阅读说明：本技术 一种环保型复合铝基润滑脂及其制备方法 (Environment-friendly composite aluminum-based lubricating grease and preparation method thereof ) 是由 高晓谋 高荣权 何甲生 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环保型复合铝基润滑脂及其制备方法,该复合铝基润滑脂是以基础油、膨润土润滑脂、铝源、高分子酸与低分子酸作为主要成分,其中基础油是以植物油为原料,通过水解、酯化与环氧化反应,从而消除了脂肪酸醇酯中的大量碳碳双键,进而提升了基础油的氧化安定性,同时在制备过程中,采用离子交换树脂作为催化剂,以植物油作为原料制备基础油,减少了矿物油的使用,同时植物油可降解的性质也大大提升了润滑脂产品的环境友好性,而所述膨润土润滑脂是以有机膨润土与基础油为原料制备而成,大大减少了润滑脂中游离油的含量,从而提升润滑脂的滴点,降低润滑脂的分油率。(The invention discloses an environment-friendly composite aluminum-based lubricating grease and a preparation method thereof, the composite aluminum-based lubricating grease takes base oil, bentonite lubricating grease, an aluminum source, a high molecular acid and a low molecular acid as main components, wherein the base oil takes vegetable oil as a raw material, and a large amount of carbon-carbon double bonds in fatty acid alcohol ester are eliminated through hydrolysis, esterification and epoxidation reactions, so that the oxidation stability of the base oil is improved, meanwhile, in the preparation process, ion exchange resin is adopted as a catalyst, the vegetable oil is adopted as a raw material to prepare the base oil, the use of mineral oil is reduced, meanwhile, the degradable property of the vegetable oil also greatly improves the environment-friendly property of a lubricating grease product, and the bentonite lubricating grease is prepared by taking organic bentonite and the base oil as raw materials, so that the content of free oil in the lubricating grease is greatly reduced, and the dropping point of the lubricating grease is improved, the oil separation rate of the lubricating grease is reduced.)

一种环保型复合铝基润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明属于润滑剂技术领域，具体的，涉及一种环保型复合铝基润滑脂及其制备方法。

背景技术

润滑脂是各种机械运转不可缺少的润滑剂，它具有较好的承载能力，防尘防潮、粘附能力以及较低的蒸发速度，而随着机械、冶金、化工、运输等行业的快速发展，在高温、水下等特殊环境下运行的设备逐渐增多，这也直接提升了人们对于润滑脂的要求，复合铝基润滑脂是一种典型的高温润滑脂，其滴点较高，高温可逆性强，同时复合铝基润滑脂的稠化能力强，泵送性好，适用于集中润滑的需要，此外，复合铝基润滑脂还具有良好的抗水性能。

为了保证复合铝基润滑脂的性能，在制备复合铝基润滑脂的过程中多采用合成油与矿物油作为基础油进行加工，但是合成油与矿物油具有不可降解的性质，大量使用会对环境造成污染，而采用植物油或动物油来作为基础油原料虽然能够解决这一问题，但是同时也会对复合铝基润滑脂的其它性能造成影响，因此为了在采用动植物油脂作为原料生产复合铝基润滑脂的同时，不会对复合铝基润滑脂的其它性能造成降低，从而拓宽复合铝基润滑脂的使用范围，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型复合铝基润滑脂及其制备方法。

本发明需要解决的技术问题为：

在制备复合铝基润滑脂的过程中多采用合成油与矿物油作为基础油进行加工，但是合成油与矿物油具有不可降解的性质，大量使用会对环境造成污染，而采用植物油或动物油来作为基础油原料虽然能够解决这一问题，但是同时也会对复合铝基润滑脂的其它性能造成影响。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种环保型复合铝基润滑脂，有如下原料加工制备而成：

