技术领域
[0001] 本
发明涉及润滑脂，具体涉及一种金属皂基润滑脂及其制备方法。
背景技术
[0002] 金属皂基润滑脂特别是
脂肪酸锂皂基润滑脂是目前世界上年产量最大的一类润滑脂，要获得具有优良极压抗磨性和抗
氧化性的产品，通常需要加入极压抗磨剂和抗氧剂，而其中的极压抗磨剂多为液体极性化合物，对润滑脂的稠度和
滴点均有不利的影响。
[0003] 锆作为一种过渡金属元素位于元素周期表中第5周期IVB族。含锆化合物具有优良的润滑作用，常被用作润滑添加剂，如CN101113382A和JP1973038444将锆的氧化物作为
润滑剂添加剂改善了磨损性。如WO2007143414和US20060063682介绍了四氟化锆可作为减磨添加剂成为润滑剂的组分之一。如US20060254823发现含有2-乙基己酸锆盐的润滑剂表现出很好的耐重负荷和抗磨性能。如US20050043189发现氟锆酸盐如氟锆酸
铝可作为氧化
抑制剂用在润滑剂中。如DE102004021812发现将
碳酸锆、磺酸锆或
磷酸锆等无机盐加入到润滑脂里面可以提高抗磨损性。近年来出现了以锆皂为稠化剂的润滑脂，如CN102234557A、CN102952619A、CN102952607A、CN103060057A等，显示出优良的润滑性能。
[0004]
现有技术的极压抗磨剂通常对润滑脂的结构破坏明显，加入后锥入度通常变大，而对锥入度影响较小的固体类添加剂对润滑脂的PB值改善不明显。因此，需要开发一种新型金属皂基润滑脂，在提高润滑脂的PB值的同时，又能兼顾润滑脂的稠度。
发明内容
[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种新型的金属皂基润滑脂及其制备方法，该金属皂基润滑脂具有优良的极压抗磨性、氧化安定性、防锈防
腐蚀性、机械安定性、胶体安定性以及较长的润滑寿命，且所述金属皂基润滑脂中锆的氢氧化物添加剂的加入对润滑脂稠度的影响不大。
[0006] 为了实现上述目的，本发明一方面提供一种金属皂基润滑脂，其中，以所述金属皂基润滑脂的重量为基准，含有以下组分：50-95重量％的润滑
基础油、0.5-35重量％的金属皂稠化剂和1-20重量％的锆的氢氧化物添加剂，
[0007] 其中，所述锆的氢氧化物添加剂是由选自ZrO(OH)2的
水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物以及锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水反应所得产物中的至少一种经在炼制
温度下炼制后得到；所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C12的烷基、C5-C12的环烷基或者芳香基。
[0008] 优选地，所述ZrO(OH)2的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将ZrOX2·nH2O和/或ZrO(NO3)2·nH2O和/或ZrOSO4·nH2O与
碱接触反应，X为F、Cl、Br或I，优选为Cl；ZrOX2·nH2O、ZrO(NO3)2·nH2O和ZrOSO4·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比优选为1:2-2.1；所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为10-100℃，优选为40-80℃，接触反应的时间为0.5-3h，优选为1-2h；所述湿氢氧化锆的总水含量为12-90重量％，优选为30-70重量％。
[0009] 优选地，所述Zr(OH)4的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将Zr(NO3)4·nH2O和/或Zr(SO4)2·nH2O与碱接触反应，Zr(NO3)4·nH2O和Zr(SO4)2·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比优选为1:4-4.2；所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为10-100℃，优选为40-80℃，接触反应的时间为0.5-3h，优选为1-2h；所述湿氢氧化锆的总水含量为12-90重量％，优选为30-70重量％。
[0010] 优选地，所述锆的氢氧化物添加剂的粒径为20nm-30μm，更优选为80nm-1μm。
[0011] 优选地，所述金属皂基润滑脂还含有分散剂，所述分散剂选自高级脂肪酸、C6-C25的脂肪酸甘油酯和聚氧乙烯型
表面活性剂中的一种或多种；所述高级脂肪酸为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，优选地，所述高级脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、
硬脂酸和12-羟基硬脂酸中的一种或多种，更优选为硬脂酸和/或12-羟基硬脂酸；所述C6-C25的脂肪酸甘油酯为山梨醇酐脂肪酸酯；所述聚氧乙烯型表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚；优选地，以金属皂基润滑脂的总重量为基准，所述分散剂的含量为0.1-3重量％。
[0012] 本发明第二方面提供一种金属皂基润滑脂的制备方法，其中，所述制备方法包括：
[0013] 将部分润滑
基础油和高级脂肪酸混合、加热，升温至70-100℃，在水的存在下，加入碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物，进行
皂化反应；加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物和锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中的至少一种，然后升温至140-230℃进行恒温炼制；加入剩余部分的润滑基础油，冷却至60-120℃，然后任选地，加入其他添加剂；均
