一种含复合添加剂的润滑脂及其制备方法与流程

1.本发明涉及润滑技术领域，特别是涉及一种含复合添加剂的润滑脂及其制备方法。


背景技术：

2.纳米技术是新世纪的新兴技术，应用于环境、材料、通讯和加工等多个领域。纳米材料更是受到各个国家的关注，而在我国经济的可持续发展观念的推动下，纳米材料的相关研究开创了一个新的篇章。经过各个学科的技术交叉研究，如何运用纳米材料和开发新型纳米材料的改性工作备受热议。由于我国的稀土资源丰富，不少科研人员将纳米技术引入稀土工业领域。
3.在润滑油中加入纳米石墨烯已有研究。王晓波等人公开了一种基于氧化石墨烯修饰的纳米添加剂及其应用，利用聚合物磷酸酯对氧化石墨烯进行修饰，该纳米添加剂能在聚醚中形成稳定的分散体系，且具有很好的热稳定性。
4.lin等利用硬脂酸为改性剂，通过化学改性法制备了硬脂酸接枝石墨烯，石墨烯表面长链烷烃的存在减少了石墨烯表面的亲水基团，增强了其与基础油的相容性，制备的润滑油具有更低和更稳定的摩擦系数和更高的轴承抗磨损。
5.在润滑脂中加入纳米材料添加剂也有研究。中国专利cn101205495a公开了一种复合纳米微粒、含有它的润滑脂及其制法，发明了一种二硫代二唑硫酮与丁氧基
‑
三乙二醇的方应物和laf3的复合纳米颗粒，加入润滑脂后，其摩擦效果显著。中国专利cn102911774a公开了一种含纳米碳管的润滑脂及其制备方法，以膨润土作为稠化剂，基础油为精制矿物油和合成油，添加纳米碳管的润滑脂，提高了抗磨性能。对于其他纳米材料添加剂，中国专利cn102492523a介绍了一种混合纳米润滑脂添加剂及其应用，阐述了其他类型无机纳米添加剂，cu、al、al2o3等金属粉末组成的纳米复合添加剂，表明了无机粉末也能加入润滑脂中起到良好摩擦效果。苯并三氮唑修饰的纳米粒子的摩擦学性能研究的论文中对经表面修饰的纳米ceo2和纳米la2o3在柴油机和锂基脂中的摩擦学性能进行了研究。然而，经过修饰的纳米稀土氧化物，其结构不稳定、易沉聚；在某种特定工况或特殊要求下才需进行修饰，应用范围有限。另外，在润滑脂的皂化后加入添加剂，会造成添加剂分散不均匀、皂粒间混合程度小和润滑效果不明显等问题。
6.苯并三氮唑乙酸乙酯和苯并三氮唑乙酸丁酯具有一定的油溶性，可以作为润滑油添加剂使用。苯并三氮唑由于是固体，它们的油溶性不好，未能在润滑油中使用，主要是作为涂料、塑料、医药、农药和染料添加剂来使用。所以针对目前润滑脂的不足之处，研发新型的高性能润滑脂成为当前的研究主方向。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种含复合添加剂的润滑脂及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用环保型植物油皂化形成钙基脂或锂钙基脂，并在皂化前加入纳米石
墨烯和苯并三氮唑衍生物。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种含复合添加剂的润滑脂，所述润滑脂内包含复合添加剂，所述复合添加剂包括纳米石墨烯和苯并三氮唑衍生物，所述纳米石墨烯在润滑脂中含量为0.01wt％
‑
1.0wt％，所述苯并三氮唑衍生物在润滑脂中含量为0.5wt％
‑
5.0wt％。
9.作为本发明的进一步优化，所述润滑脂为钙基脂或钙锂基脂。
10.作为本发明的进一步优化，所述纳米石墨烯在润滑脂中含量为0.01wt％
‑
0.5wt％，所述苯并三氮唑衍生物在润滑脂中含量为0.5wt％
‑
3.0wt％。
11.作为本发明的进一步优化，所述纳米石墨烯为电解法制备的粒度为0.5nm
‑
50nm纳米石墨烯，所述苯并三氮唑衍生物为苯并三氮唑乙酸酯。
12.作为本发明的进一步优化，所述苯并三氮唑乙酸酯包括苯并三氮唑乙酸乙酯、苯并三氮唑乙酸丁酯和苯并三氮唑乙酸正辛酯中的一种。
13.本发明提供了一种所述的含复合添加剂的润滑脂的制备方法，在皂化前加入所述纳米石墨烯和所述苯并三氮唑衍生物。
14.作为本发明的进一步优化，所述制备方法，包括以下步骤，
15.(1)按照质量比(5
‑
10)∶1∶(0.004
‑
0.01)∶(0.15
‑
0.25)依次称取基础油、稠化剂、纳米石墨烯和苯并三氮唑衍生物，取稠化剂和30％
‑
50％的基础油混匀，然后加入纳米石墨烯和苯并三氮唑衍生物，搅拌混合10
‑
20min，获得第一混合溶液；
16.(2)将步骤(1)获得的第一混合溶液放入反应容器中，通入n2，加入无机碱溶液得第二混合溶液，第二混合溶液升温皂化，待第二混合溶液由液态变成半流体或固态加入30％的基础油，然后继续皂化1
‑
1.5h，最优为继续皂化1h；
17.(3)将步骤(2)反应结束后状态不再改变的第二混合溶液升温除水，直至无水珠无水汽产生得第三混合溶液；
18.(4)向步骤(3)获得的第三混合溶液中加入剩余基础油获得第四混合溶液，第四混合溶液升温进行高温炼制，直至第四混合溶液由稀状固态变成真溶液状态，保持5
‑
15min，然后冷却至120℃，搅拌0.5h，然后冷却至室温，收集润滑脂。
19.作为本发明的进一步优化，步骤(1)中所述基础油与所述稠化剂的质量比为(5
‑