基础油、膨润土润滑脂、铝源、高分子酸、低分子酸、固体润滑剂、极压抗磨剂、抗氧剂与防锈剂；

所述其中膨润土润滑脂的添加量为基础油重量的22％-32％；

所述铝源的添加量为基础油重量的12％-21％；铝源、低分子酸与高分子酸的质量比为1:0.8-1:0.9-1.1；

所述固体润滑剂的添加量为基础油重量的0.5％-6％；

所述极压抗磨剂的添加量为基础油重量的0.5％-6％；

所述抗氧剂与防锈剂的添加量为基础油重量的0.1％-1％；

所述固体润滑剂为二硫化钨、二硫化钼、氮化硼、聚四氟乙烯中的一种或至少两种任意比例的混合物；

所述极压抗磨剂为硫化异丁烯、二卞基二硫、硼酸盐中的一种或至少两种任意比例的混合物；

所述抗氧剂为二苯胺、苯基-α-萘胺、有机硫化物抗氧剂中的一种；

所述防锈剂为石油磺酸钠；

该环保型复合铝基润滑脂的制备方法为：

步骤一、制备基础油；

将植物油加热至40-50℃，以60-300r/min的转速搅拌植物油，然后向其中加入磷酸与硫酸的混合溶液，待磷酸与硫酸的混合溶液完全加入后，提升反应温度至80-120℃，反应6-12h后提升温度至180-250℃，在减压条件下通入惰性气体，并对惰性气体带出的产物进行冷凝回收，得到混合脂肪酸；步骤一中磷酸的质量浓度为65％-70％,硫酸的质量浓度为60％，磷酸溶液与硫酸溶液之间的体积比为1:2；

向混合脂肪酸中加入多元醇与催化剂，在60-120℃温度下反应8-14h，得到混合脂肪酸醇酯，向混合脂肪酸醇酯中加入离子交换树脂与质量浓度为20％-35％的过氧乙酸水溶液，调节反应温度至45-80℃，反应6-10h，将反应产物静置分层后取上层产物，得到环氧脂肪酸多元醇酯，即基础油；

所述多元醇包括新戊二醇、季戊四醇中的一种；

所述离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂、全氟磺酸离子交换树脂中的一种，离子交换树脂的添加量为混合脂肪酸醇酯重量的5％-10％，

在该步骤中，首先以磷酸与硫酸的混合溶液对植物油进行水解，得到脂肪酸，然后再通过所加入的多元醇与脂肪酸进行酯化反应，得到脂肪酸醇酯，最后再通过加入催化剂与环氧化试剂使脂肪酸醇酯发生环氧化反应，从而消除了脂肪酸醇酯中的大量碳碳双键，进而提升了基础油的氧化安定性，同时在制备过程中，采用离子交换树脂作为催化剂，一方面产品可回收重复利用，另一方面相较于传统的浓硫酸催化剂，所得产物颜色较浅，本发明以植物油作为原料制备基础油，减少了矿物油的使用，同时植物油可降解的性质也大大提升了润滑脂产品的环境友好性。

步骤二、将有机膨润土加入基础油中，并向其中加入丙三醇作为分散剂，超声处理5-15min后，调节搅拌转速至2000-4000r/min，高速混合搅拌15-50min，其中有机膨润土与基础油的质量比为3:6.5-7，调节温度至150-180℃，保温搅拌30-60min，得到膨润土润滑脂；

在该步骤中，通过超声与机械搅拌提升膨润土片层间距，加速基础油渗入膨润土片层之间，同样的，加入丙三醇作为分散剂，一方面能够促进膨润土片层间距的扩大，另一方面。丙三醇能够使膨润土粒子之间形成氢键，从而提升润滑脂的稳定性；

步骤三、称取总用量1/3的基础油，加入容器中加热至105-120℃，向其中加入铝源，保温搅拌反应至铝源完全溶解，然后向其中加入高分子酸与低分子酸，保温搅拌反应30-60min，进行皂化反应；

所述高分子酸为硬脂酸、月桂酸、棕榈酸、12-羟基硬脂酸中的一种或至少两种的混合物；所述低分子酸为苯甲酸、癸二酸、壬二酸与苯二甲酸中的一种或至少两种的混合物，所述铝源为异丙醇铝；

步骤四、向反应容器中加入一定量的水，其中加水量为铝源重量的25％-40％，调节反应温度至100-105℃，搅拌反应30-60min，在该步骤中，铝源与有机酸反应生成的中间产物会与水进行水解反应，排出异丙醇，然后提升温度至120℃，搅拌脱水，使基础油中的水份完全脱除，然后再向其中加入总用量1/3的基础油，搅拌混合均匀后，提升温度至160-180℃，反应20-30min进行稠化，最后提升温度至200-220℃，高温炼制15-30min；

步骤五、向上一步骤产物中加入剩余的总用量1/3的基础油，搅拌混合均匀后，向其中加入步骤二中得到的膨润土润滑脂，调节温度至90-105℃，搅拌混合均匀后降温冷却，

步骤六、将上一步骤的反应产物通过研磨、脱气，得到复合铝基润滑脂，具体的，将上一步骤的产物加入四辊机中研磨2-4遍，并对研磨后的产物进行真空脱气，得到复合铝基润滑脂。

