专利摘要

本发明提供一种复合铝基润滑脂及其制备方法，属于润滑脂制备技术领域。该润滑脂的组成及重量百分比为：C₁₂-C₁₈饱和直链脂肪酸5-9%；C₁₂-C₁₈饱和羟基脂肪酸0-4%；芳香酸0.25-3%；偏铝酸钠0.5-1.5%；基础油83-92%。制备方法为：在常压酯化釜中加入的基础油，搅拌升温至60-80℃，分别加入芳香酸、C₁₂-C₁₈直链饱和脂肪酸、C₁₂-C₁₈饱和羟基脂肪酸，恒温搅拌至完全溶解，升温至100-120℃后，加入偏铝酸钠低温皂化1-4小时，再升温至160-180℃中温皂化1-3小时，然后，继续升温至200-220℃高温炼制0.5-2小时后，加入剩余的基础油搅拌、冷却，并研磨、脱气处理后即得复合铝基润滑脂。本发明制备的润滑脂具有高滴点和良好的机械安定性以及优异的防锈性能。

说明书

技术领域

本发明属于润滑脂制备技术领域，具体涉及一种复合铝基润滑脂及其制备方法。

背景技术

复合铝基脂具有滴点高、抗氧化性好的优点，适用于冶金行业的炼钢、轧钢和烧结等高温设备润滑，是一种性能优良的耐高温润滑脂。同时，铝基润滑脂也具有优异的高温可逆性，泵送性好，尤其适合于集中润滑的需要。此外，铝基润滑脂还具有良好的抗水性和一定的抗磨与润滑性能。因此，复合铝基脂在冶金、机械、化工等高温润滑领域具有良好的应用前景。

复合铝基脂专利报道始于20世纪50年代初，由于关键制备技术未突破，长期没有得到有价值的工业应用。直到发现异丙氧基铝(或三聚体)可以直接皂化制得复合铝基脂，使生产工艺简化，同时产品质量稳定，价格相对便宜，近十多年来发展很迅速。20世纪90年代初，复合铝基脂占美国润滑脂总产量的7.8 %左右，在加拿大占本国润滑脂总产量的11.8 %，NLGI(美国润滑脂协会)欧洲成员国占7.6 %左右，而中国只占润滑脂总产量的3.7 %左右，远远落后于发达国家。所以，复合铝基脂将成为我国今后润滑脂发展的主要品种之一。

复合铝基润滑脂指利用二种以上的有机酸与含铝化合物反应生成的复合铝皂为稠化剂制得的润滑脂。20世纪50年代前后，人们就已经认识到具有不同有机酸阴离子的铝基二皂能够在油中形成胶体结构，可以用于润滑脂稠化剂、油墨填充剂等。由于高级脂肪酸水溶性差，Al(OH)₃难溶于水、反应活性低，一般利用水溶性铝盐和水溶性有机酸金属皂（如：硬脂酸钠），经复分解反应制备铝皂。然而，该法不仅存在铝皂分离和洗涤困难，废水量大、环境污染严重，而且制备铝皂中含有铝盐水解产物。1949年Jones等发明了一种利用低级醇铝（如：甲醇铝、乙醇铝、异丙醇铝等）和有机酸反应制备铝皂的方法；专利USP 2,654,710提供了一种在水溶液中利用有机酸与水溶性铝盐（如：硫酸铝、硝酸铝等）反应合成铝皂的制备方法，并将分离、干燥后的铝皂应用于稠化聚硅氧烷制备合成脂。USP 2,599,553、USP 2,719,826、USP 2,768,138在水溶液中通过含不同阴离子的混合水溶性金属皂（如：钠皂）与水溶性铝盐（如：硫酸铝、硝酸铝等）混合共沉淀制备复合铝皂的合成方法，并应用于高滴点、抗水性润滑脂的稠化剂。然而，通过预制皂的方法制备铝基润滑脂，由于铝皂熔点高，在基础油中分散困难，需要非常高的成脂温度221℃（430℉）。为了克服上述缺点，专利USP 3,345,291提供了一种在基础油中利用低级醇铝（主要包括乙醇铝、丙醇铝、异丙醇铝和丁醇铝）与混合有机酸（主要由高级脂肪酸和芳香酸组成）反应制备铝皂和复合铝基润滑脂的合成方法。进一步，专利USP 3,591,505也提供了一种在基础油中利用烷氧基铝（丁氧基铝、异丙氧基铝）和两种不同羧酸混合物皂化制备复合铝基润滑脂的合成方法，制得的复合铝基脂具有高滴点，适用于滚珠轴承润滑。早期各种低级醇铝价格贵，限制了铝基润滑脂生产。后来，随着三聚体铝（异丙醇铝）的大规模工业化生产，以三聚体铝皂化有机酸成为复合铝基脂主要制备方法，关于复合铝基脂的大量发明专利（USP 3,620,975、USP 3,776,846、USP 3,843,528、USP 4,132,658、USP 5,037,563）都是通过三聚体铝皂化制备复合铝皂。国内复合铝基润滑脂的研究起步较晚，目前仅有为数不多的复合铝基润滑脂专利报道。其中，中国专利CN 1,900,244A、CN 101117604）分别提供了一种以硬脂酸、苯甲酸和三聚体铝合成复合铝皂，并进一步添加高碱性磺酸钙制备复合铝基润滑脂的方法，并发现不加添加剂的情况下，基础脂具有良好的抗水性、防锈性、极压性、机械安定性和高温胶体安定性。此外，专利USP3,511,781发现在铝基润滑脂中添加一定量的芳香酸碱金属盐可以提高其稳定性。

