技术领域
[0001] 本
发明一种抗磨性能优良的环保型钙基润滑脂，具体涉及一种含有层状磷酸钾镁作为抗磨添加剂的环保型钙基润滑脂及其制备方法，属于润滑技术领域。
背景技术
[0002] 钙基润滑脂具有优异的抗
水性、剪切安定性、触变安定性和
泵送性特点，目前在中小
电机、水泵、
拖拉机、
汽车、
冶金、纺织机械等中转速、中负荷的滚动和
滑动轴承运转场合得到广泛的应用。钙基润滑脂作为传统经典润滑脂类型，发展的方向是改善品质，以适应日益丰富和苛刻的工作环境，同时还能满足越来越严格的节能和环保要求。目前而言，润滑脂
基础油主要采用石油中分离出来的矿物油，含有多元芳
烃类有害物质，需要替代。
润滑剂添加剂是提升钙基润滑脂性能的核心关键技术，其中抗磨添加剂是润滑脂中最常用的添加剂之一。抗磨添加剂可有效改善润滑脂的承载抗磨性、抗擦伤性和防护性等。目前，在
润滑油脂行业里面代表性的固体抗磨添加剂为具有层状
晶体结构的二硫化钼、
石墨等无机化合物。但由于钼属于不可再生的稀散资源，使用成本会逐年升高；同时，二硫化钼和石墨的黑色泽外观，以及钼元素的重金属属性，也在一定程度上限制了它们在环保要求高领域的应用。因此有必要开发含有新型优质环保型固体润滑添加剂的钙基润滑脂。
[0003] 层状磷酸镁材料（无毒环保，相关材料有
食品添加剂应用报道）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。镁在
地壳中丰度很高，
质量百分含量达到2.4 %，大
力发展镁产业具有明显的资源优势。本课题组前期在
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 and Technologists of Macedonia, 1997, 16(1): 59 - 63]，易于水热合成。目前尚未有将层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O作为固体润滑添加剂应用到钙基润滑脂中的报道。
发明内容
[0004] 本发明旨在提供一种具有优良抗磨性能的环保型钙基润滑脂及其制备方法，其中的抗磨添加剂为层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0005] 本发明钙基润滑脂的质量份数组成包括：基础钙基润滑脂为80.0 - 99.0份，抗磨添加剂为1.0 - 20.0份；其中的抗磨添加剂为层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0006] 本发明钙基润滑脂的制备方法包括如下步骤：按照合适的质量份数组成，将基础钙基润滑脂、层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O在室温 - 200 ℃下搅拌混合1 - 16 h，利用三辊机或高压均质机
研磨均化0.5 - 5 h使之均匀，制得钙基润滑脂产品。采用四球摩擦磨损试验机进行润滑性质评价。
[0007] 如上所述的基础钙基润滑脂是由包括
脂肪酸，
基础油、氢
氧化钙和抗氧剂在内的原料反应、混合而成：其中脂肪酸5.0 - 20.0 份，基础油80.0 - 95.0 份，氢氧化钙0.5 - 6.0 份，抗氧剂0.05 - 5.0 份。基础钙基润滑脂的具体制备方法：先将部分基础油、脂肪酸、氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至130 - 140 ℃
皂化30 - 40 min，调控游离酸
碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入抗氧剂，变相后搅拌10 -
20 min，加入剩余的基础油调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0008] 如上所述的脂肪酸包括12-羟基
硬脂酸或硬脂酸的一种或两种，选取两种时，以任意比例混合。
[0009] 如上所述的抗氧剂包括甲基丙基二硫醚或硫代二丙酸二月桂酯或叔丁基羟基茴香醚或2，6-二叔丁基对甲
苯酚一种。
[0010] 如上所述的基础油选自动
植物油、环保型合成基油或矿物油的一种或几种，选取几种时以任意比混合。
[0011] 所述的动
植物油是指猪油或
牛油或环氧
大豆油或
椰子油的一种或几种，选取几种时以任意比混合。
[0012] 所述的环保型合成油是指PAO系列合成油。
[0014] 如上所述的层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O，制备方法是将一定配比原料镁源、磷源和无机
钾盐在水溶液中反应。
温度范围25 - 300 ℃，0.1 - 10天进行反应，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得；所述的原料配比为磷镁摩尔比（1 - 10）:1，钾镁摩尔比（1- 10）:1和水镁摩尔比（5 - 100）:1。
[0015] 所述的镁源选自氯化镁、
醋酸镁、
硫酸镁或无定型磷酸镁中的一种。
[0016] 所述的磷源选自磷酸、磷酸二氢钾或
磷酸氢二钾中的一种。
[0017] 所述的无机钾盐选自
氯化钾、醋酸钾、
硫酸钾或氢氧化钾中的一种。
[0018] 其它未提及所有组分均采用药典规定的环保组份。
[0019] 本发明的优点和有益效果如下：