通过向基础油中加入膨润土润滑脂并进行均匀混合，膨润土之间的氢键作用提升了膨润土与复合皂纤维之间的作用力，能够显著提升提升了润滑脂的滴点。

所述有机膨润土的制备方法为：

将膨润土加入去离子水中，超声浸泡处理，具体的，超声浸泡时，单次浸泡时间为3-10min，换水2-5次，完成清洗后过滤得到滤饼，将滤饼分散在去离子水中，向其中加入氯化钠或碳酸钠，提升反应温度至60-90℃，完成对膨润土的钠化，通过钠离子替换膨润土中的钙离子，然后过滤得到滤饼，并通过去离子水冲洗滤饼2-5次，最后烘干粉碎得到钠基膨润土；

将钠基膨润土加入去离子水中搅拌分散均匀后，向其中加入季铵盐，在70-80℃的温度下搅拌反应3-5h后过滤，所得滤饼用去离子水冲洗2-5次后在烘干干燥，再研磨至粒度小于150μm，得到有机膨润土待用；

在本发明的一个实施例中，所述季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵；

膨润土润滑脂中季铵盐为极性分子，与基础油之间会产生一定的静电作用，从而提升膨润土与基础油之间的结合能力，同时由于膨润土的片状结构中含有长链亲油的有机官能团，从而使基础油能够渗入膨润土的片层之间，且膨润土与基础油之间具有良好的吸附效果，这种吸附效果也大大减少了润滑脂中游离油的含量，从而提升润滑脂的滴点，同时，将有机膨润土与铝基润滑脂进行均匀混合，膨润土之间的氢键作用提升了膨润土与复合皂纤维之间的作用力，进一步提升了润滑脂的滴点。

本发明的有益效果：

本发明所述复合铝基润滑脂是以基础油、膨润土润滑脂、铝源、高分子酸与低分子酸作为主要成分，其中基础油是以植物油为原料，首先以磷酸与硫酸的混合溶液对植物油进行水解，得到脂肪酸，然后再通过所加入的多元醇与脂肪酸进行酯化反应，得到脂肪酸醇酯，最后再通过加入催化剂与环氧化试剂使脂肪酸醇酯发生环氧化反应，从而消除了脂肪酸醇酯中的大量碳碳双键，进而提升了基础油的氧化安定性，同时在制备过程中，采用离子交换树脂作为催化剂，一方面产品可回收重复利用，另一方面相较于传统的浓硫酸催化剂，所得产物颜色较浅，以植物油作为原料制备基础油，减少了矿物油的使用，同时植物油可降解的性质也大大提升了润滑脂产品的环境友好性，而所述膨润土润滑脂是以有机膨润土与基础油为原料制备而成，其中有机膨润土润滑脂中季铵盐为极性分子，与基础油之间会产生一定的静电作用，从而提升膨润土与基础油之间的结合能力，同时由于膨润土的片状结构中含有长链亲油的有机官能团，从而使基础油能够渗入膨润土的片层之间，且膨润土与基础油之间具有良好的吸附效果，这种吸附效果也大大减少了润滑脂中游离油的含量，从而提升润滑脂的滴点，同时，将有机膨润土与铝基润滑脂进行均匀混合，膨润土之间的氢键作用提升了膨润土与复合皂纤维之间的作用力，进一步提升了润滑脂的滴点，而通过向基础油中加入膨润土润滑脂并进行均匀混合，膨润土之间的氢键作用提升了膨润土与复合皂纤维之间的作用力，能够显著提升润滑脂的滴点，降低润滑脂的分油率。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种环保型复合铝基润滑脂，有如下原料加工制备而成：

基础油、膨润土润滑脂、铝源、高分子酸、低分子酸、固体润滑剂、极压抗磨剂、抗氧剂与防锈剂；

所述其中膨润土润滑脂的添加量为基础油重量的24％；

所述铝源的添加量为基础油重量的16％；铝源、低分子酸与高分子酸的质量比为1:1:1；

所述固体润滑剂的添加量为基础油重量的4％；

所述极压抗磨剂的添加量为基础油重量的2％；

所述抗氧剂与防锈剂的添加量均为基础油重量的0.3％；

所述固体润滑剂为氮化硼；

所述极压抗磨剂为硫化异丁烯；

所述抗氧剂为二苯胺；

所述防锈剂为石油磺酸钠；

该环保型复合铝基润滑脂的制备方法为：

步骤一、制备基础油；

将植物油加热至45℃，以200r/min的转速搅拌植物油，然后向其中加入磷酸与硫酸的混合溶液，待磷酸与硫酸的混合溶液完全加入后，提升反应温度至105℃，反应8h后提升温度至200℃，在减压条件下通入惰性气体，并对惰性气体带出的产物进行冷凝回收，得到混合脂肪酸；步骤一中磷酸的质量浓度为70％,硫酸的质量浓度为60％，磷酸溶液与硫酸溶液之间的体积比为1:2；