化成脂，得到成品；所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C12的烷基、C5-C12的环烷基或者芳香基。
[0014] 优选地，所述ZrO(OH)2的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将ZrOX2·nH2O和/或ZrO(NO3)2·nH2O和/或ZrOSO4·nH2O与碱接触反应，X为F、Cl、Br或I，优选为Cl；ZrOX2·nH2O、ZrO(NO3)2·nH2O和ZrOSO4·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比优选为1:2-2.1；所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为10-100℃，优选为40-80℃，接触反应的时间为0.5-3h，优选为1-2h；所述湿氢氧化锆的总水含量为12-90重量％，优选为30-70重量％。
[0015] 优选地，所述Zr(OH)4的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将Zr(NO3)4·nH2O和/或Zr(SO4)2·nH2O与碱接触反应，Zr(NO3)4·nH2O和Zr(SO4)2·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比优选为1:4-4.2；所述接触反应的条件包括：接触反应的温度为10-100℃，优选为40-80℃，接触反应的时间为0.5-3h，优选为1-2h；所述湿氢氧化锆的总水含量为12-90重量％，优选为30-70重量％。
[0016] 优选地，该方法还包括在恒温炼制之前，加入分散剂，所述分散剂选自高级脂肪酸、C6-C25的脂肪酸甘油酯和聚氧乙烯型表面活性剂中的一种或多种；所述高级脂肪酸为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，优选地，所述高级脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸和12-羟基硬脂酸中的一种或多种，更优选为硬脂酸和/或12-羟基硬脂酸；所述C6-C25的脂肪酸甘油酯为山梨醇酐脂肪酸酯；所述聚氧乙烯型表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚；优选地，以金属皂基润滑脂的总重量为基准，所述分散剂的加入量为0.1-3重量％。
[0017] 本发明第三方面提供由本发明所述的方法制得的金属皂基润滑脂。
[0018] 本发明提供的新型金属皂基润滑脂中含有
纳米级别的锆的氢氧化物添加剂，可以显著提高金属皂基润滑脂的PB值，同时对润滑脂稠度影响不大，且制备方法简单方便，得到的金属皂基润滑脂具有优良的极压抗磨性和氧化安定性，同时还具有优良的防锈防腐蚀性等，综合性能优良，可广泛用于各行业。
附图说明
[0019] 图1是
实施例1制备的润滑脂中锂皂
纤维及锆的氢氧化物添加剂颗粒的电镜照片。
具体实施方式
[0020] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0021] 第一方面，本发明提供一种金属皂基润滑脂，其中，以所述金属皂基润滑脂的重量为基准，含有以下组分：50-95重量％的润滑基础油、0.5-35重量％的金属皂稠化剂和1-20重量％的锆的氢氧化物添加剂，
[0022] 其中，所述锆的氢氧化物添加剂是由选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物以及锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水反应所得产物中的至少一种经在炼制温度下炼制后得到；
[0023] 所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C12的烷基、C5-C12的环烷基或者芳香基。
[0024] 本发明中，所述稠化剂为金属皂。在常温下，金属皂对基础油的
溶解度极小，绝大部分是呈纤维状的胶束而存在。由皂纤维互相交错搭成空间网络骨架，将基础油保持在其中，形成具有一定程度的结构分散体系。本发明的
发明人发现，所述纳米级别的锆的氢氧化物添加剂能够均匀分散于纤维状的胶束的金属皂中，从而可以显著提高金属皂基润滑脂的PB值，还能够兼顾润滑脂稠度的变化不大，同时，金属皂基润滑脂还具有优良的极压抗磨性和氧化安定性，以及优良的防锈防腐蚀性等，综合性能优良。
[0025] 根据本发明，ZrO(OH)2的水合物通常以ZrO(OH)2·nH2O表示，n表示结晶水的数目。
[0026] 根据本发明，所述ZrO(OH)2的水合物可以商够获得，也可以制备获得。优选情况下，为了进一步提高金属皂基润滑脂的综合性能，所述ZrO(OH)2的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将ZrOX2·nH2O和/或ZrO(NO3)2·nH2O和/或ZrOSO4·nH2O与碱接触反应，X为F、Cl、Br或I。
[0027] 根据本发明，将ZrOX2·nH2O和/或ZrO(NO3)2·nH2O和/或ZrOSO4·nH2O与碱接触反应的条件一般包括接触反应的温度和接触反应的时间，接触反应的温度可以为10-100℃，优选为40-80℃，接触反应的时间可以根据接触反应的温度进行适当选自，一般可以为0.5-3h，优选为1-2h。
[0028] 根据本发明，Zr(OH)4的水合物通常以Zr(OH)4·nH2O表示，n表示结晶水的数目。
[0029] 根据本发明，所述Zr(OH)4的水合物可以商够获得，也可以制备获得。优选情况下，为了进一步提高金属皂基润滑脂的综合性能，所述Zr(OH)4的水合物为湿氢氧化锆，制备方法包括：将Zr(NO3)4·nH2O和/或Zr(SO4)2·nH2O与碱接触反应。
