种热耐高温耐久润滑剂的制备方法，包括如下步骤：一、按照既定配比称取各原料，将1-氰基苯并环丁烯与对苯二甲酰氯单体经加成熔融共聚形成预聚体，预聚体降温后，添加活性稀释剂保温，冷却后加入溶有催化剂的溶液，混合均匀，真空蒸除溶解催化剂的溶剂，具体步骤为将1-氰基苯并环丁烯加热到110～150℃后，在1小时内缓慢加入对苯二甲酰氯单体，在此温度下保温1～3小时，二者经加成熔融共聚反应至体系完全溶解均一，得到预聚体，所述对苯二甲酰氯单体为，预聚体温度在30分钟内降低至80～100℃后，加入预聚体活性稀释剂，得到稀释后的预聚体，保温15～30分钟，所述活性稀释剂选自邻苯二甲酸二烯丙基酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸二噁茂酯、甲基丙烯酸缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、二甲氨基甲基苯酚，将稀释后的预聚体冷却至室温，加入催化剂溶于催化剂溶剂的催化剂溶液，所述催化剂选自2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮锰；催化剂的溶剂选自丙酮、丁酮、四氢呋喃，在30～50℃的温度条件下真空蒸除溶解催化剂的溶剂，即可得到苯并环丁烯酰胺润滑脂；二、将二甲基氯硅烷和双环戊二烯加入另一反应釜中，升温、搅拌、通氮气,在135～140℃下加入丁基锂溶液,时间30～60min，并保温10～20min，再加入二甲胺搅拌搅拌反应10～20min，再加入异丙基溴化镁和氯化亚铁，搅拌反应10～20min，得硼硅氧烷二茂铁预聚体；三、将步骤二制得的硼硅氧烷二茂铁预聚体加入到丁二醇中，不断搅拌，加入食碱水调节ph值为2.0～10.0，在130～145℃，反应1～2h，得改性硼硅氧烷二茂铁预聚体；四、将改性硼硅氧烷二茂铁预聚体、苯并环丁烯酰胺润滑脂、季戊四醇硬脂酸酯、聚金刚烷-1,3-二甲酰间苯二胺、氧化铝、聚苯醚、洁净分散剂导入球磨机中，混合球磨2～3h，再将抗氧剂导入混料机中，在80～90℃加热并搅拌反应20～30min，搅拌速度为200～400r/min，之后再加入氨水，将温度降至常温，搅拌反应1～2h，得到混合物a；向混合物a中加入二烷基二硫磷酸锌、二甲氨基二氮硒杂茚、氧化钨，导搅拌机中，在磁力搅拌下混合15～25min，过滤去除沉淀物，得到混合物b；向混合物b中加入二烷基二硫磷酸锌、烯丙基磺酸钠、异辛基缩水甘油醚，在温度为65～75℃、压力为2～4mpa的条件下搅拌反应2～3h，再升温至95～100℃，搅拌均匀，即可得到成品。该方法制得的导热润滑剂即便在功能上满足需要，但至少因为制备工艺繁琐，经济效益差，不适合大面积推广。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种用于形成导热润滑剂的组合物，通过优化配方，使得所提供的组合物能够较为方便的制备导热润滑剂，且所形成的导热润滑剂同时兼具优良的导热性能和润滑性能。

本发明的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的种导热润滑剂的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种与上述目的相对应的导热润滑剂。

为实现上述目的之一，本发明采取的技术方案如下：

一种用于形成导热润滑剂的组合物，其或其原料以重量份数计包括下述组分：

其中，所述润滑剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、石蜡油、环烷油和硅酮中的一种或多种；所述防沉剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、正己烷和丁醇中的一种或多种；所述无机盐选自亚硝酸盐和亚硫酸盐中的一种或多种。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述组合物或其原料以重量份数计包括下述组分：

在本发明的一些优选的实施方式中，所述二甲基硅油的动力粘度为100mpa·s～15000mpa·s。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述二甲基硅油的动力粘度为1000mpa·s～10000mpa·s。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述二甲基硅油的动力粘度为1000mpa·s～5000mpa·s。

根据本发明，动力粘度在上述范围内的二甲基硅油均可以应用于本发明。示例性地，所述二甲基硅油的动力粘度可以是100mpa·s、500mpa·s、1000mpa·s、1500mpa·s、2000mpa·s、2500mpa·s、3000mpa·s、3500mpa·s、4000mpa·s、4500mpa·s、5000mpa·s、5500mpa·s、6000mpa·s、6500mpa·s、7000mpa·s、7500mpa·s、8000mpa·s、8500mpa·s、9000mpa·s、9500mpa·s、10000mpa·s、11000mpa·s、12000mpa·s、13000mpa·s、14000mpa·s、15000mpa·s以及它们之间的任意值。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述氧化铝的粒径为0.1μm～10μm，优选为0.1μm～5μm。

