一种聚脲润滑脂组合物及其制备和应用的制作方法

本发明属于润滑脂，特别涉及一种聚脲润滑脂组合物及其制备和应用。

背景技术：

1、润滑脂用于减少机械摩擦与磨损，延长机械设备的使用寿命，作为轴承润滑剂具有简化轴承装置，使机械装置小型化的优点，约80％的滚动轴承均使用润滑脂进行润滑。现代精密轴承使用条件越来越苛刻，对润滑脂的要求也越来越高，主要体现在长寿命、适应高/低温、高/低速使用、低噪音等。近年来，随着精密滚动轴承应用的逐渐增多，轴承震动和噪音越来越引起人们的重视，尤其是在某些新的军用装备和民用精密机械的集中轴承和微小型轴承中，如计算机工业的磁盘存储驱动器、线形或旋转的读写磁头和打印机驱动器、影音设备、纺织机械、精密仪器、小型电机、空调、洗衣机、军事电子、精密仪器等的轴承润滑脂，要求必须使用低噪音润滑脂，这对轴承噪声提出了非常高的要求。同时，随着轴承材料和生产加工技术的飞速发展，轴承本身产生的噪声已大大降低，从而使润滑剂成为影响轴承噪声的主要因素。

2、国内外常见的低噪音润滑脂产品多为锂基脂和聚脲脂。市售普通锂基脂在开始时有较好的降噪效果，但运转一段时间后噪音变大。聚脲脂以前常作为高温脂使用，近年来研制出了以有机尿素作稠化剂的润滑脂，发现也能获得超静音润滑脂，这种聚脲脂是用烯基琥珀酰亚胺与异氰酸酯反应，并添加烷基苯磺酸金属盐或石油磺酸金属盐清净剂制备的双脲脂，该脂即使在120℃以上高温下长时间使用也可保持低噪音。用脂肪族胺和环烷族胺与异氰酸盐组合制备的聚脲脂具有优良的低噪音性能、热稳定性、胶体安定性以及氧化安定性，还具有长的使用寿命，特别是在高温下尤为突出。

3、尽管聚脲润滑脂的许多性能优良，但剪切安定性差是其主要缺点之一，通常体现在低剪切速率下严重软化，经过astm润滑脂工作器10万次工作后，锥入度的变化在100个单位左右，锥入度明显降低会导致润滑脂在轴承中的流失，使其失去润滑效果，从而限制了聚脲润滑脂的应用。

技术实现思路

1、本发明通过添加多元醇酯，特别是具有星形拓扑结构的多元醇酯，提高聚脲润滑脂组合物的剪切安定性与胶体稳定性。

2、为了实现以上目的，本发明提供了一种聚脲润滑脂组合物及其制备和应用。

3、第一方面，一种聚脲润滑脂组合物，由以下成分组成，以润滑脂组合物的总重为基准，各组分百分含量：基础油55-85％，增粘剂1-10％，多元醇酯1-10％，稠化剂5-20％，添加剂0.5-3％。

4、其中，所述基础油包括api标准中iv类基础油，即聚α烯烃(pao)和茂金属聚α烯烃(mpao)，优选的，所述聚α烯烃(pao)和茂金属聚α烯烃(mpao)在100℃下的运动粘度为2-20mm2/s。

5、优选的，所述茂金属聚α烯烃的粘度指数不低于150，再优选，茂金属聚α烯烃的粘度指数不低于160。

6、优选的，所述聚α烯烃的粘度指数不低于120，再优选，茂金属聚α烯烃的粘度指数不低于130。

7、进一步的，所述茂金属聚α烯烃(mpao)是指c4-c20的线性α-烯烃在茂金属催化剂体系下聚合反应得到的产物，其中，茂金属催化剂体系包含至少一种茂金属催化剂，所述茂金属催化剂为含有至少一个茂环或者茂环衍生物作为配体，至少一种ivb族过渡元素作为中心原子的无机-有机配合物。

8、进一步的，所述聚α烯烃(pao)是指c4-c20的线性α-烯烃在非茂金属催化剂体系下聚合反应得到的产物，其中，非茂金属催化剂体系包含至少一种非茂金属催化剂，非茂金属催化剂具体包括：非茂金属无机-有机配合物，由不含环戊二烯类结构的配体与过渡金属或稀土金属元素形成，其金属中心包括从iiib族到viii族的过渡金属与稀土金属元素，与之配位的是含有n、o、s、p等杂原子的配体，如α-二亚胺金属有机化合物、β-二亚胺金属有机化合物、β-二酮亚胺金属有机化合物、脒基类金属有机化合物与含p金属有机化合物等；均相lewis酸催化剂，如alcl3、albr3、ticl3、sicl3、bicl3、fecl3、bf3与bf3-roh等；非均相lewis酸催化剂，由上述均相lewis酸催化剂与无机多孔物质组成，其中无机多孔物质选自介孔碳、碳纳米管、活性炭纤维、乙炔黑、炭黑、膨胀石墨、石墨烯中的一种或多种；ziegler-natta催化剂，由et3al与ticl4组成；铬系催化剂，如氧化铬、卤化铬、铬的磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、草酸盐等。