[0030] 根据本发明，将Zr(NO3)4·nH2O和/或Zr(SO4)2·nH2O与碱接触反应的条件一般包括接触反应的温度和接触反应的时间，接触反应的温度可以为10-100℃，优选为40-80℃，接触反应的时间可以根据接触反应的温度进行适当选自，一般可以为0.5-3h，优选为1-2h。
[0031] 根据本发明，所述碱可以为本领域常规使用的各种无机碱，例如，NaOH、KOH和
氨水中的一种或多种，优选为氢氧化钠。其中，所述氨水的浓度优选为1-28重量％。
[0032] 根据本发明的一种具体实施方式，ZrOX2·nH2O中，X为Cl，n＝8。
[0033] 根据本发明的一种具体实施方式，ZrO(NO3)2·nH2O中，n＝2。
[0034] 根据本发明的一种具体实施方式，ZrOSO4·nH2O中，n＝1。
[0035] 根据本发明，ZrOX2·nH2O和/或ZrO(NO3)2·nH2O和/或ZrOSO4·nH2O的总量与碱的摩尔比一般为化学计量比，但是，为了反应更为充分，碱的摩尔数可以过量如1-5％，因此，优选情况下，ZrOX2·nH2O、ZrO(NO3)2·nH2O和ZrOSO4·nH2O的总量与碱所含的OH-摩尔比为1:2-2.1。
[0036] 根据本发明的一种具体实施方式，Zr(NO3)4·nH2O中，n＝5。
[0037] 根据本发明的一种具体实施方式，Zr(SO4)2·nH2O中，n＝4。
[0038] 根据本发明，Zr(NO3)4·nH2O和Zr(SO4)2·nH2O的总量与碱的摩尔比一般为化学计量比，但是，为了反应更为充分，碱的摩尔数可以过量如1-5％，因此，优选情况下，Zr(NO3)4·nH2O和Zr(SO4)2·nH2O的总量与碱所含的OH-的摩尔比为1:4-4.2。
[0039] 根据本发明，优选情况下，上述方法制备得到的所述湿氢氧化锆的总水含量为12-90重量％，优选为30-70重量％。其中，所述总水量为湿氢氧化锆中的自由水和
结合水的总量。
[0040] 根据本发明，优选情况下，所述湿氢氧化锆的制备方法还包括在接触反应后对反应产物进行水洗，水洗的方法和条件可以参考本领域的常规方法和条件，只要能够去除反应产物表面的杂质即可。水洗的用量以及水洗的次数和每次水洗的时间没有特别限定，例如，水洗的次数可以为1-5次，优选为2-4次，每次水洗的时间一般为1-20min，优选为3-5min。
[0041] 根据本发明，优选情况下，所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C8的烷基、C5-C12的环烷基或者苯基，更优选地，所述锆的烷氧基化合物为甲醇锆、
乙醇锆、丙醇锆、异丙醇锆、丁醇锆、叔丁醇锆和戊醇锆中的一种或多种。
[0042] 根据本发明，锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水反应的条件一般包括反应的温度和反应的时间，其中，反应的温度可以为10-140℃，优选为70-110℃，反应的时间可以为0.2-3h，优选为0.5-2h。
[0043] 根据本发明，锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水的摩尔比一般为化学计量比，但是，为了反应更为充分，水可以过量，优选情况下，锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水的摩尔比为1:4-20。
[0044] 根据本发明，所述锆的氢氧化物添加剂是以纳米级别的颗粒均匀分散于纤维状的胶束的金属皂中，因此，所述锆的氢氧化物添加剂的粒径为20nm-30μm，优选为80nm-1μm。
[0045] 根据本发明，优选情况下，从进一步提高金属皂基润滑脂的PB值，并尽可能降低对润滑脂稠度的影响，同时进一步提高金属皂基润滑脂的极压抗磨性和氧化安定性以及防锈防腐蚀性的
角度考虑，以所述金属皂基润滑脂的重量为基准，含有以下组分：60-90重量％的润滑基础油、1-25重量％的金属皂稠化剂和1.5-15重量％的锆的氢氧化物添加剂。更优选地，以金属皂基润滑脂的重量为基准，含有以下组分：75-85重量％的润滑基础油、5-20重量％的金属皂稠化剂和3-10重量％的锆的氢氧化物添加剂。
[0046] 根据本发明，所述
润滑油基础油的100℃运动
粘度优选为4-150mm2/s，更优选为10-60mm2/s，所述润滑油基础油可以为矿物油、合成油和
植物油中的一种或多种。其中，所述合成油可以为聚α-烯
烃油(PAO)、酯类油、烷基
硅油和费托合成油等中的一种或多种。
[0047] 根据本发明，所述金属皂稠化剂为酸与碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物反应生成，所述酸为高级脂肪酸。
[0048] 根据本发明，所述高级脂肪酸可以为C8-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，优选为C10-C20的直链脂肪酸和/或羟基脂肪酸，更优选选自月桂酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸和二十烷基
羧酸中的一种或多种，进一步优选为硬脂酸和/或12-羟基硬脂酸。
[0049] 根据本发明，所述碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物的实例包括但不限于：氧化锂、氧化钠、氧化
钾、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化镁、
氧化钙、氢氧化镁和氢氧化钙中的一种或多种，优选为氢氧化锂和/或氢氧化钙。
[0050] 根据本发明，一般情况下，高级脂肪酸的用量与碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氢氧化物以及碱土金属的氢氧化物的总量的摩尔比为化学计量比。即，高级脂肪酸所含H+的摩尔数之和等于全部中和碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氢+氧化物以及碱土金属的氢氧化物所需的H 的摩尔数，但是碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氢氧化物以及碱土金属的氢氧化物相对于高级脂肪酸可以过量1-10％。