根据本发明，所述氧化铝的粒径可以是上述特定范围内的任意值，例如但不限于，可以是0.1μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm、5.0μm、5.5μm、6.0μm、6.5μm、7.0μm、7.5μm、8.0μm、8.5μm、9.0μm、9.5μm、10.0μm以及它们之间的任意值。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述氧化锌的粒径为0.1μm～5μm，优选为0.5μm～3μm。

根据本发明，所述氧化锌的粒径可以是上述特定范围内的任意值，例如但不限于，可以是0.1μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm、5.0μm以及它们之间的任意值。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述热稳定剂包括钙锌热稳定剂、钡锌稳定剂和钡镉稳定剂中的一种或多种。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂包括kh550、kh560、kh570中的一种或多种，优选为kh550。

根据本发明，所述亚硫酸盐可以是亚硫酸钠和亚硫酸镁。

根据本发明，所述亚硝酸盐可以是亚硝酸钠或亚硝酸锌。

为实现上述目的之二，本发明采取的技术方案如下：

一种导热润滑剂的制备方法，其以上述的组合物为原料，并包括下述步骤：

s1.采用所述硅烷偶联剂对包括所述氧化铝和所述氧化锌的导热填料进行改性处理，制得改性导热填料；

s2.将所述改性导热填料与所述二甲基硅油混合、熟化和球磨，制得硅脂混合物；

s3.将所述硅脂混合物与所述硬脂酸锌、所述乙酸乙酯、所述无机盐以及所述热稳定剂混合并球磨，制得导热润滑剂。

在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s1中，所述改性处理的步骤包括：

1)将所述硅烷偶联剂溶解在溶剂优选无水乙醇中；

2)将所述导热填料与步骤1)制得的产物混合；

3)将步骤2)制得的产物的ph值调节至9～11后对其进行水浴处理；以及

任选地，4)对步骤3)制得的产物进行超声处理；

优选地，步骤3)中，所述水浴处理的条件包括：温度为35℃～65℃；时间为1h～5h；和/或步骤4)中，所述超声处理的条件包括：频率为30khz～120khz；时间为1min～30min。

在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s2中，所述熟化的条件包括：温度为80℃～150℃；时间为1min～30min；和/或所述球磨的条件包括：转速为100r/min～1000r/min；时间为1min～60min。

在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s3中，所述球磨的条件包括：转速为100r/min～1000r/min；时间为1min～60min。

为实现上述目的之三，本发明采取的技术方案如下：

一种以上述组合物为原料或根据上述的制备方法制得的导热润滑剂。

根据本发明，所述导热润滑剂可以作为滚动轴承的导热润滑剂。

本发明的有益效果至少在于以下几个方面：

其一，本发明所提供的组合物形成的导热润滑剂在应用时，例如在应用于滚动轴承中时，一方面起到润滑脂的润滑作用，另一方面通过导热填料的高填充起到导热作用，有效的带走因运转产生的热量，降低设备本体上的轴承损伤、磨损，提高轴承使用寿命。

其二，本发明所提供的导热润滑剂采用球磨方式制备，相比传统搅拌方式，其内部导热颗粒可均匀分布，提高传热系数；采用该导热润滑剂可降低对轴承材料的腐蚀性，避免传统润滑剂对轴承的腐蚀性伤害。

其三，本发明通过设计制备高粘度、高导热的新型导热润滑剂可避免传统润滑剂因高速运转带来的粘度低，油脂挥发快、油脂分解等问题，该导热润滑剂可均匀的涂覆于辊轴与辊之间，随着两者间的高低速转动，导热润滑剂可充分形成油脂轮廓。

附图说明

图1是本发明实施例1的工艺流程图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于下述说明。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购途径获得的常规产品。