9、优选的，用于基础油的聚α烯烃(pao)和茂金属聚α烯烃(mpao)经过加氢饱和处理。

10、优选的，用于基础油的聚α烯烃(pao)和茂金属聚α烯烃(mpao)选自：pao6、pao10、mpao6与mpao10。

11、为了调整聚脲润滑脂的粘度指数，以及提高润滑脂的机械剪切稳定性、抗磨擦性能和胶体稳定性，在润滑脂组合物中添加增粘剂，其中，所述增粘剂为高粘度茂金属聚α-烯烃(mpao)，所述高粘度茂金属聚α-烯烃在100℃下的运动粘度为100-1000mm2/s，粘度指数为200-350。

12、优选的，高粘度茂金属聚α-烯烃选自mpao150。

13、其中，多元醇酯分子中存在至少2个酯键，优选的，多元醇酯分子中存在至少3个酯键，且具有星形拓扑结构，星形拓扑结构具体体现为：多个线形支链通过多个酯键依次连接到一个中心核上。

14、优选的，所述多元醇酯包括：己二酸二烷基酯、邻苯二甲酸二烷基酯、新戊二醇脂肪酸酯、单季戊四醇脂肪酸酯、双季戊四醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、偏苯三酸烷基酯、柠檬酸烷基酯、乙酰柠檬酸烷基酯、丁酰柠檬酸烷基酯中的一种或者多种组合。再优选，多元醇酯包括：季戊四醇四辛酸酯、单季戊四醇四壬酸酯、单季戊四醇四癸酸酯、单季戊四醇四月桂酸酯、双季戊四醇六辛酸酯、双季戊四醇六壬酸酯、双季戊四醇六癸酸酯、偏苯三酸三丁酯、偏苯三酸三正己酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三癸酯、三羟甲基丙烷三辛酸酯、三羟甲基丙烷三壬酸酯、三羟甲基乙烷三癸酸酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁乙酯、乙酰柠檬酸三辛酯、丁酰柠檬酸三正己酯中的一种或者多种组合。

15、其中，所述稠化剂为带有至少2个脲键的双脲化合物或者聚合物，包括通过c6-c20有机胺与二异氰酸酯化合物反应得到的化合物。二异氰酸酯包括二异氰酸亚苯酯、二异氰酸二苯酯、二异氰酸苯酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、十八烷二异氰酸酯，癸烷二异氰酸酯和己烷二异氰酸酯。有机胺包括脂肪胺、芳香胺或脂肪胺与芳香胺的混合物。

16、进一步的，所述稠化剂不含游离的异氰酸基(-nco)。优选的，所述稠化剂为聚脲粉。

17、其中，所述添加剂包括但不限于抗磨剂、油性剂、抗氧剂与防锈剂等助剂，添加剂可以择一添加，也可以组合添加。

18、本发明对抗磨剂的种类没有特别的要求，抗磨剂选自有机磷化物或者含硫的有机磷化物，其中，有机磷化物包括磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二正丁酯等，含硫的有机磷化物包括硫代磷酸三苯酯、硫代磷酸三烷基酯或者硫代磷酸胺盐，优选的，所述抗磨剂为硫代磷酸三苯酯。以润滑脂组合物的总重为基准，所述抗磨剂的百分含量为0.1-1.0％。

19、其中，油性剂能够进一步改善摩擦副表面的润滑性能，油性剂选自苯并三唑的脂肪胺盐。以润滑脂组合物的总重为基准，所述油性剂的百分含量为0.1-0.5％。

20、其中，抗氧剂能够进一步提高润滑脂组合物的抗氧化性，从而延长其使用寿命。抗氧剂选自酚类抗氧剂或者胺类抗氧剂中任意一种或者两种组合，优选的，所述抗氧剂为胺类抗氧剂，如二苯胺、烷基二苯胺、苯基-α-萘胺，再优选，抗氧剂为烷基二苯胺。以润滑脂组合物的总重为基准，所述抗氧剂的用量为0.1-0.5％。

21、其中，防锈剂能够进一步改善润滑脂组合物的抗锈蚀性，防锈剂选自苯并三唑、烷基三唑、苯并噻唑、苯并咪唑、噻二唑以及相应的衍生物中任意一种或多种组合，优选的，所述防锈剂为苯并三唑。以润滑脂组合物的总重为基准，所述防锈剂的百分含量为0.05-0.2％。

22、第二方面，本技术还公开了以上所述聚脲润滑脂的制备方法，包括：

23、s1：将配方量的基础油、增粘剂、多元醇酯、稠化剂以及添加剂添加到带有搅拌的制脂装置中，在40-90℃下充分搅拌均匀。

24、s2：将上述组合物以一定的速率进行升温，当体系温度升温至设定膨化温度后开始计时进行膨化，膨化过程中保持体系温度不变，达到指定的膨化时间后停止加热开始降温。

25、s3：当体系降至一定温度后转移到研磨机中研磨，即可得到聚脲轴承润滑脂。

26、进一步的，s2中的升温速率为不高于40℃/10min，膨化温度为130-200℃，膨化时间为1-3h。优选的，s2中的膨化温度为150-180℃。

27、进一步的，s3中体系降温至100-120℃后转移到研磨机中研磨，优选的，所述研磨机为三辊研磨机。

28、第三方面，以上所述聚脲润滑脂组合物应用于轮毂轴承的润滑。

29、本发明提出的聚脲润滑脂具有以下有效技术效果：

30、通过在润滑脂组合物添加至少2个酯键的多元醇酯，提高润滑脂的剪切安定性与胶体稳定性，其中，添加至少3个酯键具有星形拓扑结构的多元醇酯，对润滑脂组合物的剪切安定性有更大的提升。