[发明专利]高碱性金属羧酸盐复合润滑脂及其制备方法

说明书

交叉引用的相关申请

本申请是由美国专利受理处作为PCT申请而受理的，其要求2008年9月5日申请的美国临时专利申请系列No.61/094598的优先权和任何其他权益，其的整个内容在此通过引用结合进来。

技术领域

本发明涉及复合润滑脂，其是由脂肪酸的高碱性碱土金属皂制备的。更具体的，本发明涉及这样的球霰石润滑脂，其是由高碱性金属羧酸盐在制造方法过程中使用一种或多种络合剂来制备的。

发明背景

制造高碱性碱土金属皂润滑脂包括一步法或两步法。在典型的两步法中，该无定形高碱性碱金属皂(其可以是羧酸盐、磺酸盐、酚盐或者其他有机酸基的，或者它们的混合物)首先进行分离，然后将这些无定形高碱性碱金属皂转化成为晶体形式。该无定形高碱性碱金属皂通常处于胶束结构形式，具有分散在合适粘度的烃液体中的无定形碳酸盐核。这样的液体润滑脂前体正常具有200-400mg KOH/gm或者甚至更高的高TBN。而在一步法中，该无定形高碱性碱金属皂不进行分离，并且从无定形转化成为晶形是在相同的反应器中或者一些润滑脂壶中在一个步骤中原位完成的。与这种从无定形到晶形的形态变化相关，初始的高碱性材料由牛顿型液体变成非牛顿型凝胶或者触变的润滑脂。不同于大部分的中性或者近乎中性的金属皂稠化的润滑脂(作为单纯的金属皂润滑脂或者复合皂润滑脂形式)，该高TBN高碱性金属皂稠化的润滑脂具有许多令人期望的性能特征，而无需使用添加剂。这样的性能特征包括良好的抗磨性，高装载能力，高滴点，优异的剪切稳定性或者机械强度，和许多其他的性能，该其他的性能取决于高碱性金属皂增稠剂的本质和润滑脂制造中所涉及的化学方法。

在任何润滑脂的生产中，一个重要的步骤是形成增稠剂微结构。润滑脂中该晶体材料，或者基质，的微结构能够吸收和释放润滑油。这对于带有高碱性金属皂增稠剂的润滑脂来说甚至更重要，因为该增稠剂微结构不但能够吸收和释放润滑油，而且该增稠剂本身还充当了性能添加剂和为最终的润滑脂提供了许多的性能属性。加工条件例如温度、压力、驻留时间和皂化化学计量对所形成的增稠剂微结构具有巨大的影响。该润滑脂制造方法还可以表征为一阶段或者多阶段方法，例如转化阶段、络合阶段和完成阶段，基于润滑脂制造方法中所涉及到的物理变化和化学反应。所以作为结果，该加工条件和加工阶段将决定最终的润滑脂的许多性能属性。

在本领域中已知的是触变的润滑脂或者润滑脂状高碱性金属羧酸盐或者其他高碱性含金属的组合物，其具有酸中和以及去垢性能，并且具有多种用途效用，例如诸如在汽车和卡车车体底涂层中用于防锈，和用于不同的其他目的。这样的润滑脂或者润滑脂状组合物已经相当广泛的或者这样来应用，或者与其他成分混合来产生用于多种环境的组合物，并且通常来说，它们的特征在于相当好的极端压力和抗磨损性能、高滴点、相当好的耐机械破裂性能、耐盐雾和水腐蚀性、在高温的热稳定性、和其他令人期望的性能。

高碱性金属羧酸盐通常是通过使烃、羧酸、金属氧化物(例如氧化钙)或者金属氢氧化物(例如氢氧化钙)和促进剂例如甲醇和水的混合物碳酸化来生产的。在碳酸化中，氧化钙或者氢氧化钙与气态二氧化碳反应来形成碳酸钙。将所述羧酸用过量的CaO或者Ca(OH)₂中和来形成羧酸盐。现有技术已知的使羧酸钙高碱性化的方法产生了TBN为300mgKOH/gm或者更高的高碱性材料。TBN是碱储量的度量，其是中和存在于1g样品中的碱成分所需的酸量的等当量的氢氧化钾的毫克数。总碱性数高于从化学计量制备的羧酸钙单独所能获得的碱性数的添加剂通常称作“高碱性”，或者可选择的称作“超碱性”。

将转化剂加入到磺酸钙或者其他含有高碱性金属的材料的高碱性牛顿型溶液中，并且加热和/或强力混合，导致形成了非牛顿型胶体分散体系。这些转化剂尤其包括水；醇类例如甲醇、异丁醇、正戊醇和许多其他的醇或者其混合物或者醇水混合物；亚烷基二醇；亚烷基二醇的单-低级烷基醚例如乙二醇单甲基醚；和许多其他转化剂例如低级脂肪族羧酸例如乙酸和丙酸；酮类；醛类；胺类；磷酸；烷基和芳族胺；某些咪唑啉；链烷醇胺；和二氧化碳，所述二氧化碳为原样或者优选与水组合。所形成的非牛顿型胶体分散体系可以处于凝胶或者润滑脂的形式，这取决于它的制备中所用的具体的条件、比例和成分。