在下述实施方式中，若无特殊说明，则：

二甲基硅油购自德国瓦克，wackerak1000，动力粘度为1000mpa·s；

硅烷偶联剂的牌号是kh550；

氧化铝的粒径是0.1～5μm；

氧化锌的粒径是0.5～3μm；

硬脂酸锌购自翁氏化学，分析纯；

乙酸乙酯购自翁氏化学，分析纯；

无机盐为亚硝酸钠，购自天津市大茂化学试剂厂；

钙锌热稳定剂购自广东炜林纳新材料科技股份有限公司，牌号是winnerwwp-z08。

在下述实施方式中，若无特殊说明，则：

导热系数参考标准astm-d547进行测试。

滚动摩擦系数参考标准gb/t12583进行测试。

实施例1

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.65重量份；氧化铝，300重量份；氧化锌，30重量份；硬脂酸锌，20重量份；乙酸乙酯，5重量份；无机盐，3重量份；钙锌热稳定剂，2重量份。

本实施例的工艺流程图如图1所示，采取的制备方法如下：

1)采用硅烷偶联剂kh550对干燥后的导热填料粉体(即氧化铝和氧化锌)进行改性处理，添加量为导热填料粉体重量的0.5％，具体地，首先将硅烷偶联剂kh550加入为导热填料粉体重量25％的无水乙醇中，持续搅拌，待其溶解后加入导热填料粉体，继续搅拌。并调整制得的混合物的ph值为10，后置于50℃水浴中，持续搅拌3h，最后再在60khz条件下超声分散15min。

2)将导热填料粉体进行过滤，将过滤得到的改性后的导热填料在200℃真空干燥箱中烘干至导热填料粉体重量恒重，取出备用；

3)分3次将改性后的导热填料粉体与100份二甲基硅油混合，并搅拌均匀后放入120℃烘箱中熟化10min；

4)将步骤3)熟化后的混合物放置球磨机球磨混合，设置转速为300r/min，搅拌时间30min；

5)在步骤4)制得的混合物中加入设定量的硬脂酸锌、乙酸乙酯、无机盐及钙锌热稳定剂；并设置球磨机速率为350r/min，球磨时间为30min，获得细腻均匀、无肉眼可见颗粒的复合材料，即为混合均匀的多功能导热润滑剂。

经测试，制得的多功能导热润滑剂的导热系数可达到0.98w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.05％。

实施例2

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.8重量份；氧化铝，320重量份；氧化锌，32重量份；硬脂酸锌，21重量份；乙酸乙酯，5.5重量份；无机盐，3.5重量份；钙锌热稳定剂，2.5重量份。

本实施例采取的制备方法与实施例1相同。

对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，导热润滑剂的导热性能可达到0.98w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.06％。

实施例3

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.5重量份；氧化铝，280重量份；氧化锌，28重量份；硬脂酸锌，19重量份；乙酸乙酯，4.5重量份；无机盐，2.5重量份；钙锌热稳定剂，1.5重量份。

本实施例采取的制备方法与实施例1相同。

对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，导热润滑剂的导热性能可达到0.96w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.08％。

实施例4

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.65重量份；氧化铝，300重量份；氧化锌，30重量份；硬脂酸锌，20重量份；乙酸乙酯，5重量份；无机盐，3重量份；钙锌热稳定剂，2重量份。

本实施例采取的制备方法如下：

1)采用硅烷偶联剂kh550对干燥后的导热填料粉体(即氧化铝和氧化锌)进行改性处理，添加量为导热填料粉体重量的0.5％，具体地，首先将硅烷偶联剂kh550加入为导热填料粉体重量25％的无水乙醇中，持续搅拌，待其溶解后加入导热填料粉体，继续搅拌。并调整制得的混合物的ph值为10，后置于50℃水浴中，持续搅拌3h，最后再超声分散15min。

2)将导热填料粉体进行过滤，将过滤得到的改性后的导热填料在200℃真空干燥箱中烘干至导热填料粉体重量恒重，取出备用；

3)分3次将改性后的导热填料粉体与100份二甲基硅油混合，并搅拌均匀后放入120℃烘箱中熟化10min；

4)将步骤3)熟化后的混合物与设定量的硬脂酸锌、乙酸乙酯、无机盐及钙锌热稳定剂混合均匀，制得多功能导热润滑剂。

制得导热润滑剂材料均匀性较差，并对导热润滑剂进行测试，结果表明，导热润滑剂的导热性能仅为0.45w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.2％。

实施例5

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，0.1重量份；氧化铝，200重量份；氧化锌，10重量份；硬脂酸锌，10重量份；乙酸乙酯，1重量份；无机盐，1重量份；钙锌热稳定剂，1重量份。

对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，导热润滑剂的导热性能变差，导热系数仅为0.35w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.15％。

实施例6

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，0.05重量份；氧化铝，400重量份；氧化锌，50重量份；硬脂酸锌，30重量份；乙酸乙酯，7重量份；无机盐，5重量份；钙锌热稳定剂，5重量份。

