预制皂粉及其制备方法、润滑脂及其制备方法与流程

本发明属于润滑脂技术领域，尤其涉及一种预制皂粉及其制备方法，以及一种润滑脂及其制备方法。

背景技术：

皂基润滑脂是作为一种工业常用润滑脂，广泛用于各个领域。目前，皂基润滑脂的制造方法可以分为直接皂法和预制皂法两种。直接皂化法在存在部分基础油的前提下先将脂肪酸直接皂化，然后使皂基蒸发水分，经高温炼化成液态后皂纤维重新结晶，最后加入余油和添加剂，经研磨分散后制成润滑脂。预制皂法先用碱皂化脂肪酸，预先制成脂肪酸金属皂类，并将皂粉脱水烘干后备用；然后在制造润滑脂时，按组成比将预制皂粉与基础油混合，经高温炼化成液态后皂纤维重新结晶；最后加入余油及添加剂，经研磨分散后制成润滑脂。两种传统的方法制造润滑脂时，都需经过高温炼化、皂纤维重新结晶的步骤。而在高温炼化过程中，润滑脂容易发生氧化，影响润滑脂性能。研究表明：润滑脂每升高10℃，氧化速度会提高一倍。通用锂皂高温炼化需达到200℃～220℃，因此，其在高温炼化过程中氧化速率会呈指数增长，导致润滑脂性能急剧降低；此外，严重氧化会导致润滑脂变色严重，影响外观。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种预制皂粉及其制备方法，旨在解决现有方法制备皂基润滑脂时，高温熔炼导致润滑脂氧化，降低润滑脂性能和外观的问题。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述预制皂粉制成的润滑脂及其制备方法。

本发明第一方面提供一种预制皂粉的制备方法，包括以下步骤：

提供有机溶剂、胶凝剂、脂肪酸、金属氢氧化物，将所述有机溶剂、所述胶凝剂和所述脂肪酸加热混合溶解，得到第一混合物；在所述第一混合物中加入所述金属氢氧化物的水溶液，在温度为90℃～110℃的条件下进行皂化反应，得到皂化液；

将所述皂化液进行剪切乳化、加压均化处理，得到皂化乳液；将所述皂化乳液进行喷雾干燥，制备得到预制皂粉。

本发明第二方面提供一种上述预制皂粉的制备方法制备得到的预制皂粉，且所述预制皂粉的粒径为20nm～2μm。

本发明第三方面提供一种润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

按照上述方法制备预制皂粉，或提供上述的预制皂粉；

将基础油、分散剂和所述预制皂粉混合处理得到第二混合物，在温度为100℃～180℃的条件下膨化处理，研磨后得到润滑脂。

本发明第四方面提供上述润滑脂的制备方法制备得到的润滑脂。

本发明提供的预制皂粉的制备方法，在皂化反应过程中添加胶凝剂，通过胶凝剂对皂化产物的稳定作用，可以初步调控得到的皂化产物的颗粒大小。更重要的是，本发明将皂化反应得到的皂化液，通过剪切乳化、加压均化处理后，进行喷雾干燥，获得超细的预制皂粉。具体的，先借助剪切乳化、加压均化的双重物理处理，将皂化液充分剪切、分散，使皂化产物微粒化，形成的皂化液的液体细腻且能达到高度的油水共融；进一步的，将皂化液采用喷雾干燥处理时，由于皂化液中的皂化产物粒径细小，且液体细腻、油水共融，因此，通过喷雾干燥能够进一步调控得到的皂粉的粒径，得到超细预制皂粉。采用本发明提供的预制皂粉的制备方法，制备得到的预制皂粉的粒径能达到纳米级别，大大提高了皂粉的比表面积，在采用预制皂粉制备润滑脂时，更有利于基础油渗入皂纤维内部，从而可以降低皂纤维的膨化温度，进而降低润滑脂的氧化程度，使得润滑脂颜色更白，胶体安定性能更好。

本发明提供的预制皂粉，具有粒径细小的优点。采用所述预制皂粉制备润滑脂时，由于所述预制皂粉具有较大的比表面积，因此能够促进基础油渗入皂纤维内部，降低皂纤维的膨化难度，使其可以在温度相对较低的条件下膨化。由于膨化温度降低，可以降低润滑脂氧化速度，从而提高润滑脂的性能。此外，由于润滑脂氧化程度降低，因此，具有更好的外观。

