一种复合钙基润滑脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合钙基润滑脂及其制备方法。以润滑脂重量为基准，该复合钙基润滑脂包括以下组分：65-95%的润滑基础油，6-20%的复合钙基稠化剂，0.2-15%的石墨烯。本发明专利技术的复合钙基润滑脂具有优异的耐高温性、抗水性和粘附性、胶体安定性、极压抗磨性、润滑寿命、防腐蚀性和抗盐雾性等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合钙基润滑脂及其制备方法
本专利技术涉及一种润滑剂材料，确切的说是一种复合钙基润滑脂及其制备方法。
技术介绍
复合钙基润滑脂是发展最早的一种复合皂基脂，它是用脂肪酸钙皂和低分子酸钙盐制成的复合钙皂稠化中等粘度的矿物润滑油或合成润滑油制成的润滑脂产品，具有较高的耐温性，高温下稠度变化很小，同时具有很好的抗水性，机械安定性、胶体安定性和较好的极压性，使用温度范围较宽，是一种用途广泛的优质润滑脂。但是由于复合钙基润滑脂在储存和使用过程中存在硬化问题，大大限制了其推广与应用。近年来为改善复合钙基润滑脂的性能，有在配方和制造工艺上对其进行改进的，如CN1888036A和CN101935573A通过对小分子酸与长链有机酸种类的选择和比例的调整，及选用一些小分子酸（硼酸）和其他辅助物（二氧化钛）来改进复合钙基润滑脂的硬化问题，但生产时间太长且硬化改善程度有限；也有通过引入聚脲润滑脂来对其性能进行改进的，如CN1493673A，US5084193和US4902435，将复合钙基润滑脂与聚脲基润滑脂混合，但生产原料与工艺较为复杂。CN101921651A通过向配方中加入表面活性剂，使其与皂分子形成协同作用，进而改善皂分子的排列方式和固化基础油的能力从而改善了复合钙基润滑脂的表面硬化性能。近年来为了改善复合钙基润滑脂的性能，在添加剂的方面也做了大量的研究，例如抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂等。纳米材料也逐渐用于锂基润滑脂的应用中，如纳米二氧化硅、纳米金刚石、纳米二氧化钛、纳米氧化锌等，但至今仍没有石墨烯在润滑脂中的应用的相关研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的复合钙基润滑脂及其制备方法。本专利技术的专利技术人在研究中发现，将石墨烯作为稠化剂的一部分尤其在反应初期加入到基础油中，与复合钙基稠化剂一起反应生成含石墨烯的复合钙基润滑脂，所得到的复合钙基润滑脂不仅具有良好的导电性能，而且该方法能够明显缩短复合钙基润滑脂的制备时间。本专利技术的一方面提供了一种复合钙基润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：65-95%的润滑基础油，6-20%的复合钙基稠化剂，0.2-15%的石墨烯。优选情况下，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：75-88%的润滑基础油，8-18%的复合钙基稠化剂，1-10%的石墨烯。本专利技术的第二方面提供了一种复合钙基润滑脂的制备方法，该方法包括：将石墨烯、复合钙基稠化剂和部分基础油混合均匀，在180-230℃恒温炼制，冷却，加入剩余的基础油，加入必要的添加剂，得到成品。本专利技术的第三方面提供了一种复合钙基润滑脂的制备方法，该方法包括：将石墨烯、部分基础油和氢氧化钙混合，在常温下加入低分子酸进行皂化反应，待温度升至80-100℃时，加入高分子酸进行皂化反应，反应完全后，向体系中加入中分子酸进行皂化反应，反应完全后升温至200-220℃进行炼制，然后加入剩余的基础油冷却至100-130℃，之后加入必要的添加剂，碾磨成脂，得到成品。本专利技术的第四方面提供了上述方法制得的复合钙基润滑脂。本专利技术提供的复合钙基润滑脂，具有高滴点、良好的机械安定性、改善的抗氧化能力、高温可逆性、较好的泵送性、优异的热稳定性、抗水性和胶体安定性，并与其它润滑脂有良好的相容性。将该石墨烯在制脂的前期阶段加入时，其作为晶核使得稠化剂依附于其周围形成类胶团的结构，石墨烯与皂分子之间的这种协同作用增强了皂分子固化基础油的能力，大大提升了成脂速度，缩短了皂化时间，并使得该脂能够胜任于各种电机、发电机、鼓风机、交通运输业、钢铁企业及其它各种工业设备的润滑，特别适用于各种较高温度潮湿条件下机械设备的摩擦部位的润滑。具体实施方式本专利技术的一方面提供了一种复合钙基润滑脂，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：65-95%的润滑基础油，6-20%的复合钙基稠化剂，0.2-15%的石墨烯。优选情况下，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：75-88%的润滑基础油，8-18%的复合钙基稠化剂，1-10%的石墨烯。在本专利技术的复合钙基润滑脂中，石墨烯的用量可以较大，与复合钙基稠化剂共同作为稠化剂，而非常规的导电剂，一方面使得所得复合钙基润滑脂保持了一般复合钙基润滑脂的优点，如良好的胶体安定性、高温性、低温性、极压抗磨性等，同时石墨烯的加入更提高了其抗氧化能力。另一方面由于石墨烯在制脂的前期阶段加入，使得大大提升了成脂速度，缩短了皂化时间，而且还使得得到的复合钙基润滑脂能够胜任于高温、高速、高负荷、多水等苛刻工况条件。