向混合脂肪酸中加入多元醇与催化剂，在90℃温度下反应12h，得到混合脂肪酸醇酯，向混合脂肪酸醇酯中加入离子交换树脂与质量浓度为25％的过氧乙酸水溶液，调节反应温度至60℃，反应8h，将反应产物静置分层后取上层产物，得到环氧脂肪酸多元醇酯，即基础油；

所述多元醇包括新戊二醇；

所述离子交换树脂为全氟磺酸离子交换树脂，离子交换树脂的添加量为混合脂肪酸醇酯重量的6％，

步骤二、将有机膨润土加入基础油中，并向其中加入丙三醇作为分散剂，超声处理10min后，调节搅拌转速至2400r/min，高速混合搅拌20min，其中有机膨润土与基础油的质量比为3:7，调节温度至160℃，保温搅拌50min，得到膨润土润滑脂；

步骤三、称取总用量1/3的基础油，加入容器中加热至120℃，向其中加入铝源，保温搅拌反应至铝源完全溶解，然后向其中加入高分子酸与低分子酸，保温搅拌反应60min，进行皂化反应；

所述高分子酸为硬脂酸，所述低分子酸为苯甲酸，所述铝源为异丙醇铝；

步骤四、向反应容器中去离子水，其中加水量为铝源重量的30％，调节反应温度至105℃，搅拌反应40min，然后提升温度至120℃，搅拌脱水，然后再向其中加入总用量1/3的基础油，搅拌混合均匀后，提升温度至160℃，反应30min进行稠化，最后提升温度至200℃，高温炼制25min；

步骤五、向上一步骤产物中加入剩余的总用量1/3的基础油，搅拌混合均匀后，向其中加入步骤二中得到的膨润土润滑脂，调节温度至105℃，搅拌混合均匀后降温冷却，

步骤六、将上一步骤的产物加入四辊机中研磨4遍，并对研磨后的产物进行真空脱气，得到复合铝基润滑脂。

所述有机膨润土的制备方法为：

将膨润土加入去离子水中，超声浸泡处理，具体的，超声浸泡时，单次浸泡时间为10min，换水4次，完成清洗后过滤得到滤饼，将滤饼分散在去离子水中，向其中加入氯化钠或碳酸钠，提升反应温度至80℃，完成对膨润土的钠化，通过钠离子替换膨润土中的钙离子，然后过滤得到滤饼，并通过去离子水冲洗滤饼4次，最后烘干粉碎得到钠基膨润土；

将钠基膨润土加入去离子水中搅拌分散均匀后，向其中加入十六烷基三甲基溴化铵，在80℃的温度下搅拌反应4h后过滤，所得滤饼用去离子水冲洗4次后在烘干干燥，再研磨至粒度小于150μm，得到有机膨润土待用。

实施例2

一种环保型复合铝基润滑脂，有如下原料加工制备而成：

基础油、膨润土润滑脂、铝源、高分子酸、低分子酸、固体润滑剂、极压抗磨剂、抗氧剂与防锈剂；

所述其中膨润土润滑脂的添加量为基础油重量的22％；

所述铝源的添加量为基础油重量的18％；铝源、低分子酸与高分子酸的质量比为1:1:1；

所述固体润滑剂的添加量为基础油重量的6％；

所述极压抗磨剂的添加量为基础油重量的3％；

所述抗氧剂与防锈剂的添加量均为基础油重量的0.3％；

所述固体润滑剂为氮化硼；

所述极压抗磨剂为硫化异丁烯；

所述抗氧剂为二苯胺；

所述防锈剂为石油磺酸钠；

该环保型复合铝基润滑脂的制备方法为：

步骤一、制备基础油；

将植物油加热至45℃，以200r/min的转速搅拌植物油，然后向其中加入磷酸与硫酸的混合溶液，待磷酸与硫酸的混合溶液完全加入后，提升反应温度至105℃，反应8h后提升温度至220℃，在减压条件下通入惰性气体，并对惰性气体带出的产物进行冷凝回收，得到混合脂肪酸；步骤一中磷酸的质量浓度为65％,硫酸的质量浓度为60％，磷酸溶液与硫酸溶液之间的体积比为1:2；