[0020] (1) 本发明报道添加层状磷酸钾镁作为固体润滑添加剂的钙基润滑脂具有良好的承载抗磨能力，适合多种苛刻工况，尤其是环保要求高的应用领域，制备方法简便易行，易于实现工业化。
[0021] (2) 本发明报道添加层状磷酸钾镁作为固体润滑添加剂的钙基润滑脂的制备，原料来源丰富，可有效降低工业应用的成本。
附图说明
[0022] 图1为
实施例1所得层状磷酸钾镁的XRD图。
具体实施方式
[0023] 实施例 1
[0024] 先将40.0 g 精制白油，20.0 g 12-羟基硬脂酸，0.5 g 氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至130 ℃皂化30 min，调控游离酸碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入0.1 g 2，6-二叔丁基对
甲苯酚，变相后搅拌10 min，加入40.0 g 精制白油调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0025] 在30 mL聚四氟乙烯不锈
钢釜中加入原料0.75 g 氯化镁、1.36 g 磷酸二氢钾和4.9 g 醋酸钾，在10 mL水溶液中反应。温度150 ℃，反应5天，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。图1即为该产品的XRD图。
[0026] 选用层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O 1.0 g与上述基础钙基润滑脂99.0 g在室温下搅拌16 h，利用三辊机研磨均化0.5 h使均匀，制得钙基润滑脂A。
[0027] 实施例 2
[0028] 先将47.5 g PAO8、5.0 g 硬脂酸、6.0 g 氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至140℃皂化40 min，调控游离酸碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入0.05 g 甲基丙基二硫醚，变相后搅拌20min，加入PAO8调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0029] 在30 mL聚四氟乙烯
不锈钢釜中加入原料0.21 g 醋酸镁、2.28 g 磷酸氢二钾和1.74 g 硫酸钾，在1.8 mL水溶液中反应。温度300 ℃，反应0.1天，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0030] 选用层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O 20.0 g与上述基础钙基润滑脂80.0 g在200 ℃下搅拌1 h，利用三辊机研磨均化5 h使均匀，制得钙基润滑脂B。
[0031] 实施例 3
[0032] 先将45.0 g 环氧大豆油、10.0 g 12-羟基硬脂酸、2.0 g 氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至135℃皂化35 min，调控游离酸碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入5.0 g 硫代二丙酸二月桂酯，变相后搅拌15min，加入45.0 g 环氧大豆油调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0033] 在30 mL聚四氟乙烯不锈钢釜中加入原料0.3 g
硫酸镁、3.4 g 磷酸二氢钾和0.7 g 氢氧化钾，在15 mL水溶液中反应。温度25 ℃，反应10天，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0034] 选用层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O 3.0 g与上述基础钙基润滑脂97.0 g在100 ℃下搅拌10 h，利用高压均质机研磨均化1.5 h使均匀，制得钙基润滑脂C。
[0035] 实施例 4
[0036] 先将42.5 g 牛油、15.0 g 硬脂酸、3.0 g 氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至134 ℃皂化34 min，调控游离酸碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入3.0 g 叔丁基羟基茴香醚，变相后搅拌14 min，加入42.5 g 牛油调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0037] 在30 mL聚四氟乙烯不锈钢釜中加入原料2.14 g 醋酸镁、6.8 g 磷酸二氢钾和4.9 g磷酸，在5 mL水中反应。温度180 ℃，反应3天，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0038] 选用层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O 5.0 g与上述基础钙基润滑脂95.0 g在50 ℃下搅拌混合12 h，利用三辊机均化3 h使均匀，制得钙基润滑脂D。
[0039] 实施例 5