目前，由三聚体铝制备复合铝基润滑脂生产工艺普遍存在成本高的缺点。相对于三聚体铝，偏铝酸钠价格低。本发明在一定量的基础油中以偏铝酸钠皂化高级脂肪酸和芳香酸混合羧酸制备了复合铝基脂，所制备的复合铝基润滑脂具有高滴点、良好的机械安定性和防锈性。

发明内容

本发明针对现有铝皂合成技术中存在的技术单一、成本高等技术问题，提供一种复合铝基润滑脂及其制备方法，该制备方法以廉价的偏铝酸钠皂化制备复合铝基润滑脂。

本发明所提供的复合铝基润滑脂的组成及重量百分比是：

C₁₂-C₁₈饱和直链脂肪酸5-9%；C₁₂-C₁₈饱和羟基脂肪酸0-4%；芳香酸0.25-3 %；偏铝酸钠0.5-1.5%；基础油83-92%。

所述组成中的有机酸总酸基与偏铝酸钠的摩尔比为：（2.5-3.5）∶1，优选（3-3.5）：1。

所述C₁₂-C₁₈饱和直链脂肪酸为硬脂酸。

所述C₁₂-C₁₈饱和羟基脂肪酸为12-羟基硬脂酸。

所述芳香酸为苯甲酸或邻苯二甲酸，优选邻苯二甲酸。

所述基础油是加氢精制矿物油、合成油中的一种或两者混合物。

本发明所提供的复合铝基润滑脂的制备方法具体步骤如下：

在常压酯化釜中加入50-60%的基础油，搅拌升温至60-80℃，分别加入芳香酸、C₁₂-C₁₈直链饱和脂肪酸、C₁₂-C₁₈饱和羟基脂肪酸，恒温搅拌至完全溶解，升温至100-120℃后，加入偏铝酸钠，于100-120℃低温皂化1-4小时，再缓慢升温至160-180℃中温皂化1-3小时，然后，继续升温至200-220℃高温炼制0.5-2小时后，加入剩余的40-50%基础油搅拌、冷却，并研磨、脱气处理后即得复合铝基润滑脂。

本发明中，脂肪酸和芳香酸复合与偏铝酸钠皂化生产复合铝皂，提高复合铝皂的稠化能力和机械安定性，并且芳香酸酸性强有利于与偏铝酸钠皂化；添加一定量的羟基脂肪酸可以在皂纤维间生成一定量的氢键作用，能够进一步提高其稳定性和成脂性能。虽然每摩尔铝可以与3摩尔酸皂化成盐，但是不完全皂化的铝原子上含有少量羟基有利于提高其稠化能力以及铝基润滑脂的结构和性能。同时，所述偏铝酸钠皂化时，除了铝与有机酸皂化以外，还包括钠与有机酸皂化生成钠皂。所以，本发明所述脂肪酸、羟基脂肪酸和芳香酸等有机酸的总酸基与偏铝酸钠的摩尔比为(2.5-3.5)∶1。

本发明方法中，在60-80℃基础油中加入有机酸，不仅可以促进有机酸溶解，而且可以避免其分解；脂肪酸完全溶解，混合均匀后升温至100-120℃加入偏铝酸钠进行低温皂化1-4小时，有助于偏铝酸钠分散均匀、偏铝酸钠中的钠离子皂化以及偏铝酸和铝酸的生成，同时上述温度可以避免新生态偏铝酸和铝酸脱水形成氧化铝；低温皂化后，缓慢升温至160-180℃中温皂化1-3小时主要是促进新生态铝酸和偏铝酸与有机酸进一步反应生成有机酸铝皂；皂化完全后，经200-220℃高温炼制0.5-2小时即可形成铝皂和钠皂复合稠化的复合铝基脂。所以，本发明所述偏铝酸钠皂化有机酸由低温皂化和中温皂化两段组成。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种以廉价的偏铝酸钠为铝源，制备复合铝基润滑脂及制备方法。由脂肪酸、羟基脂肪酸和苯甲酸组成的混合有机酸与偏离酸钠皂化，可以制得具有高滴点、良好安定性以及优异的防锈性能的复合铝基润滑脂；以低温皂化和中温皂化组成的铝皂制备工艺可以克服偏铝酸钠反应活性低的缺点，代替三聚体铝制备铝基润滑脂，具有成本低的优点。