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，其导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，而其电阻率比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池，其广泛应用于纳米电子学、纳米复合物、电池、超级电容器、氢贮藏以及生物应用等领域。本专利技术中，所述石墨烯可以是现有的各种规格的石墨烯，可以通过商购获得，也可以通过现有的各种方法获得。优选情况下，所述石墨烯通过包括以下步骤的方法获得：将石墨鳞片和硝酸钠、浓硫酸在冰浴中混合均匀，搅拌下缓慢加入高锰酸钾，在5-20℃下搅拌反应，升温至30-45℃继续搅拌反应，然后加入去离子水稀释。向体系中加入过氧化氢溶液还原高锰酸钾，然后经酸洗、水洗、干燥得到氧化石墨烯。将制得的氧化石墨烯加入水中进行超声波处理后，加入水合肼，油浴反应充分后，得到的黑色絮状沉淀经水洗、抽滤、干燥，最后得到的粉末即为石墨烯。超声波频率优选为25-40kHz。采用上述方法得到的石墨烯（称作自制石墨烯）与市售石墨烯在粒径分布、导电性、稳定性和分散性上有显著优势，具体性能指标见下表1。表1市售石墨烯自制石墨烯粒径，nm100～300080～800电导率，S/cm500700-900分解温度，℃410430-4801ml基础油中能够分散而不沉淀的最大量，mg58-12注：上述基础油为下述实施例1所用基础油，是否沉淀以分散后60分钟计。上述粒径采用动态光散射粒度分析仪DynaproTitanTC（厂家：WyattTechnology）测得。电导率采用贝尔BEC-950实验室电阻率仪测得。分解温度采用热重分析仪SDT-Q600（厂家：美国TAinstrument公司）测得。以下相同。本专利技术的复合钙基稠化剂可以通过酸与氢氧化钙反应生成，所述酸为高分子酸、中分子酸和低分子酸的混合酸，所述高分子酸为碳原子数为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，可以是月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸中的一种或多种混合物，优选硬脂酸和/或12-羟基硬脂酸；所述中分子酸可以是碳原子数为6-10的羧酸，优选为辛酸、苯甲酸、对苯二甲酸、壬二酸、癸二酸中的一种或几种的混合酸；所述低分子酸优选为醋酸。高分子酸与中分子酸的摩尔比优选为0.37-3.4:1；低分子酸与高分子酸+中分子酸的摩尔比优选为0.9-4:1。本专利技术所用的润滑基础油可以是矿物油、植物油、合成油或它们的混合物，100℃运动粘度为5-60mm2/s，优选10-30mm2/s。植物油可以是蓖麻油、菜籽油、花生油、豆油等。合成油可以是聚α烯烃油（PAO）、酯类油、氟油、硅油等。本专利技术润滑脂中还可以含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合钙基润滑脂，其特征在于，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：65‑95%的润滑基础油，6‑20%的复合钙基稠化剂，0.2‑15%的石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种复合钙基润滑脂，其特征在于，以润滑脂重量为基准，包括以下组分：75-88％的润滑基础油，8-18％的复合钙基稠化剂，1-10％的石墨烯，该复合钙基润滑脂的制备方法包括：将石墨烯、部分基础油和氢氧化钙混合后与低分子酸进行皂化反应，待温度升至80-100℃时，加入高分子酸进行皂化反应，反应完全后加入中分子酸进行皂化反应，反应完全后升温至200-220℃进行炼制，然后加入剩余的基础油冷却至100-130℃，之后加入必要的添加剂，碾磨成脂，得到成品；所述高分子酸为碳原子数为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，所述中分子酸为碳原子数为6-10的羧酸，所述低分子酸为碳原子数小于6的羧酸。2.根据权利要求1所述的复合钙基润滑脂，其中，所述石墨烯在1ml基础油中能够分散而不沉淀的量为8-12mg。3.根据权利要求1所述的复合钙基润滑脂，其中，所述石墨烯的粒径为80-800nm，电导率为700-900S/cm，分解温度为430-480℃。4.根据权利要求1所述的复合钙基润滑脂，其中，与低分子酸进行的皂化反应的时间为5-30分钟，与中分子酸进行的皂化反应的时间为5-40分钟，与高分子酸进行的皂化反应的时间为5-30分钟。5.根据权利要求1所述的复合钙基润滑脂，其中，高分子酸与中分子酸的摩尔比为0.37-3.4:1；低分子酸与高分子酸+中分子酸的摩尔比为0.9-4:1。6.根据权利要求1所述的复合钙基润滑脂，其中，所述高分子酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸中的一种或多种；所述中分子酸为苯甲酸、壬二酸、癸二酸中的一种或多种；所述低分子酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的复合钙基润滑脂，其中，所述润滑基础油的100℃运动粘度为5-60mm2/s。8.根据权利要求1-7中任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑会，孙洪伟，么佳耀，何懿峰，段庆华，张建荣，陈政，刘中其，姜靓，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11