本发明提供的润滑脂的制备方法，将上述制备的预制皂粉与基础油混合后，加入分散剂，在温度为100℃～180℃的条件下膨化处理即可获得。相较于传统的直接皂化法和预制皂法，本发明提供的润滑脂的制备方法，膨化温度较低，可以降低润滑脂氧化速度，从而提高润滑脂的性能。此外，由于润滑脂氧化程度降低，因此，具有更好的外观。

本发明提供的润滑脂，采用上述方法制备获得，因此，润滑脂氧化程度较低，且具有优良的外观。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

本发明实施例第一方面提供一种预制皂粉的制备方法，包括以下步骤：

s01.提供有机溶剂、胶凝剂、脂肪酸、金属氢氧化物，将所述有机溶剂、所述胶凝剂和所述脂肪酸加热混合溶解，得到第一混合物；在所述第一混合物中加入所述金属氢氧化物的水溶液，在温度为90℃～110℃的条件下进行皂化反应，得到皂化液；

s02.将所述皂化液进行剪切乳化、加压均化处理，得到皂化乳液；将所述皂化乳液进行喷雾干燥，制备得到预制皂粉。

本发明实施例提供的预制皂粉的制备方法，在皂化反应过程中添加胶凝剂，通过胶凝剂对皂化产物的稳定作用，可以初步调控得到的皂化产物的颗粒大小。更重要的是，本发明将皂化反应得到的皂化液，通过剪切乳化、加压均化处理后，进行喷雾干燥，获得超细的预制皂粉。具体的，先借助剪切乳化、加压均化的双重物理处理，将皂化液充分剪切、分散，使皂化产物微粒化，形成的皂化液的液体细腻且能达到高度的油水共融；进一步的，将皂化液采用喷雾干燥处理时，由于皂化液中的皂化产物粒径细小，且液体细腻、油水共融，因此，通过喷雾干燥能够进一步调控得到的皂粉的粒径，得到超细预制皂粉。采用本发明实施例提供的制备方法，制备得到的预制皂粉的粒径能达到纳米级别，大大提高了皂粉的比表面积，在采用预制皂粉制备润滑脂时，更有利于基础油渗入皂纤维内部，从而可以降低皂纤维的膨化温度，进而降低润滑脂的氧化程度，使得润滑脂颜色更白，胶体安定性能更好。

具体的，上述步骤s01中，提供制备预制皂粉的原料：有机溶剂、胶凝剂、脂肪酸、金属氢氧化物。其中，

所述有机溶剂作为脂肪酸的溶解试剂和分散介质，同时，作为皂化反应的反应介质。在一些实施例中，所述有机溶剂选自四氢呋喃、正己烷、丙酮、碳原子数量为4～10的有机烃类、原子数量为2～4的低碳醇、原子数量为3～6的有机醚中的至少一种。上述有机溶剂，不仅对脂肪酸具有较好的溶解性能，而且在脂肪酸和金属氢氧化物发生皂化反应时，作为温和且稳定的反应介质，有利于皂化反应的进行。

所述胶凝剂作为皂化反应过程中的稳定剂，在皂化产物团聚之间，将皂化产物吸附并稳定在凝胶剂表面，由此降低皂化产物之间的团聚，初步控制皂化产物的粒径。在一些实施例中，所述胶凝剂选自钛酸四丁酯胶凝剂、钛酸四乙酯胶凝剂、钛酸四丙酯胶凝剂中的至少一种。

本发明实施例中，所述脂肪酸选自主链碳原子数量为6～24的脂肪酸。

在一些实施例中，所述金属氢氧化物选自氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钡中的至少一种。在皂化反应前，将所述金属氢氧化物配置成金属氢氧化物的水溶液，从而有助于金属氢氧化物与脂肪酸之间皂化反应均匀稳定的进行。在一些实施例中，所述金属氢氧化物的水溶液中，金属氢氧化物的质量百分含量为15％～25％。当所述金属氢氧化物的质量百分含量在此范围时，金属氢氧化物的水溶液中的含水量合适，同时，碱浓度合适，能够提高皂化反应速率。若所述金属氢氧化物的浓度过高，不利于金属氢氧化物的溶解，金属氢氧化物在溶液中可能容易析出，进而不利于金属氢氧化物在液相状态下与脂肪酸之间发生皂化反应；另外，过高的浓度不利于控制皂化反应的进程。在具体实施例中，所述金属氢氧化物的水溶液中，金属氢氧化物的质量百分含量为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％。在优选实施例中，所述金属氢氧化物的水溶液中，金属氢氧化物的质量百分含量为20％。