具体实施方式

实施例1：在常压酯化釜中加入100g 150BS基础油，搅拌升温至60℃，分别加入0.5g苯甲酸、12g 硬脂酸、7g 12-羟基硬脂酸，恒温搅拌至完全溶解。升温至100℃，加入1.5g偏铝酸钠，于105℃低温皂化2小时，再缓慢升温至170℃中温皂化2小时。然后，继续升温至200℃高温炼制1小时。最后，加入79g 150BS基础油，搅拌、冷却，并研磨、脱气处理即得复合铝基润滑脂。

实施例2：在常压酯化釜中加入100g PAO-20（聚α烯烃）基础油，搅拌升温至60℃，分别加入3g苯甲酸、16g 硬脂酸，恒温搅拌至完全溶解。升温至100℃，加入2g偏铝酸钠，于105℃低温皂化2小时，再缓慢升温至170℃中温皂化2小时。然后，继续升温至200℃高温炼制1小时。最后，加入79 g PAO-20基础油，搅拌、冷却，并研磨、脱气处理即得复合铝基润滑脂。

实施例3：在常压酯化釜中加入100g 150BS基础油，搅拌升温至60℃，分别加入6g苯甲酸、12g 硬脂酸，恒温搅拌至完全溶解。升温至110℃，加入3 g偏铝酸钠，于120℃低温皂化2小时，再缓慢升温至160℃中温皂化2小时。然后，继续升温至210℃高温炼制1小时。最后，加入79g 150BS基础油，搅拌、冷却，并研磨、脱气处理即得复合铝基润滑脂。

实施例4：在常压酯化釜中加入100g 150BS基础油，搅拌升温至70℃，分别加入2g苯甲酸、14g 硬脂酸、3g 12-羟基硬脂酸，恒温搅拌至完全溶解。升温至120℃，加入2g偏铝酸钠，于120℃低温皂化2小时，再缓慢升温至180℃中温皂化2小时。然后，继续升温至210℃高温炼制1小时。最后，加入79 g 150BS基础油，搅拌、冷却，并研磨、脱气处理即得复合铝基润滑脂。

实施例5：在常压酯化釜中加入100g 150BS基础油，搅拌升温至80℃，分别加入3g苯甲酸、13g 硬脂酸、3g 12-羟基硬脂酸，恒温搅拌至完全溶解。升温至120℃，加入2g偏铝酸钠，于110℃低温皂化2小时，再缓慢升温至170℃中温皂化2小时。然后，继续升温至220℃高温炼制1小时。最后，加入79 g 150BS基础油，搅拌、冷却，并研磨、脱气处理即得复合铝基润滑脂。

实施例6：在常压酯化釜中加入100g 150BS基础油，搅拌升温至65℃，分别加入3g苯甲酸、13g 硬脂酸、3g 12-羟基硬脂酸，恒温搅拌至完全溶解。升温至120℃，加入2g偏铝酸钠，于110℃低温皂化3小时，再缓慢升温至170℃中温皂化1小时。然后，继续升温至220℃高温炼制1小时。最后，加入79g 150BS基础油，搅拌、冷却，并研磨、脱气处理即得复合铝基润滑脂。

实施例7：在常压酯化釜中加入100g 150BS基础油，搅拌升温至65℃，分别加入3g苯甲酸、13g 硬脂酸、3g 12-羟基硬脂酸，恒温搅拌至完全溶解。升温至120℃，加入2g偏铝酸钠，于110℃低温皂化1小时，再缓慢升温至170℃中温皂化3小时。然后，继续升温至220℃高温炼制2小时。最后，加入79 g 150BS基础油，搅拌、冷却，并研磨、脱气处理即得复合铝基润滑脂。

实施例8：在常压酯化釜中加入100g 150BS基础油，搅拌升温至65℃，分别加入3g苯甲酸、13g 硬脂酸、3g 12-羟基硬脂酸，恒温搅拌至完全溶解。升温至120℃，加入2g偏铝酸钠，于110℃低温皂化4小时，再缓慢升温至170℃中温皂化1小时。然后，继续升温至220℃高温炼制0.5小时。最后，加入79g 150BS基础油，搅拌、冷却，并研磨、脱气处理即得复合铝基润滑脂。

实施例1-8所制备的复合铝基润滑的性能测定结果如表1所示。结果表明，本发明一种复合铝基润滑脂的制备方法，可以在基础油中由偏铝酸钠直接皂化高级脂肪酸和芳香酸的混合羧酸制备复合铝基基础脂。不加添加剂的基础脂具有高滴点、安定性以及优异的防锈性能，适用于制备耐高温润滑脂。

表1 实例1-8制备复合铝基基础脂主要性能测定结果

一种复合铝基润滑脂及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。