[0040] 先将42.0 g 猪油、16.0 g 12-羟基硬脂酸、4.0 g 氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至136 ℃皂化36 min，调控游离酸碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入2.0 g 甲基丙基二硫醚，变相后搅拌16 min，加入42.0 g 猪油调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0041] 在30 mL聚四氟乙烯不锈钢釜中加入原料2.09 g 无定型磷酸镁、2.98 g 氯化钾和5.88 g 磷酸，在15 mL水中反应。温度100 ℃，反应6天，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0042] 选用层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O 9.0 g与上述基础钙基润滑脂91.0 g在180 ℃下搅拌混合1 h，利用三辊机均化3 h使均匀，制得钙基润滑脂E。
[0043] 实施例 6
[0044] 先将16.0 g 椰子油和80.0g 精制白油混合均匀，取48.0 混合油样、14.0 g 硬脂酸、5.0 g 氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至132 ℃皂化38 min，调控游离酸碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入4.0 g 叔丁基羟基茴香醚，变相后搅拌18 min，加入48.0 g 混合油样调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0045] 在30 mL聚四氟乙烯不锈钢釜中加入原料0.42 g 无定型磷酸镁、0.59 g 醋酸钾和0.59 g 磷酸，在20 mL水中反应。温度150 ℃，反应5天，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0046] 选用层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O 15.0 g与上述基础钙基润滑脂85.0 g在180 ℃下搅拌混合3 h，利用高压均质机均化1.5 h使均匀，制得钙基润滑脂F。
[0047] 实施例 7
[0048] 先将30.0 g 环氧大豆油和60.0 g 牛油混合均匀，取45.0 g 混合油样、15.0 g 12-羟基硬脂酸、5.0 g 氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至132 ℃皂化38 min，调控游离酸碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入5.0 g 硫代二丙酸二月桂酯，变相后搅拌15min，加入45.0 g 混合油样调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0049] 在30 mL聚四氟乙烯不锈钢釜中加入原料0.6 g 硫酸镁、6.8 g 磷酸二氢钾，在6 mL水溶液中反应。温度25 ℃，反应10天，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0050] 选用层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O 10.0 g与上述基础钙基润滑脂90.0 g在100 ℃下搅拌8.0 h，利用高压均质机研磨均化1.0 h使均匀，制得钙基润滑脂G。
[0051] 实施例 8
[0052] 先将42.5 g 猪油和42.5 g 椰子油混合均匀，取42.5 g 混合油、8.0 g 12-羟基硬脂酸、8.0 g 硬脂酸、4.0 g 氢氧化钙乳膏投入到釜中，升温至135 ℃皂化35 min，调控游离酸碱合格，通水降温，提高搅拌速度进行水化，直至物料明显变稠成脂，加入2.0 g 甲基丙基二硫醚，变相后搅拌16 min，加入42.5 g 混合油样调整锥入度，用三辊机研磨均匀后即得基础钙基润滑脂。
[0053] 在30 mL聚四氟乙烯不锈钢釜中加入原料2.09 g 无定型磷酸镁、0.75 g 氯化钾和4. 9 g 磷酸，在10 mL水中反应。温度100 ℃，反应1天，经过滤、蒸馏水洗涤，室温干燥后即可获得层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O。
[0054] 选用层状磷酸钾镁MgKPO4·H2O 8.0 g与上述基础钙基润滑脂92.0 g在150 ℃下搅拌混合5.0 h，利用三辊机均化3.0 h使均匀，制得钙基润滑脂H。
[0055] 利用厦
门天机MS-10A型四球摩擦磨损试验机，根据GB/T 3142-82和SH/T 0204-92评价钙基润滑脂的润滑性质，承载能力PB值提升显著，磨斑直径WSD减小明显，说明添加磷酸钾镁材料到基础钙基脂中后，可有效提升润滑脂的承载、抗磨能力。具体的四球摩擦磨损试验结果数据如表1所示。
[0056] 表1
[0057]
[0058] 以上实施例仅是说明性的，不能以此来限制本发明的保护范围，不脱离本发明范畴所做出的改进与
修改都应该在本发明的保护范围之内。
