[发明专利]一种剪切安定性优异的脲基润滑脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脲基润滑脂组合物及其制备方法，具体地，本发明涉及一种具有优异剪切安定性的脲基润滑脂组合物及其制备方法。

背景技术

自从1954年Swaken等人在考察硅油相关性能时发现了聚脲润滑脂后，脲基润滑脂因其具有一系列的优良性能而得到了快速的发展和广泛的应用。譬如，脲基润滑脂因不含有金属离子，在使用中对基础油没有催化氧化作用，因此具有良好的耐高温性、抗氧化性、长轴承寿命、良好抗水性和抗酸性介质的能力等。而一般脲基稠化剂中的烃基含有芳香基，这也使脲基脂具有良好抗辐射能力和胶体安定性，此外，研究也发现因脲基润滑脂稠化剂中含有脲键官能团，分子之间以较强的氢键相结合，使整个胶体体系处于非常稳定的状态，同时，氮原子孤电子对的存在，增强了整个分子的极性，使得脲基脂对金属有非常强的亲和力，加之脲基稠化剂体系比金属皂和无机稠化剂具有更好的抗磨性和润滑性，且易于生物降解，无污染，因此被广泛的应用于电器、冶金、食品、造纸、汽车、航空等行业的高温、高负荷、宽速度范围和与不良介质接触等的润滑场合。

对于脲基润滑脂的结构，杨玮等在前人研究的基础上发现：聚脲润滑脂中脲分子间是以氢键相连接的。这些起初排列杂乱的分子在高温条件下慢慢通过氢键连接起来变成长链，随着温度的升高，链越变越长，并且分子在通过氢键连接的过程中还会产生键的翻转，造成扭曲，形成空间螺旋管状结构同时，长链与长链之间也通过氢键交联，从而形成互相交织在一起的网状结构。最后当达到一定温度，空间网络状结构基本形成时，基础油会慢慢被吸入脲分子围成的空心管中，经过一定时间的膨化，空心管就变成了实心管，此时聚脲润滑脂的胶体结构达到稳定状态。随后，姚立丹等又进行了深入的研究，发现脲基润滑脂的纤维结构与炼制工艺、胺和异氰酸酯类型密切相关，且不同的纤维结构将引起脲基润滑脂在滴点、稠化能力、甚至氧化安定性等性能上的差异。

虽然脲基润滑脂具有诸多优点，但也存在明显的缺点，即硬化倾向、防锈性较差、受剪切后锥入度变化大，特别是在低剪速下严重软化。如某些脲基脂在润滑脂工作器中经10万次工作后，锥人度变化近90个单位，这样的稠度下降易导致脂的渗漏和流失，使润滑失效，同时也造成设备的污染，加大了润滑点的供油脂量及缩短了供油周期。但目前脲基润滑脂剪切安定性差的原因还未有较明确的解释，根据润滑脂皂油凝胶理论，聚脲稠化剂凝胶粒子的结构强度不高，在遭到剪切作用下容易被破坏，使脂稠度下降。研究表明，可以通过多种方式提高脲基润滑脂剪切安定性，如向脂中添加可改善剪切安定性的添加剂，如聚酯、聚酰胺、酰化烯基多胺和多羟基化合物等，这些化合物与脲分子之间形成氢键，改变了凝胶粒子的结构强度，提高了剪切安定性；制备各种复合聚脲稠化剂润滑脂，包括：聚脲金属盐稠化剂、聚脲-乙酸钙稠化剂、聚脲-乙酸钙/碳酸钙复合稠化剂、有机硅一聚脲复合稠化剂；通过优化配比，选择合适的基础油和稠化剂组成，制备剪切安定性优异的脲基脂。但以上的处理手段对脲基润滑脂剪切安定性提高的幅度不太明显。譬如，US4104177和US4111822采用酰化烯基多胺添加剂提高了聚脲润滑脂的剪切安定性，但只是一定程度上降低了润滑脂60次工前后的差距；US4436649利用多羟基化合物如乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、月桂酸单甘酯等来改进脲基脂的剪切安定性；US4661276通过向脲基脂中加入酸度系数不小于5的聚合物添加剂使其剪切安定性提高，最好的结果是用聚乙烯吡咯烷酮添加剂将脲基脂10万次剪切前后锥入度变化值降至15.9个；JP-A-2-80493的第八页表2公开了一种用于圆锥形滚柱轴承的组合物，该组合物通过混合脲润滑脂(由辛胺、十八烷基胺和MDI制备)与0.5～5wt％氧化改性的聚烯烃和/或酸改性的聚烯烃来制备，从而提高了润滑脂的机械稳定性、湿剪切稳定性和压力传递能力等。US20100029526用特殊的稠化剂配料制备出了一种降噪性能优异，剪切安定性等较好的脲基润滑脂；CN101693851A采用聚脲和酰胺稠化剂一定比例配合的方式制备出了一种剪切安定性和胶体安定性优异的合成高温润滑脂，其10万次前后锥入度变化值约40个。CN102002414A开发了一种新型聚脲润滑脂，该润滑脂具有优良的耐高温性，且其锥入度在高温环境下的变化较小。

此外，还可以通过变更工艺，达到提高剪切安定性的目的，如增加循环剪切工艺，但目前大多循环剪切采用静态剪切器，剪切面积较小，效率不高。