7):1，所述基础油为未经任何处理的纯菜籽油，所述稠化剂为12
‑
羟基硬脂酸。
20.作为本发明的进一步优化，步骤(2)所述无机碱溶液与稠化剂的质量比为112∶10
‑
15，所述无机碱溶液为10wt％的无机碱水溶液；所述无机碱包括氢氧化钙和氢氧化锂中的至少一种，所述皂化温度为115
‑
125℃，最优为120℃。
21.作为本发明的进一步优化，所述氢氧化钙与氢氧化锂的质量比为1∶2。
22.作为本发明的进一步优化，步骤(3)中所述除水为145
‑
155℃除水1
‑
1.5h，最优为150℃除水；步骤(4)所述高温炼制温度为215
‑
225℃，最优为220℃。
23.本发明公开了以下技术效果：
24.(1)本发明在皂化成脂前加入苯并三氮唑衍生物，能充分分散添加剂纳米石墨烯，增加纳米材料的混合程度；在形成皂粒时，有利纳米材料附着或分散；
25.(2)本发明利用了环保型基础油即菜籽油，是一种环境友好型的润滑脂；
26.(3)本发明充分利用了苯并三氮唑含氮杂环的优良的摩擦学性能。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明含复合添加剂的润滑脂的制备工艺流程图。
具体实施方式
29.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
30.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
31.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
32.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
33.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
34.实施例1
35.准备60g菜籽油、12.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.07g的纳米石墨烯、1.8g苯并三氮唑乙酸乙酯。
36.取24.0g的菜籽油、12.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.07g的纳米石墨烯、1.8g苯并三氮唑乙酸乙酯，预先搅拌混合20min，移至反应容器中通入氮气后，缓慢滴加配制好的112.0g的10wt％的氢氧化钙溶液。再升温至120℃进行皂化反应，皂化反应1h反应物由液态变成半流体或固态后再加入18.0g菜籽油，继续皂化1.5h。待反应物状态不再改变，升温至150℃除水1h。待无水珠无水汽时，加入18.0g菜籽油，升温至218℃，当反应物由稀状固态达到真溶液状态，保持10min。待自然冷却至120℃后，继续搅拌0.5h，再自然冷却后，收集润滑脂。
37.本实施例纳米石墨烯为电解法制备的粒度20nm纳米石墨烯。
38.实施例2
39.准备100.0g的菜籽油、15.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.07g的纳米石墨烯、2.0g苯并三氮唑乙酸乙酯。
40.将40.0g的菜籽油、15.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.07g的纳米石墨烯、2.0g苯并三氮
唑乙酸乙酯，预先搅拌混合20min，移至反应容器中通入氮气后，缓慢滴加配制好的112.0g的10wt％的氢氧化钙溶液。再升温至120℃进行皂化反应，皂化反应1h反应物由液态变成半流体或固态后再加入30.0g菜籽油，继续皂化1.5h。待反应物状态不再改变，升温至150℃除水1h。待无水珠无水汽时，加入30.0g菜籽油，升温至218℃，当反应物由稀状固态达到真溶液状态，保持10min。待自然冷却至120℃后，搅拌0.5h，再自然冷却后，收集润滑脂。
41.本实施例纳米石墨烯为电解法制备的粒度50nm纳米石墨烯。
42.实施例3
43.准备60.0g的菜籽油、12.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.05g的纳米石墨烯、2.0g苯并三氮唑乙酸丁酯。
44.将24.0g的菜籽油、12.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.05g的纳米石墨烯、2.0g苯并三氮唑乙酸丁酯，预先搅拌混合20min，移至反应容器中通入氮气后，缓慢滴加配制好的112.0g的10wt％的氢氧化钙溶液。再升温至120℃进行皂化反应，皂化反应1h反应物由液态变成半流体或固态后再加入18.0g菜籽油，继续皂化1.5h。待反应物状态不再改变，升温至150℃除水1h。待无水珠无水汽时，加入18.0g菜籽油，升温至218℃，当反应物由稀状固态达到真溶液状态，保持10min。待自然冷却至120℃后，继续搅拌0.5h，再自然冷却后，收集润滑脂。
45.本实施例纳米石墨烯为电解法制备的粒度1nm纳米石墨烯。
46.实施例4
