类蒙脱石、有机类蒙脱石、润滑脂及制备方法

本发明涉及润滑脂，特别是涉及一种类蒙脱石、有机类蒙脱石、润滑脂及制备方法。

背景技术：

1、润滑脂是现代工业中用途广泛的润滑剂，主要起到润滑、密封和保护作用，能够有效地延长设备的使用寿命。润滑脂主要由基础油、稠化剂和功能添加剂组成。蒙脱石润滑脂是选用改性天然蒙脱石矿物稠化基础油获得的一种高温润滑脂产品。目前用于生产润滑脂的蒙脱石是来源于矿物膨润土，并经过纯化、钠化改性和有机插层获得具有稠化能力的有机蒙脱石。在常规的有机类蒙脱石制备方法中，一般选用长链有机阳离子作为插层剂，经过改性后的有机类蒙脱石能够有效稠化基础油。

2、天然蒙脱石是一种2：1型层状含水铝硅酸盐的粘土矿物，晶体结构为1个铝氧八面体层夹在2个硅氧四面体层之间的三层结构，片层间共用氧原子。片层中原子间通过共价键相连，四面体中的si4+可被三价的a13+或fe3+取代，而八面体中的a13+可被二价的ca2+或mg2+取代，使晶格中电价不平衡，造成基本结构单元层内负电荷过剩，该负电荷能通过表面吸附阳离子而抵消。蒙脱石吸附的阳离子的总量叫做阳离子交换容量。蒙脱石的含量和可交换性阳离子容量是判断蒙脱石矿质量和划分蒙脱石矿属型的主要依据，蒙脱石的阳离子交换容量值越大表示蒙脱石所带负电量越大，其水化、膨胀和分散能力越强。

3、然而，由于不同地区的地质环境差异较大，存在矿物原土化学组成复杂、阳离子交换容量有差异、离子交换不完全等问题，虽然通过钠化改性工艺可以脱除大部分天然蒙脱石的杂质，但仍然存在片层层板组成元素复杂，层间有些杂质元素难以脱除，造成阳离子交换能力不足和波动。在进行有机蒙脱石制备时，单独长链有机阳离子作为插层剂，存在有机插层量不足，有机蒙脱石质量不稳定等问题，使得有机蒙脱石在基础油中的稠化能力不稳定，进而难以保证蒙脱石润滑脂产品质量的均一和稳定。矿物中fe3+的存在，也会使得有机蒙脱石一般都带有色泽，在一些电子、化妆品等精细工程领域应用受限。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种人工合成类蒙脱石材料、短长链有机阳离子共插层有机类蒙脱石、润滑脂及制备方法，以解决现有技术中存在的天然蒙脱石片层层板组成元素复杂，层间有些杂质元素难以脱除，造成阳离子交换能力不足和波动；在进行有机蒙脱石制备时，存在有机插层量不足，有机蒙脱石质量不稳定，使得有机蒙脱石在基础油中的稠化能力不稳定，难以保证蒙脱石润滑脂产品质量的均一和稳定；矿物中fe3+的存在，也会使得有机蒙脱石一般都带有色泽，在一些电子、化妆品等精细工程领域应用受限的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术采用的一个技术方案是：

3、提供一种类蒙脱石的制备方法，包括：

4、取硅源、镁盐、铝盐、氟化物、氢氧化钠和水，均匀搅拌，得到混合物；

5、对所述混合物进行高温反应，反应结束后清洗、烘干，得到类蒙脱石。

6、所述硅源为正硅酸乙酯、硅溶胶、白炭黑和水玻璃中的一种或多种组合，所述镁盐为硝酸镁、醋酸镁、硫酸镁、氯化镁、氢氧化镁的一种或多种组合，所述铝盐为硝酸铝、醋酸铝、硫酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、异丙醇铝、氢氧化铝的一种或多种组合，所述氟化物为氟化铵、氟化锂、氢氟酸和氟化钠中的一种或多种组合。

7、在一个或多个实施方式中，所述硅源为正硅酸乙酯，所述镁盐为醋酸镁，所述铝盐为硝酸铝，所述氟化物为氟化铵；

8、所述取硅源、镁盐、铝盐、氟化物、氢氧化钠和水，均匀搅拌的步骤中，正硅酸乙酯、醋酸镁、硝酸铝、氟化铵、氢氧化钠和水的摩尔比为1：(0.05～0.45)：(0.45～0.05)：(0.05～0.2)：(0.80～1.40)：(20～120)。

9、优选的，正硅酸乙酯、醋酸镁、硝酸铝、氟化铵、氢氧化钠和水的摩尔比为1：(0.10～0.40)：(0.40～0.10)：(0.10～0.20)：(1.0～1.20)：(80～100)。

10、在一个或多个实施方式中，所述高温反应的反应温度为180℃～240℃，反应时间为24h～168h。

11、优选的，所述高温反应的反应温度为200℃～220℃，反应时间为60h～120h。

12、为实现上述目的，本技术采用的另一个技术方案是：

13、提供一种类蒙脱石，采用上述任一实施方式所述的制备方法制备得到。

14、为实现上述目的，本技术采用的又一个技术方案是：

15、提供一种有机类蒙脱石的制备方法，包括：

16、取上述任一实施方式所述的类蒙脱石和水充分搅拌，之后加入短链有机阳离子和长链有机阳离子，搅拌后离心分离，烘干，得到有机类蒙脱石。

17、在一个或多个实施方式中，所述长链有机阳离子的碳链长度为c12～c18，所述短链有机阳离子的碳链长度为c1～c3。

18、优选的，所述长链有机阳离子为十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、双十四烷基二甲基氯化铵、双十六烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、双十四烷基二甲基溴化铵、双十六烷基二甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、十二胺、十四胺、十六胺和十八胺中的一种或多种组合。