[0051] 本发明的金属皂基润滑脂中还可以含有其他添加剂，例如抗氧剂、极压抗磨剂和防锈剂等中的一种或多种。以金属皂基润滑脂的重量为基准，所述其他添加剂的含量为0-20重量％，优选为0.5-15重量％，更优选为1-10重量％。其中，所述抗氧剂优选芳胺类抗氧剂，以金属皂基润滑脂的重量为基准，所述抗氧剂的含量可以为0.01-5重量％，优选为0.1-
2.5重量％，具体可以选自二苯胺、苯基-α-
萘胺和二异辛基二苯胺中的一种或多种，优选二异辛基二苯胺。以金属皂基润滑脂的重量为基准，所述极压抗磨剂的含量可以为0.5-12重量％，优选为0.8-8重量％，具体可以选自二硫代二烷基磷酸锌、二硫代二烷基氨基
甲酸钼、二硫代二烷基氨基甲酸铅、三苯基硫代磷酸酯、有机钼络合物、硫化烯烃、二硫化钼、聚四氟乙烯、硫代磷酸钼、氯化
石蜡、二丁基二硫代氨基甲酸锑、二硫化钨、二硫化硒、氟化
石墨、碳酸钙和氧化锌中的一种或多种。以金属皂基润滑脂的重量为基准，所述防锈剂的含量可以为0.01-4.5重量％，优选为0.1-2重量％，具体可以选自石油磺酸钡、石油磺酸钠、苯骈噻唑、苯骈三氮唑、环烷酸锌和烯基丁二酸中的一种或多种。
[0052] 根据本发明，优选情况下，所述金属皂基润滑脂还含有分散剂，所述分散剂的加入可以进一步利于锆的氢氧化物添加剂的均匀分散。所述分散剂可以选自高级脂肪酸、高级脂肪酸盐、硫
酸化物、磺酸化物、卵磷脂、氨基酸及其衍
生物、甜菜碱及其衍生物、C10-C20的烷基
葡萄糖苷、C6-C25的脂肪酸甘油酯、C10-C25羟基数量为2-5的多元醇、聚氧乙烯型脂肪酸酯、聚氧乙烯型表面活性剂和聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一种或多种，优选为高级脂肪酸、C6-C25的脂肪酸甘油酯和聚氧乙烯型表面活性剂中的至少一种。所述高级脂肪酸为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，优选地，所述高级脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸和12-羟基硬脂酸中的一种或多种，更优选为硬脂酸和/或12-羟基硬脂酸。所述C6-C25的脂肪酸甘油酯优选为山梨醇酐脂肪酸酯。所述聚氧乙烯型表面活性剂优选为聚乙二醇辛基苯基醚。
[0053] 进一步优选地，以金属皂基润滑脂的总重量为基准，所述分散剂的含量为0.1-3重量％。
[0054] 第二方面，本发明提供一种金属皂基润滑脂的制备方法，其中，所述制备方法包括：
[0055] 将部分润滑基础油和高级脂肪酸混合、加热，升温至70-100℃，在水的存在下，加入碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物，进行皂化反应；加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物和锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中的至少一种，然后升温至140-230℃进行恒温炼制；加入剩余部分的润滑基础油，冷却至60-120℃，然后任选地，加入其他添加剂；均化成脂，得到成品；
[0056] 所述锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中，R各自独立地选自C1-C12的烷基、C5-C12的环烷基或者芳香基。
[0057] 根据本发明，所述ZrO(OH)2的水合物以及所述Zr(OH)4的水合物可以是商够获得，也可以通过制备得到，优选为湿氢氧化锆，具体制备方法和具体条件已经在上文中详细描述，在此不再赘述。
[0058] 根据本发明，所述烷氧基化合物Zr(OR)4也已经在上文中详细描述，在此不再赘述。
[0059] 根据本发明，通过将部分润滑基础油和高级脂肪酸混合并在水的存在下，与碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物进行皂化反应，加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物和锆的烷氧基化合物Zr(OR)4中的至少一种，进行高温炼制，使得所述ZrO(OH)2的水合物脱水并均匀分散于金属皂纤维中，和/或使得Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物脱水并均匀分散于金属皂纤维中，和/或使得烷氧基化合物Zr(OR)4与水反应生成氢氧化锆后脱水而均匀分散于金属皂纤维中。
[0060] 根据本发明，高级脂肪酸与部分润滑油基础油的重量比优选为1：5-50。
[0061] 根据本发明，高级脂肪酸、碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氢氧化物、碱土金属的氢氧化物如前所述，在此不再赘述。
[0062] 根据本发明，高级脂肪酸、碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氢氧化物和碱土金属的氢氧化物的摩尔比如前所述，在此不再赘述。
[0063] 根据本发明的一种具体实施方式，加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物中的至少一种的时机可以为皂化反应开始时也可以为皂化反应过程中，加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物中的至少一种的温度为皂化反应的温度，例如80-120℃。优选地，皂化反应在搅拌下进行。