向混合脂肪酸中加入多元醇与催化剂，在80℃温度下反应12h，得到混合脂肪酸醇酯，向混合脂肪酸醇酯中加入离子交换树脂与质量浓度为30％的过氧乙酸水溶液，调节反应温度至60℃，反应8h，将反应产物静置分层后取上层产物，得到环氧脂肪酸多元醇酯，即基础油；

所述多元醇包括新戊二醇；

所述离子交换树脂为全氟磺酸离子交换树脂，离子交换树脂的添加量为混合脂肪酸醇酯重量的6％，

步骤二、将有机膨润土加入基础油中，并向其中加入丙三醇作为分散剂，超声处理10min后，调节搅拌转速至2400r/min，高速混合搅拌30min，其中有机膨润土与基础油的质量比为3:7，调节温度至160℃，保温搅拌40min，得到膨润土润滑脂；

步骤三、称取总用量1/3的基础油，加入容器中加热至120℃，向其中加入铝源，保温搅拌反应至铝源完全溶解，然后向其中加入高分子酸与低分子酸，保温搅拌反应60min，进行皂化反应；

所述高分子酸为硬脂酸；所述低分子酸为苯甲酸，所述铝源为异丙醇铝；

步骤四、向反应容器中加入去离子水，其中加水量为铝源重量的30％，调节反应温度至105℃，搅拌反应50min，然后提升温度至120℃，搅拌脱水，使基础油中的水份完全脱除，然后再向其中加入总用量1/3的基础油，搅拌混合均匀后，提升温度至180℃，反应20min进行稠化，最后提升温度至220℃，高温炼制20min；

步骤五、向上一步骤产物中加入剩余的总用量1/3的基础油，搅拌混合均匀后，向其中加入步骤二中得到的膨润土润滑脂，调节温度至105℃，搅拌混合均匀后降温冷却，

步骤六、将上一步骤的产物加入四辊机中研磨2-4遍，并对研磨后的产物进行真空脱气，得到复合铝基润滑脂。

所述有机膨润土的制备方法为：

将膨润土加入去离子水中，超声浸泡处理，具体的，超声浸泡时，单次浸泡时间为50min，换水4次，完成清洗后过滤得到滤饼，将滤饼分散在去离子水中，向其中加入碳酸钠，提升反应温度至60℃，完成对膨润土的钠化，通过钠离子替换膨润土中的钙离子，然后过滤得到滤饼，并通过去离子水冲洗滤饼4次，最后烘干粉碎得到钠基膨润土；

将钠基膨润土加入去离子水中搅拌分散均匀后，向其中加入十六烷基三甲基溴化铵，在80℃的温度下搅拌反应4h后过滤，所得滤饼用去离子水冲洗4次后在烘干干燥，再研磨至粒度小于150μm，得到有机膨润土待用。

对比例1

对比实施例1，对比例1的不同之处在于，未使用膨润土润滑脂，其它条件相相同。

实验数据与结果分析：

对实施例1至对比例1中得到的环境友好型长寿命润滑脂的分油率(根据石油化工行业标准NB/SH/T0324-2010《润滑脂分油的测定(锥网法)》，测量100℃密封条件下，30h之后的分油率)、滴点(根据中国国家标准GB/T3498-2008《润滑脂宽温度范围滴点测定法》)、氧化安定性(根据石油化工行业标准SH/T0325-1992《润滑脂氧化安定性测定法》，测定条件为100℃、100h、0.758MPa)以及相似粘度(根据石油化工行业标准SH/T0048-1991《润滑脂相似粘度测定法》，测定条件为-20℃，10S^-1)进行测定，具体结果见表1；

表1

检测项目	实施例1	实施例2	对比例1
				分油率	0.7％	0.6％	4％
滴点	＞337℃	＞342℃	＞290℃
				氧化安定性(压力降/MPa)	0.015	0.015	0.017
相似粘度(pa.s)	≤1700	≤1750	≤1200

由表1结果可知，本发明所述环保型复合铝基润滑脂滴点能够达到330℃以上，相较于传统的铝基润滑脂有大幅度提升，并且在100℃密封条件下，30h之后的分油率能够稳定在0.7％以下，并具有良好的氧化安定性，能够在高温环境下进行使用，并且其损耗会大大降低。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。