本发明实施例中，按照各原料重量份数如下的比例，向反应体系中增加各原料：

上述步骤s01中，将所述有机溶剂、所述胶凝剂和所述脂肪酸加热混合溶解，得到三者均匀混合的第一混合物。在一些实施例中，将所述有机溶剂、所述胶凝剂和所述脂肪酸加热混合溶解的步骤中，将所述有机溶剂、所述胶凝剂和所述脂肪酸混合，在温度为60℃～120℃的条件下搅拌处理，促进所述脂肪酸的溶解，已形成所述胶凝剂和所述脂肪酸的混合溶液。

进一步的，在所述第一混合物中加入所述金属氢氧化物的水溶液，加热处理，使脂肪酸与金属氢氧化物之间发生皂化反应。本发明实施例中，所述皂化反应在温度为90℃～110℃的条件下进行。皂化反应在温度为90℃～110℃的条件下，具有较好的反应速率。当温度过高时，反应速率过快，容易导致皂化产物的团聚。而由于皂化反应为放热反应，因此，在所述第一混合物中加入所述金属氢氧化物的水溶液的步骤，在低于皂化反应温度8℃～12℃的条件下进行。在脂肪酸与金属氢氧化物来时反应后，反应产生的热量提高反应体系的温度，使温度对应提高8℃～12℃，从而得到90℃～110℃的反应温度。在一些实施例中，在所述第一混合物中加入所述金属氢氧化物的水溶液，在温度为90℃～110℃的条件下进行皂化反应的步骤中，先在温度为80℃～100℃的条件下加入所述金属氢氧化物的水溶液，然后调节温度至90℃～110℃，进行皂化反应。

上述步骤s02中，所述皂化液进行剪切乳化、加压均化处理，使皂化液中的皂化产物充分细化，获得细腻且油水共融的皂化液。

在一些实施例中，将所述皂化液进行剪切乳化的步骤，在乳化设备中进行；所述乳化设备设置有与发动机连接的均质头，所述均质头对所述皂化液进行剪切、分散。通过与发动机连接的均质头的高速旋转，对皂化液中的物料进行剪切、分散、撞击，从而获得细腻且油水相融的皂化液。

在一些实施例中，所述均质头对所述皂化液进行剪切、分散的步骤中，所述均质头的转速为3000r/min～5000r/min，剪切时间15min～30min。若转速过低或剪切时间过短，则不足以将皂化液中的物料进行剪切、分散、撞击，致使皂颗粒较粗，分散不均匀；若转速过高，能耗增加。

在优选实施例中，将所述皂化液进行剪切乳化、加压均化处理的步骤中，所述加压均化处理的压力为60mpa～120mpa。当加压均化处理的压力在此范围时，可以强化皂化液的分散，从而得到分散均匀的超细皂化颗粒。

进一步的，将所述皂化乳液进行喷雾干燥，获得粒径细小的预制皂粉。在一些实施例中，所述喷雾干燥的方法为：将经加压均化处理得到的皂化乳液泵送至喷雾头，经喷雾头雾化。所述喷雾头的下方通有向上流动的干燥热空气流，所述热空气流温度为80℃～120℃；经喷雾头喷出的乳液，经热气流热交换，干燥形成粉状颗粒，缓慢沉降在干燥室底部；有机溶剂则随热气流气化后，经冷凝回流后可以重复使用。由于所述皂化乳液中的皂化产物颗粒已经非常细小，加之皂化乳液的细腻度高，因此，本发明实施例通过调控喷雾头喷出的乳液速度及泵送压力，可以进一步调控雾化的乳液颗粒，得到粒径可低至20nm的预制皂粉。

本发明实施例所述预制皂粉的制备方法制备得到的预制皂粉的粒径为20nm～2μm。在一些实施例中，所述预制皂粉的粒径为20nm～200nm；在一些实施例中，所述预制皂粉的粒径为200nm～800nm；在一些实施例中，所述预制皂粉的粒径为800nm～2μm。

本发明实施例第二方面提供一种上述预制皂粉的制备方法制备得到的预制皂粉，且所述预制皂粉的粒径为20nm～2μm。

本发明实施例提供的预制皂粉，具有粒径细小的优点。采用所述预制皂粉制备润滑脂时，由于所述预制皂粉具有较大的比表面积，因此能够促进基础油渗入皂纤维内部，降低皂纤维的膨化难度，使其可以在温度相对较低的条件下膨化。由于膨化温度降低，可以降低润滑脂氧化速度，从而提高润滑脂的性能。此外，由于润滑脂氧化程度降低，因此，具有更好的外观。