[0064] 根据本发明的一种具体实施方式，加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物中的至少一种的时机可以为皂化反应结束后，加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物中的至少一种的温度可以为皂化反应的温度直至高温炼制的温度，例如80-230℃。在皂化反应结束后加入选自ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物中的至少一种后还可以包括继续进行皂化反应的步骤，继续进行皂化反应的时间可以为0-2h。优选地，皂化反应在搅拌下进行。
[0065] 根据本发明的一种具体实施方式，加入锆的烷氧基化合物Zr(OR)4的时机可以为皂化反应开始时也可以为皂化反应过程中，使其与水反应的温度可以为皂化反应的温度，例如，80-120℃，优选为95-110℃，反应的时间可以为0.2-3h，优选为0.5-2h。其中，锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水的摩尔比为1:4-20；优选地，所述反应在搅拌下进行。
[0066] 根据本发明的一种具体实施方式，加入锆的烷氧基化合物Zr(OR)4的时机可以为皂化反应结束后，使其与水反应的温度为10-140℃，优选为70-110℃，反应的时间为0.2-3h，优选为0.5-2h。其中，锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水的摩尔比为1:4-20；优选地，所述反应在搅拌下进行。
[0067] 根据本发明，皂化反应需要在水的存在下进行，本发明对于水的添加方式没有特别限定，可以在加入水后再加入碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物，为了与高级脂肪酸反应的更为均匀，也可以将所述碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物以适量水溶解，以水溶液的形式加入并与润滑基础油和高级脂肪酸混合反应。同时，水的存在也能够保证加入的烷氧基化合物Zr(OR)4能够与水充分反应。因此，水的用量既要保证碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物的充分溶解以及与高级脂肪酸的混合反应，也要保证烷氧基化合物Zr(OR)4能够与水的充分反应。一般情况下，用于溶解碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物的水的用量可以为碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物的
质量的1.5-5倍，优选为2-3倍。锆的烷氧基化合物Zr(OR)4与水的摩尔比优选为1:4-20。此外，水可以一次性加入，也可以分多次加入，并可以在皂化反应的各个阶段以及皂化反应后根据具体情况选择加入的时机。如果在较高的皂化反应温度下，例如高于100℃时，为了保证水与烷氧基化合物Zr(OR)4的充分反应，可以在反应过程中随时补充需要的水量。
[0068] 根据本发明，润滑油基础油、高级脂肪酸、碱金属和/或碱土金属的氢氧化物、ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物、锆的烷氧基化合物Zr(OR)4以及任选的其他添加剂的用量使得所得金属皂基润滑脂，以所述金属皂基润滑脂的重量为基准，含有以下组分：50-95重量％的润滑基础油、0.5-35重量％的金属皂稠化剂、1-20重量％的锆的氢氧化物添加剂和0-20重量％的其他添加剂；优选地，润滑油基础油、高级脂肪酸、碱金属和/或碱土金属的氢氧化物、ZrO(OH)2的水合物、Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物、锆的烷氧基化合物Zr(OR)4以及任选的其他添加剂的用量使得所得金属皂基润滑脂，以所述金属皂基润滑脂的重量为基准，含有以下组分：60-90重量％的润滑基础油、1-25重量％的金属皂稠化剂、1.5-15重量％的锆的氢氧化物添加剂和0.5-15重量％的其他添加剂；更优选地，以所述金属皂基润滑脂的重量为基准，含有以下组分：75-85重量％的润滑基础油、5-20重量％的金属皂稠化剂、3-10重量％的锆的氢氧化物添加剂和1-10重量％的其他添加剂。
[0069] 根据本发明，高级脂肪酸与碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物发生的所述皂化反应的温度可以为80-120℃，优选为95-110℃，皂化反应的时间可以为0.5-3h，优选为1-2h。
[0070] 根据本发明，优选情况下，从进一步提高金属皂基润滑脂的PB值，并尽可能降低对润滑脂稠度的影响，同时进一步提高金属皂基润滑脂的极压抗磨性和氧化安定性以及防锈防腐蚀性的角度考虑，将部分润滑基础油和高级脂肪酸混合、加热，升温至70-100℃后恒温保持5-30min以形成均一体系，然后升温至80-120℃，优选为95-110℃进行恒温皂化反应。优选地，为了使得高级脂肪酸、润滑油基础油和碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物能够混合均匀，以利于皂化反应的充分进行，所述皂化反应在搅拌下进行。
[0071] 根据本发明，其中，所述炼制的温度为140-230℃，优选为180-220℃，炼制的时间为1-20min，优选为5-10min。
[0072] 根据本发明，所述润滑油基础油和其他添加剂如前所述，在此不再赘述。
[0073] 根据本发明，与高级脂肪酸和碱金属和/或碱土金属的氧化物和/或氢氧化物发生的所述皂化反应所用的部分润滑基础油与后续加入的剩余部分的润滑基础油的重量比优选为1:0.5-5。
[0074] 根据本发明，优选情况下，该方法还包括在恒温炼制之前，加入分散剂，能够使所述ZrO(OH)2的水合物和/或Zr(OH)4及其水合物脱水并均匀分散于金属皂纤维中，和/或使得烷氧基化合物Zr(OR)4与水反应生成氢氧化锆后脱水并均匀分散于金属皂纤维中，从而进一步提高金属皂基润滑脂的PB值，并尽可能降低对润滑脂稠度的影响，同时进一步提高金属皂基润滑脂的极压抗磨性和氧化安定性以及防锈防腐蚀性。
[0075] 其中，所述分散剂选自高级脂肪酸、高级脂肪酸盐、