47.准备60.0g的菜籽油、12.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.08g的纳米石墨烯、1.8g苯并三氮唑乙酸丁酯。
48.将30.0g的菜籽油、12.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.08g的纳米石墨烯、1.8g苯并三氮唑乙酸丁酯，预先搅拌混合20min，移至反应容器中通入氮气后，缓慢滴加配制好的112.0g的10wt％的氢氧化钙溶液。再升温至120℃进行皂化反应，皂化反应1h反应物由液态变成半流体或固态后再加入18.0g菜籽油，继续皂化1.5h。待反应物状态不再改变，升温至150℃除水1h。待无水珠无水汽时，加入12.0g菜籽油，升温至218℃，当反应物由稀状固态达到真溶液状态，保持10min。待自然冷却至120℃后，继续搅拌0.5h，再自然冷却后，收集润滑脂。
49.本实施例纳米石墨烯为电解法制备的粒度15nm纳米石墨烯。
50.实施例5
51.准备54.0g的菜籽油、10.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.07g的纳米石墨烯、2.5g苯并三氮唑乙酸正辛酯。
52.将24.0g的菜籽油、10.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.07g的纳米石墨烯、2.5g苯并三氮唑乙酸正辛酯，预先搅拌混合20min，移至反应容器中通入氮气后，缓慢滴加配制好的112.0g的10wt％的氢氧化钙和氢氧化锂溶液，其中氢氧化钙与氢氧化锂的质量比是1:2。再升温至120℃进行皂化反应，皂化反应1h反应物由液态变成半流体或固态后再加入16.2g菜籽油，继续皂化1.5h。待反应物状态不再改变，升温至150℃除水1h。待无水珠无水汽时，加入13.8g菜籽油，升温至218℃，当反应物由稀状固态达到真溶液状态，保持10min。待自然冷却至120℃后，继续搅拌0.5h，再自然冷却后，收集润滑脂。
53.本实施例纳米石墨烯为电解法制备的粒度20nm纳米石墨烯。
54.实施例6
55.准备100.0g的菜籽油、15.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.17g的纳米石烯、2.8g苯并三氮
唑乙酸正辛酯。
56.将40.0g的菜籽油、15.0g的12
‑
羟基硬脂酸和0.17g的纳米石墨烯、2.8g苯并三氮唑乙酸正辛酯，预先搅拌混合20min，移至反应容器中通入氮气后，缓慢滴加配制好的112.0g的10wt％的氢氧化钙和氢氧化锂溶液，其中氢氧化钙与氢氧化锂的质量比是1:2。再升温至120℃进行皂化反应，皂化反应1h反应物由液态变成半流体或固态后再加入30.0g菜籽油，继续皂化1.5h。待反应物状态不再改变，升温至150℃除水1h。待无水珠无水汽时，加入30.0g菜籽油，升温至220℃，当反应物由稀状固态达到真溶液状态，保持10min。待自然冷却至120℃后，继续搅拌0.5h，再自然冷却后，收集润滑脂。
57.本实施例纳米石墨烯为电解法制备的粒度30nm纳米石墨烯。
58.对比例1
59.方法同实施例1，不同之处仅仅在于未添加纳米石墨烯和苯并三氮唑衍生物，基础油选用的是菜籽油。
60.实验例1
61.性能测试分析
62.1.极压承载能力性能测试分析
63.对实施例1
‑
6制备的润滑脂以及对比例1制备的润滑脂进行极压承载能力测试，所得的数据如表1所示。
64.表1含复合添加剂的润滑脂的极压承载能力
65.实施例对比例1实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6极压值/n5139627538269989531038
66.从表1中，可以看出，以菜籽油为基础油的润滑脂，当所含纳米石墨烯的质量分数在0.05％
‑
0.5％，苯并三氮唑衍生物的质量分数在2.0％
‑
3.5％的范围内时，这些润滑脂的极压值比不含添加剂的润滑脂的极压值都大，说明当润滑脂中加入复合添加剂后，极压承载能力得到明显的改善。
67.2.抗磨性能测试分析
68.采用济南舜尧试验仪器有限公司生产的mmw
‑
1型立式万能摩擦磨损试验机，对对比例1以及实施例1
‑
6制备的润滑脂进行长磨实验，时间30min，载荷392n，转速1450r/min。按照sh/t0189
‑
92(392n)标准，采用读数显微镜(精度
±
0.01)测量下试球的磨斑直径(wsd)，取三个磨斑直径的平均值作为实验结果值。选取的钢球为，辉县市光明钢球厂生产的二级g16标准钢球(国标gb/t308
‑
2002)，直径12.7mm，硬度hrc为59
‑
61，重量2.5kg。
69.表2列举了对比例1和实施例1
‑
6制备的润滑脂磨斑值数据。如表2所示，含复合添加剂的润滑脂的抗磨性能比纯润滑脂的抗磨性能更好。
70.表2 392n下润滑脂的磨斑直径(wsd)
[0071][0072]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出
的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。