对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，导热润滑剂的导热性能变差，导热润滑剂为粘稠状，无法均匀涂覆，导热系数仅为0.35w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.35％。

实施例7

与实施例1的不同之处仅在于，采用石蜡油替换硬脂酸锌来制备导热润滑剂。结果表明，制得的导热润滑剂的性能与实施例1相当。

实施例8

与实施例1的不同之处仅在于，采用硅酮替换硬脂酸锌来制备导热润滑剂。结果表明，制得的导热润滑剂的性能与实施例1相当。

实施例9

与实施例1的不同之处仅在于，采用二甲苯替换乙酸乙酯来制备导热润滑剂。结果表明，制得的导热润滑剂的性能与实施例1相当。

实施例10

与实施例1的不同之处仅在于，采用正己烷替换乙酸乙酯来制备导热润滑剂。结果表明，制得的导热润滑剂的性能与实施例1相当。

实施例11

与实施例1的不同之处仅在于，采用丁醇替换乙酸乙酯来制备导热润滑剂。结果表明，制得的导热润滑剂的性能与实施例1相当。

实施例12

与实施例1的不同之处仅在于，采用亚硫酸钠替换无机盐来制备导热润滑剂。结果表明，制得的导热润滑剂的性能与实施例1相当。

对比例1

本对比例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.65重量份；氧化铝，330重量份；硬脂酸锌，20重量份；乙酸乙酯，5重量份；无机盐，3重量份；钙锌热稳定剂，2重量份。

本对比例采取的制备方法与实施例1相同。对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，材料均匀性稍差，导热润滑剂的导热性能为0.6w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.12％。

对比例2

本对比例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.65重量份；氧化锌，330重量份；硬脂酸锌，20重量份；乙酸乙酯，5重量份；无机盐，3重量份；钙锌热稳定剂，2重量份。

本对比例采取的制备方法与实施例1相同。对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，导热润滑剂表面均匀性较好，但导热润滑剂的导热性能较差，仅为0.3w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.08％。

对比例3

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.65重量份；氧化铝，300重量份；氧化锌，30重量份；乙酸乙酯，5重量份；无机盐，3重量份；钙锌热稳定剂，2重量份。

本对比例采取的制备方法与实施例1相同。对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，导热润滑剂的导热性能0.95w/m·k；润滑性能较差，导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.4％。

对比例4

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.65重量份；氧化铝，300重量份；氧化锌，30重量份；硬脂酸锌，20重量份；无机盐，3重量份；钙锌热稳定剂，2重量份。

本对比例采取的制备方法与实施例1相同。对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，导热润滑剂放置72h后产生沉积现象，前期未发生沉积现象时导热率为0.85w/m·k，产生沉积后导热率仅为0.4w/m·k；导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.28％。

对比例5

本实施例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；硅烷偶联剂kh550，1.65重量份；氧化铝，300重量份；氧化锌，30重量份；硬脂酸锌，20重量份；乙酸乙酯，5重量份；无机盐，3重量份；钙锌热稳定剂，2重量份。

本对比例采取的制备方法与实施例1相同。对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，将导热润滑剂涂抹在金属表面720h后，金属表面产生腐蚀现象，导热润滑剂的导热性能0.95w/m·k；润滑性能好，导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.06％，但易腐蚀基体材料。

对比例6

本对比例中采用的原料及配比如下：

二甲基硅油，100重量份；氧化铝，300重量份；氧化锌，30重量份；硬脂酸锌，20重量份；乙酸乙酯，5重量份；无机盐，3重量份；钙锌热稳定剂，2重量份。

本对比例采取的制备方法如下：

1)分3次将导热填料粉体(即氧化铝和氧化锌)与100份二甲基硅油混合，并搅拌均匀后放入120℃烘箱中熟化10min；

2)将步骤1)熟化后的混合物放置球磨机球磨混合，设置转速为300r/min，搅拌时间30min；

3)在步骤2)制得的混合物中加入设定量硬脂酸锌、乙酸乙酯、无机盐及钙锌热稳定剂；并设置球磨机速率为350r/min，球磨时间为30min，获得细腻均匀、无肉眼可见颗粒的复合材料，即为混合均匀的多功能导热润滑剂。

对制得的导热润滑剂进行测试，结果表明，材料未能充分混合，出现颗粒现象，导热润滑剂的导热率仅为0.15w/m·k；润滑性能差，导热润滑剂的滚动摩擦系数为0.5％。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。