本发明实施例第三方面提供一种润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

e01.按照上述方法制备预制皂粉，或提供上述的预制皂粉；

e02.将基础油、分散剂和所述预制皂粉混合处理得到第二混合物，在温度为100℃～180℃的条件下膨化处理，研磨后得到润滑脂。

本发明实施例提供的润滑脂的制备方法，将上述制备的预制皂粉与基础油混合后，加入分散剂，在温度为100℃～180℃的条件下膨化处理即可获得。相较于传统的直接皂化法和预制皂法，本发明实施例提供的润滑脂的制备方法，膨化温度较低，可以降低润滑脂氧化速度，从而提高润滑脂的性能。此外，由于润滑脂氧化程度降低，因此，具有更好的外观。

具体的，上述步骤e01中，所述预制皂粉的制备如上文所述，为了节约篇幅，此处不再赘述。

上述步骤e02中，提供制备润滑脂的原料：预制皂粉、基础油和分散剂。所述分散剂用于促进基础油在皂纤维中的渗入。在一些实施例中，所述分散剂为甘油。

本发明实施例中，所述润滑脂的原料按照下述重量份数配置：

预制皂粉5～30重量份；

基础油60～95重量份；

分散剂0.5～3重量份。

具体的，将分散剂加入到基础油中，搅拌均匀后和所述预制皂粉混合处理得到第二混合物后，在温度为100℃～180℃的条件下膨化处理，膨化时间20～120min。由于膨化处理温度较低，因此，可以降低润滑脂的氧化程度，进而提高润滑脂的性能和表面外观。

进一步的，在进行膨化处理后，可以根据需要加入添加剂，再进行研磨处理。所述添加剂可选自抗氧化剂、极压抗磨剂、金属抑制剂、摩擦系数改进剂、增粘剂等，但不限于此。

在一些实施例中，所述添加剂包括抗氧剂，且所述抗氧剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂中的至少一种。其中，所述胺类抗氧剂选自二异辛基二苯胺、二辛基二苯胺、或含其它烷基的二苯胺；所述酚类抗氧剂选自2,6二叔丁基对甲苯酚、2,6二叔丁基酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯。

在一些实施例中，所述添加剂包括极压抗磨剂，且所述极压抗磨剂为二硫化钼、二硫化钨、有机钼、环烷酸铋、二烷基二硫代磷酸锌、四氟乙烯中的至少一种。

在一些实施例中，所述添加剂包括极金属抑制剂，且所述的金属抑制剂为苯三唑衍生物。

本发明实施例第四方面提供上述润滑脂的制备方法制备得到的润滑脂。

本发明实施例提供的润滑脂，采用上述方法制备获得，因此，润滑脂氧化程度较低，且具有优良的外观。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

一种润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

在1000g乙醇中加入80g钛酸四丁酯搅拌均匀，加热至60℃，加入12-羟基硬脂酸150g，升温至90℃至12-羟基硬脂酸完全溶解，恒温搅拌5min；缓慢滴加预热至70℃的20w.t％的单水氢氧化锂水溶液120g，滴加速度为20g/min；恒温90℃冷凝回流皂化1h，得到皂化液。

将所得的皂化液通过乳化设备进行剪切乳化，剪切速率3000r/min，乳化时间15min得到皂乳化液。

将所得的皂乳化液用高压均质机进行均化，设置均质压力60mpa，均质两次得到均质皂乳化液。

将所得得均质皂乳化液进行喷雾干燥，干燥室先用热气流预热10min，喷雾速率100g/min，烘干气流温度90℃，经沉降后得到预制皂粉。

提供在温度为40℃条件下粘度为6mm²/s的聚α烯烃油850g，加入甘油10g，搅拌均匀后，加入上述步骤得到的预制皂粉140g，混合搅拌后加热至100℃，恒温膨化2h。在均质压力30mpa的条件下经均质机均质两次，然后过三辊研磨两遍得到润滑脂。

实施例2

一种润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

在1000g乙醇中加入100g钛酸四丁酯搅拌均匀，加热至80℃，加入12-羟基硬脂酸100g，升温至90℃，至12-羟基硬脂酸完全溶解，恒温搅拌5min；缓慢滴加预热至70℃的20w.t％的单水氢氧化锂水溶液80g，滴加速度为20g/min；恒温90℃冷凝回流皂化1.5h，得到皂化液。