硫酸化物、磺酸化物、卵磷脂、氨基酸及其衍生物、甜菜碱及其衍生物、C10-C20的烷基葡萄糖苷、C6-C25的脂肪酸甘油酯、C10-C25羟基数量为2-5的多元醇、聚氧乙烯型脂肪酸酯、聚氧乙烯型表面活性剂和聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一种或多种，优选为高级脂肪酸、C6-C25的脂肪酸甘油酯和聚氧乙烯型表面活性剂中的至少一种。所述高级脂肪酸为C12-C25的脂肪酸和/或羟基脂肪酸，优选地，所述高级脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸和12-羟基硬脂酸中的一种或多种，更优选为硬脂酸和/或12-羟基硬脂酸。所述C6-C25的脂肪酸甘油酯优选为山梨醇酐脂肪酸酯。所述聚氧乙烯型表面活性剂优选为聚乙二醇辛基苯基醚。本发明的发明人巧妙地利用分散剂，特别是上述优选的分散剂，发现其能够起到加强所述ZrO(OH)2的水合物，特别是湿氢氧化锆脱水后在金属皂纤维中的均匀分散作用，同理，也能够起到加强Zr(OH)4、Zr(OH)4的水合物脱水后在金属皂纤维中的均匀分散作用以及能够起到加强烷氧基化合物Zr(OR)4与水反应生成氢氧化锆并脱水后在金属皂纤维中的均匀分散作用。尽管只要加入所述分散剂就能够更好地实现本发明的发明目的，但是，进一步优选情况下，以金属皂基润滑脂的总重量为基准，所述分散剂的加入量优选为0.1-3重量％。
[0076] 第三方面，本发明提供采用本发明所述的方法制得的金属皂基润滑脂。
[0077] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0078] 实施例1
[0079] 本实施例用于说明本发明制备的金属皂基润滑脂。
[0080] 原料组分：12-羟基硬脂酸(10.2kg)；一水合氢氧化锂(1.41kg)；ZrOCl2·8H2O(5.7kg)；NaOH(1.5kg)；500SN(70kg)。
[0081] 5.7kg ZrOCl2·8H2O溶于25kg水，将4kg含有1.5kg NaOH的水溶液，缓缓加入上述ZrOCl2的水溶液中，快速搅拌，立即有大量白色沉淀出现，过滤得到沉淀，沉淀用10kg水洗涤3次后备用(即为本发明所述的湿式ZrO(OH)2·nH2O，其中的总水含量为30重量％)。
[0082] 在一个容积为200L且带有加热、搅拌、循环、冷却的反应釜中加入50kg500SN油(100℃运动粘度11mm2/s)、10kg 12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到80℃后变成均一体系，此时将1.41kg一水合氢氧化锂及5kg水的混合物缓慢加入其中，升温至105℃排水皂化2h，加入0.2kg 12-羟基硬脂酸与上述新制的湿氢氧化锆沉淀，反应30min后升温至210℃，恒温
5min，加入20kg 500SN急冷油，搅拌降温80℃，均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油84.4％重量，金属基稠化剂12.3重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂3.0重量％，分散剂0.3重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0083] 其中锆的氢氧化物纳米添加剂采用电镜表征，其方法为：取少量上述润滑脂溶于石油醚中，离心分离，去除上层清液后再加入石油醚，摇匀后再次离心分离去除上层清液，加入石油醚摇匀后用于电镜表征，表征图谱见图1。所得锆的氢氧化物纳米添加剂为颗粒状，粒径约100纳米。
[0084] 实施例2
[0085] 本实施例用于说明本发明制备的金属皂基润滑脂。
[0086] 原料组分：12-羟基硬脂酸(10kg)；氢氧化钙(1.30kg)；硬脂酸(0.2kg)；ZrOCl2·8H2O(1.5kg)；NaOH(0.41kg)；四叔丁醇锆(1.8kg)；聚α-烯烃PAO10(100kg)；癸二酸二异癸酯(DDS，20kg)。
[0087] 1.5kg ZrOCl2·8H2O溶于15kg水，将2kg含有0.41kg NaOH的水溶液，缓缓加入上述ZrOCl2的水溶液中，快速搅拌，立即有大量白色沉淀出现，过滤得到沉淀，沉淀用10kg水洗涤3次后备用(即为本发明所述的湿式ZrO(OH)2·nH2O，其中的总水含量为70重量％)。
[0088] 在一个容积为200L且带有加热、搅拌、循环、冷却的反应釜中加入100kg PAO10油(100℃运动粘度10mm2/s)、10kg 12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到95℃后变成均一体系，此时将1.30kg氢氧化钙及5kg水的混合物缓慢加入其中，升温至100℃排水皂化1h，后升温至150℃，加入0.2kg硬脂酸与上述新制的湿氢氧化锆沉淀、1.8kg四叔丁醇锆和0.5kg水，搅拌反应30min，然后升温至180℃，恒温5min，加入20kg DDS(100℃粘度6.8mm2/s)急冷油，搅拌降温至100℃，均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油90.8重量％，金属皂稠化剂8.1重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂1.0重量％，分散剂0.1重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0089] 所得锆的氢氧化物纳米添加剂的粒径约500纳米。
[0090] 实施例3
[0091] 本实施例用于说明本发明制备的金属皂基润滑脂。
[0092] 原料组分：12-羟基硬脂酸(20kg)；氢氧化钠(2.77kg)；TritonX-100(0.1kg)；四叔丁醇锆(6.2kg)；甲基硅油(70kg)；150BS(30kg)。