19、优选的，所述短链有机阳离子为四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、甲胺、乙胺和丙胺中的一种或多种组合。

20、在一个或多个实施方式中，所述短链有机阳离子和所述长链有机阳离子的摩尔比为(0.5～5)：(5～9.5)。

21、优选的，所述短链有机阳离子和所述长链有机阳离子的摩尔比为(1～3)：(7～9)。

22、为实现上述目的，本技术采用的又一个技术方案是：

23、提供一种有机类蒙脱石，采用上述任一实施方式所述的制备方法制备得到。

24、为实现上述目的，本技术采用的又一个技术方案是：

25、提供一种润滑脂，包括以下组份原料：

26、上述任一实施方式所述的有机类蒙脱石，5～50重量份；

27、基础油，50～95重量份；

28、助分散剂，重量为所述有机类蒙脱石的重量的10～60％；

29、抗氧剂，0.01～10重量份；

30、极压抗磨剂，0.1～10重量份；

31、防锈剂，0.1～5重量份。

32、在一个或多个实施方式中，所述基础油包括矿物油、合成油、费托合成衍生的基础油、煤焦油衍生的烷基萘基础油和动植物油中的一种或多种组合；

33、所述助分散剂包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、碳酸丙烯酯、甲醇水溶液、乙醇水溶液、碳酸丙烯酯水溶液、丙酮水溶液、异丙醇、三甘醇、乙醇胺、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酰胺、二乙三胺中的一种或多种组合；

34、所述抗氧剂包括胺类抗氧剂和酚类抗氧剂中的一种或两种组合，所述胺类抗氧剂包括萘胺、二苯胺、对苯二胺、吩噻嗪中的一种或多种组合，所述酚类抗氧剂包括2,6-二叔丁基对甲苯酚、丁基羟基茴香醚、茶多酚、维生素c、生育酚、植酸中的一种或多种组合；

35、所述防锈剂包括无机防锈剂和有机防锈剂的一种或两种组合，所述速记防锈剂包括亚硝酸钠，所述有机防锈剂包括环烷酸锌、苯并三氮唑、苯并噻唑、癸二酸钠、石油磺酸钡、石油磺酸钠、烯基丁二酸的一种或多种组合；

36、所述极压抗磨剂包括含硫极压抗磨剂、含磷极压抗磨剂和卤素类极压抗磨剂中的一种或多种组合。

37、为实现上述目的，本技术采用的又一个技术方案是：

38、提供一种上述任一实施方式所述的润滑脂的制备方法，包括：

39、将所述有机类蒙脱石与所述基础油充分混合，搅拌10～30min，得到溶液；

40、向所述溶液中加入所述助分散剂，持续搅拌3～9h，加入所述抗氧剂、所述防锈剂和所述极压抗磨剂，得到所述润滑脂。

41、区别于现有技术，本技术的有益效果是：

42、本技术通过水热法一步合成晶体结构与天然蒙脱石相近、元素组成确定、钠型、白色的类蒙脱石，其中，镁盐、铝盐和氟化物的用量可以自由调节，从而调控制备的类蒙脱石材料的特性，使得类蒙脱石的阳离子交换容量可控、稳定，在应用于制备有机类蒙脱石时，能够保证有机类蒙脱石作为稠化剂的质量和性能可调控和稳定性。

43、本技术的有机类蒙脱石以人工合成类蒙脱石为前驱体制备，采用短链有机阳离子和长链有机阳离子共插层的方法，通过调节短/长碳链长度比，控制短链有机阳离子和长链有机阳离子的摩尔比，能够调节类蒙脱石层间有机物的排列，调控类蒙脱石层间表面积。当短链有机阳离子部分取代长链有机阳离子，导致层间有机物的排列发生明显的变化；类蒙脱石层间长、短碳链的不规则交叉排列，改变了只有长碳链插层的相对规整的层间表面形态，形成了凹凸不平的褶皱表面，增大了层间比表面积。

44、本技术以短、长链有机阳离子共插层类蒙脱石为稠化剂，在稠化过程中，褶皱的层间表面可以容纳更多的油分子，不仅有效地提高了有机类蒙脱石的稠化能力和有机类蒙脱石凝胶结构的安定性，而且在有机类蒙脱石凝胶受到剪切力时，褶皱的层间表面使得部分油分子留存在层间凹面的底部，有助于提高有机类蒙脱石凝胶结构的热安定性和润滑性能的持续稳定性。

45、本技术采用短链有机阳离子和长链有机阳离子共插层制备的有机类蒙脱石的方法还可以在石油开采、陶瓷、造纸、污水处理和涂料等其他领域应用。

46、本技术的润滑脂采用长短链共插层有机类蒙脱石制备，具有优异的粘弹性和润滑性能，并且具有无滴点、优良的胶体安定性、热稳定性和好的宽温性。