[发明专利]一种以层状磷酸钾镁作为添加剂的锂基润滑脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以层状磷酸钾镁作为添加剂的锂基润滑脂及其制备方法。该锂基润滑脂包括以下重量份数的组分：基础锂基润滑脂为90.0~99.0份，固体润滑添加剂为1.0~10.0份；其中的固体润滑添加剂为层状磷酸钾镁MgKPO₄·H₂O。制备方法为：将基础锂基润滑脂、层状磷酸钾镁MgKPO₄·H₂O在室温~250℃下搅拌混合1~24 h，利用三辊机或高压均质机研磨均化0.5~3 h使之均匀，制得锂基润滑脂产品。本发明添加层状磷酸钾镁作为固体润滑添加剂的锂基润滑脂具有良好的承载抗磨能力，适合多种苛刻工况，制备方法简便易行，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种以层状磷酸钾镁作为添加剂的锂基润滑脂及其制备方法，属于润滑技术领域。

背景技术

润滑脂是在基础油中加入稠化剂与润滑添加剂制成的半固态机械零件润滑剂。润滑脂由于其本身所固有的优良特性，不仅能满足一般的润滑要求，而且还具有常规润滑油所不能达到的极压、耐磨、减震、长寿命和密封等要求。润滑脂和脂润滑越来越受到人们的重视。全世界的滚动轴承约有80 %采用脂润滑，滑动轴承也有20 %用脂润滑，就连一直用油润滑的齿轮箱，目前也在向着脂代油的方向发展。锂基润滑脂是20世纪40年代至今发展最快，当前生产量最大，应用领域最广的一种多效润滑脂。锂基润滑脂具有良好的胶体安定性、机械安定性，宽的温度使用范围等优点，是一种理想的多用途、长寿命润滑脂，但为了达到理想使用效果，需要加入合适的添加剂。固体润滑添加剂是润滑脂中非常重要的一类添加剂，最重要的作用是改善脂的润滑性、抗磨性和抗擦伤性，增强密封性和防护性，提高脂的强度和热安定性，减少从摩擦部件中甩出的脂量等。目前，在润滑油脂行业里面代表性的固体润滑添加剂为二硫化钼、石墨等。石墨、二硫化钼等物质具有优异的润滑作用的原因是它们微观上具有层状晶体结构，与基础平面平行的层间结合力弱，晶体中间易于平行滑动，即内摩擦力小。但由于钼属于不可再生的稀散资源，使用成本会逐年升高，石墨必须在有水蒸气的工况下才能发挥最佳的润滑效果，润滑脂的密封性使其很难达到最佳使用状态；同时，二硫化钼和石墨都是黑色物质，以及钼元素的重金属属性，也在一定程度上限制了其应用范围。随着工业技术的发展，越来越多的机械设备需要在高温、高速、高负荷等苛刻条件下运行，对锂基润滑脂性能的要求越来越高。因此开发含有新型优质固体润滑添加剂的锂基润滑脂，以适应多种苛刻工况的需求势在必行。

实际机械运转工况中，润滑材料的选择需要考虑经济成本，资源丰富，价格低廉的材料值得重视。镁是地壳中含量高，分布广的元素之一，位于第八位，质量百分含量达到2.4%。我国是世界上镁矿资源最富有的国家之一，可利用镁矿资源储量约占世界总储量的70%。因此，镁产品在中国的生产具有良好的经济性和竞争性，大力发展镁产业具有明显的资源优势。层状磷酸镁材料是一类主体层板由MgO₆八面体、PO₄四面体构成的无机化合物，在微观尺度上具有与传统固体润滑润滑添加剂二硫化钼、石墨类似的层状晶体结构，有望表现出良好的润滑性能。本课题组前期在中国专利CN103264999中报道了离子热合成一种镁离子交换型层状磷酸镁（Mg₄P₄H₁₄O₂₁）作为润滑油添加剂，可以有效改善润滑性能，但是存在材料合成成本贵、离子液体易残留问题，不利于大规模工业生产。层状磷酸钾镁MgKPO₄·H₂O是由MgO₆八面体、PO₄四面体层板构成，钾离子和水分子存在于层板间构成的一种无机层状磷酸镁化合物[G Jovanovski, S Pocev, B Kaitner. Bulletin of the Chemists andTechnologists of Macedonia, 1997, 16(1): 59 - 63]，易于水热合成。目前为止，未有磷酸钾镁MgKPO₄·H₂O材料作为添加剂的锂基润滑脂的报道。

发明内容