[0093] 在一个容积为200L且带有加热、搅拌、循环、冷却的反应釜中加入70kg甲基硅油(201-100，25℃运动粘度100mm2/s)、20kg 12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到90℃后变成均一体系，此时将2.77kg氢氧化钠及10kg水的混合物缓慢加入其中，升温至105℃排水皂化3h，后升温至120℃，加入0.1kgTritonX-100、6.2kg四叔丁醇锆和4kg水，反应30min，然后升温至220℃，恒温10min，加入30kg 150BS(100℃运动粘度31mm2/s)急冷油，搅拌降温至120℃，均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油80.7重量％，金属基稠化剂17.4重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂1.8重量％，分散剂0.1重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0094] 所得锆的氢氧化物纳米添加剂的粒径约200纳米。
[0095] 实施例4
[0096] 本实施例用于说明本发明制备的金属皂基润滑脂。
[0097] 原料组分：12-羟基硬脂酸(10.1kg)；一水合氢氧化锂(0.70kg)；Ca(OH)2(0.65kg)；ZrOCl2·8H2O(1.22kg)；NaOH(0.32kg)；硫磷丁辛基锌盐(T202，1kg)；环烷酸锌(T704，0.2kg)；二丁基二硫代氨基甲酸硫化氧钼(T351，1kg)；二硫化钼(1kg)；苯基-α-萘胺(0.1kg)；聚α-烯烃PAO6(30kg)；150BS(10kg)。
[0098] 1.22kg ZrOCl2·8H2O溶于5kg水，将2kg含有0.32kg NaOH的水溶液，缓缓加入上述ZrOCl2的水溶液中，快速搅拌，立即有大量白色沉淀出现，过滤得到沉淀，沉淀用10kg水洗涤3次后备用(即为本发明所述的湿式ZrO(OH)2·nH2O，其中的总水含量为50重量％)。
[0099] 在一个容积为150L且带有加热、搅拌、循环、冷却的反应釜中加入30kg PAO6油(100℃运动粘度5.9mm2/s)、10kg 12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到85℃后变成均一体系，此时将0.70kg一水合氢氧化锂、0.65kg Ca(OH)2及3kg水的混合物缓慢加入其中，升温至110℃排水皂化2h，升温至200℃后，然后加入0.1kg 12-羟基硬脂酸与上述新制的湿氢氧化锆沉淀，恒温5min，加入10kg 150BS急冷油，搅拌降温至100℃，分批加入1kg T202、0.2kg T704、1kg T351、1kg MoS2、0.1kg苯基-α-萘胺，搅拌均匀后均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油73.6重量％，金属基稠化剂19.2重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂1.0重量％，T202 1.8重量％，T704 0.4重量％，T351 1.8重量％，MoS21.8重量％，苯基-α-萘胺
0.2重量％，分散剂0.2重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0100] 所得锆的氢氧化物纳米添加剂的粒径约200纳米。
[0101] 实施例5
[0102] 本实施例用于说明本发明制备的金属皂基润滑脂。
[0103] 原料组分：12-羟基硬脂酸(10kg)；一水合氢氧化锂(1.41kg)；ZrOCl2·8H2O(5.7kg)；NaOH(1.5kg)；500SN(70kg)。
[0104] 5.7kg ZrOCl2·8H2O溶于25kg水，将4kg含有1.5kg NaOH的水溶液，缓缓加入上述ZrOCl2的水溶液中，快速搅拌，立即有大量白色沉淀出现，过滤得到沉淀，沉淀用10kg水洗涤3次后备用(即为本发明所述的湿式ZrO(OH)2·nH2O，其中的总水含量为60重量％)。
[0105] 在一个容积为200L且带有加热、搅拌、循环、冷却的反应釜中加入50kg500SN油(100℃运动粘度11mm2/s)、10kg 12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到80℃后变成均一体系，此时将1.41kg一水合氢氧化锂及5kg水缓慢加入其中，升温至105℃排水皂化2h，后加入上述新制的湿氢氧化锆沉淀，反应30min后升温至210℃，恒温10min，加入20kg500SN急冷油，搅拌降温至80℃，均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油84.6重量％，金属皂稠化剂12.4重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂3.0重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0106] 所得锆的氢氧化物纳米添加剂的粒径约1000纳米。
[0107] 实施例6
[0108] 本实施例用于说明本发明制备的金属皂基润滑脂。
[0109] 根据实施例1的方法制备新制的湿氢氧化锆沉淀。
[0110] 根据实施例1的方法制备金属皂基润滑脂，不同的是，在一个容积为200L且带有加热、搅拌、循环、冷却的反应釜中加入20kg 500SN油(100℃运动粘度11mm2/s)、1.9kg 12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到80℃后变成均一体系，此时将0.27kg一水合氢氧化锂及5kg水缓慢加入其中，升温至105℃排水皂化2h，加入0.1kg司班-80与所述新制的湿氢氧化锆沉淀，反应30min后升温至210℃，恒温8min，加入4.4kg 500SN急冷油，搅拌降温至80℃，分批加入1kg T202、0.32kg T704、0.8kg T351、1kg MoS2、0.5kg苯基-α-萘胺，搅拌均化后均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油75％重量，金属基稠化剂6重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂7.7重量％，T202 3.0重量％，T704 1.0重量％，T351 2.5重量％，MoS2