将所得的皂化液通过乳化设备进行剪切乳化，剪切速率4000r/min，乳化时间20min得到皂乳化液。

将所得的皂乳化液用高压均质机进行均化，设置均质压力80mpa，均质两次得到均质皂乳化液。

将所得得均质皂乳化液进行喷雾干燥，干燥室先用热气流预热10min，喷雾速率150g/min，烘干气流温度90℃，经沉降后得到预制皂粉。

提供在温度为40℃条件下粘度为6mm²/s的聚α烯烃油850g，加入甘油10g，搅拌均匀后，加入上述步骤得到的预制皂粉140g，混合搅拌后加热至140℃，恒温膨化1.5h。在均质压力30mpa的条件下经均质机均质两次，然后过三辊研磨两遍即得到润滑脂。

实施例3

一种润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

在1000g乙醇中加入100g钛酸四丁酯搅拌均匀，加热至90℃，加入12-羟基硬脂酸80g，升温至90℃，至12-羟基硬脂酸完全溶解，恒温搅拌5min；缓慢滴加预热至70℃的20w.t％的单水氢氧化锂水溶液60g，滴加速度为20g/min；恒温110℃冷凝回流皂化2h，得到皂化液。

将所得的皂化液通过乳化设备进行剪切乳化，剪切速率4000r/min，乳化时间20min得到皂乳化液。

将所得的皂乳化液用高压均质机进行均化，设置均质压力100mpa，均质两次得到均质皂乳化液。

将所得得均质皂乳化液进行喷雾干燥，干燥室先用热气流预热10min，喷雾速率200g/min，烘干气流温度90℃，经沉降后得到预制皂粉。

提供在温度为40℃条件下粘度为6mm²/s的聚α烯烃油850g，加入甘油10g，搅拌均匀后，加入上述步骤得到的预制皂粉140g，混合搅拌后加热至140℃，恒温膨化1h。在均质压力30mpa的条件下经均质机均质两次，然后过三辊研磨两遍即得到润滑脂。

实施例4

在1000g乙醇中加入100g钛酸四丁酯搅拌均匀，加热至90℃，加入12-羟基硬脂酸80g，升温至90℃，至12-羟基硬脂酸完全溶解，恒温搅拌5min；缓慢滴加预热至70℃的20w.t％的单水氢氧化锂水溶液60g，滴加速度为20g/min；恒温120℃冷凝回流皂化2h，得到皂化液。

将所得的皂化液通过乳化设备进行剪切乳化，剪切速率5000r/min，乳化时间30min得到皂乳化液。

将所得的皂乳化液用高压均质机进行均化，设置均质压力120mpa，均质两次得到均质皂乳化液。

将所得得均质皂乳化液进行喷雾干燥，干燥室先用热气流预热10min，喷雾速率250g/min，烘干气流温度120℃，经沉降后得到预制皂粉。

提供在温度为40℃条件下粘度为6mm²/s的聚α烯烃油850g，加入甘油10g，搅拌均匀后，加入上述步骤得到的预制皂粉140g，混合搅拌后加热至140℃，恒温膨化0.5h。在均质压力30mpa的条件下经均质机均质两次，然后过三辊研磨两遍即得到润滑脂。

对比例1

一种润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

提供40℃粘度为6mm²/s的聚α烯烃油850g，加入甘油10g，搅拌均匀后，加入市售预制皂粉140g，混合搅拌后加热至220℃，至皂熔化成真溶液。降温至120℃～140℃后过均质机均质两次，均质压力30mpa，然后过三辊研磨两遍即得到润滑脂。

将实施例1-4制备的预制皂粉进行粒径测试，并对实施例1-4，对比例1制备的润滑脂的氧化安定性(检测标准astmd942)、1/4锥入度和白度进行检测，检测结果如下表1所示。

表1

由表1可见，实施例1-4制备得到的预制皂粉粒径，较市售皂粉的粒径大幅降低。相较于对比例1，将实施例1-4制备得到的预制皂粉制备润滑脂后，得到的润滑脂具有更好的氧化安定性，白度也明显提升。与对比例1得到的润滑脂(1/4锥入度/0.1mm：260)相比，实施例4提供的润滑脂1/4锥入度(0.1mm)为253，可见，采用本发明制备的预制皂粉粒径制备润滑脂，对润滑脂的稠度没有明显改变。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。