3.0重量％，苯基-α-萘胺1.5重量％，分散剂0.3重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0111] 所得锆的氢氧化物纳米添加剂的粒径约800纳米。
[0112] 实施例7
[0113] 本实施例用于说明本发明制备的金属皂基润滑脂。
[0114] 根据实施例1的方法制备金属皂基润滑脂，不同的是，新制氢氧化锆的制备方法为：4.8kg ZrO(NO3)2·2H2O溶于20kg水，将7.5kg含有浓氨水(质量百分比浓度为25重量％)缓缓加入上述ZrO(NO3)2·2H2O的水溶液中，快速搅拌，立即有大量白色沉淀出现，过滤得到沉淀，沉淀用10kg水洗涤3次后备用。所述新制的湿氢氧化锆沉淀(即为本发明所述的湿式ZrO(OH)2·nH2O，其中的总水含量为50重量％)。
[0115] 制备得到的润滑脂组成：润滑基础油84.4％重量，金属基稠化剂12.3重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂3.0重量％，分散剂0.3重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0116] 所得锆的氢氧化物纳米添加剂的粒径约150纳米。
[0117] 实施例8
[0118] 原料组分：12-羟基硬脂酸(10.2kg)；一水合氢氧化锂(1.41kg)；商购Zr(OH)4(2.8kg)；500SN(70kg)。
[0119] 按照实施例1的方法制备金属皂基润滑脂，不同的是：将500SN油(100℃运动粘度11mm2/s)、12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到80℃后变成均一体系，并与一水合氢氧化锂及5kg水混合升温至105℃排水皂化2h后，加入0.2kg12-羟基硬脂酸与商购的2.8kgZr(OH)4的混合物，反应30min后升温至210℃，恒温10min，加入20kg 500SN急冷油，搅拌降温至80℃，均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油84.4％重量，金属基稠化剂12.3重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂3.0重量％，分散剂0.3重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0120] 所得锆的氢氧化物纳米添加剂的粒径约3微米。
[0121] 对比例1
[0122] 原料组分：12-羟基硬脂酸(10kg)；一水合氢氧化锂(1.43kg)；500SN(70kg)。
[0123] 在一个容积为200L且带有加热、搅拌、循环、冷却的反应釜中加入50kg500SN油(100℃粘度11mm2/s)、10kg 12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到80℃后变成均一体系，此时将1.43kg一水合氢氧化锂及5kg水缓慢加入其中，升温至105℃排水皂化2h，升温至210℃后，恒温5min，加入20kg500SN急冷油，搅拌降温至80℃，均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油87.3重量％，金属皂稠化剂12.7重量％。所得润滑脂各理化性能详见表
1。
[0124] 对比例2
[0125] 原料组分：12-羟基硬脂酸(10.7kg)；一水合氢氧化锂(1.48kg)；ZrOCl2·8H2O(0.1kg)；NaOH(0.03kg)；500SN(70kg)。
[0126] 按照实施例1的方法制备新制的湿氢氧化锆沉淀和金属皂基润滑脂，不同的是：在制备新制氢氧化锆时采用上述用量的原料；然后，在一个容积为200L且带有加热、搅拌、循环、冷却的反应釜中加入50kg 500SN油(100℃运动粘度11mm2/s)、10.5kg 12-羟基硬脂酸，搅拌，升温到80℃后变成均一体系，此时将1.48kg一水合氢氧化锂及5kg水缓慢加入其中，升温至105℃排水皂化2h，加入0.2kg 12-羟基硬脂酸与上述新制的湿氢氧化锆沉淀(即为本发明所述的湿式ZrO(OH)2·nH2O，其中的总水含量为30重量％)，反应30min后升温至210℃，恒温5min，加入20kg 500SN急冷油，搅拌降温至80℃，均化、过滤、脱气，出釜得到成品。润滑脂组成：润滑基础油86.2％重量，金属基稠化剂13.2重量％，锆的氢氧化物纳米添加剂
0.3重量％，分散剂0.3重量％。所得润滑脂各理化性能详见表1。
[0127] 表1
[0128]
[0129] 通过表1的结果可以看出，由实施例1与对比例1的比较可以看出，本发明的金属皂基润滑脂的四球机试验PB值和PD值远大于不含有纳米锆的氢氧化物添加剂的润滑脂，且工作锥入度没有因为纳米锆的氢氧化物添加剂的加入而产生显著的影响。由实施例1与对比例2的比较可以看出，本发明的金属皂基润滑脂的四球机试验PB值和PD值远大于纳米锆的氢氧化物添加剂不足1重量％的润滑脂，且工作锥入度没有因为纳米锆的氢氧化物添加剂的加入而产生显著的影响。由实施例1与实施例8的比较可以看出，采用新制备的湿的锆的氢氧化物经炼制后形成的纳米锆添加剂比采用商购的氢氧化锆经炼制后形成的纳米锆添加剂得到的金属皂基润滑脂的四球机试验PB值和PD值更佳，60次和1万次的工作锥入度的差值更小。除此之外，本发明提供的金属皂基润滑脂还具有优良的极压抗磨性和氧化安定性，同时还具有优良的防锈防腐蚀性等，综合性能优良。
[0130] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
