生產(chǎn)工藝對(duì)聚脲潤滑脂產(chǎn)品性能影響的探討

1、生產(chǎn)工藝對(duì)聚脲潤滑脂產(chǎn)品性能影響的探討摘要：考察了幾種胺與異氰酸酯在不同膨化溫度和后處理生產(chǎn)工藝選擇對(duì)聚脲潤滑脂理化性能的影響。結(jié)果表明，不同配方的聚脲潤滑脂采用不同的膨化溫度1和合適的后處理生產(chǎn)工藝，能得到性能良好的聚脲潤滑脂。關(guān)鍵詞：聚脲潤滑脂；膨化溫度；后處理工藝作者：廖順 彭翔 曾海聚脲潤滑脂由于具有高滴點(diǎn)、良好的氧化安定性和熱穩(wěn)定性，并具有一系列優(yōu)良的使用性能，特別適用于高溫、高負(fù)荷、寬速度范圍和與不良介質(zhì)接觸的潤滑場(chǎng)合，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于電器工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、造紙工業(yè)、汽車工業(yè)、飛機(jī)工業(yè)等，已成為當(dāng)今世界上高性能潤滑脂品種中應(yīng)用廣泛的一類潤滑脂。據(jù)中國石油煉制分會(huì)潤滑脂專業(yè)委員

2、會(huì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)2，2010年，北美和日本的聚脲脂產(chǎn)量分別占該地區(qū)潤滑脂總產(chǎn)量的6.02%和28.1%。聚脲潤滑脂在工業(yè)生產(chǎn)中通常是采用有機(jī)胺與異氰酸酯直接在基礎(chǔ)油中反應(yīng)制備，由于異氰酸酯化學(xué)反應(yīng)活性很強(qiáng)，與有機(jī)胺的加成反應(yīng)幾乎可以在瞬間完成，但反應(yīng)完成并不等于得到了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和性能優(yōu)良的聚脲潤滑脂，還需要進(jìn)行合適的工藝加工處理。實(shí)驗(yàn)證明，聚脲原材料配方和生產(chǎn)制備工藝決定了潤滑脂的結(jié)構(gòu)與性能。國內(nèi)外不僅對(duì)聚脲潤滑脂的原料組成、品種與應(yīng)用、結(jié)構(gòu)與性能改進(jìn)等方面進(jìn)行了廣泛的研究，而且在制備工藝方面也做了不少工作。Ken Kranz報(bào)告了采用接觸器過程生產(chǎn)聚脲脂3。國內(nèi)徐世敏、陳崇會(huì)、姚立丹報(bào)告了后處理工藝

3、對(duì)聚脲潤滑脂性能的影響研究4。在我國還鮮見有系統(tǒng)研究生產(chǎn)工藝對(duì)聚脲脂性能影響的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)的目的是以混合有機(jī)胺雙脲基潤滑脂為對(duì)象，重點(diǎn)考察幾種配方聚脲稠化劑，在生產(chǎn)過程中的最高煉制溫度、冷卻、分散、研磨、脫氣等不同后處理工藝對(duì)聚脲潤滑脂基本理化性能的影響，實(shí)驗(yàn)得到了一些規(guī)律性的結(jié)果。1實(shí)驗(yàn)部分精制礦物潤滑油脂肪胺A（工業(yè)級(jí)），脂環(huán)胺B（工業(yè)級(jí)），芳香胺C（工業(yè)級(jí)）二苯甲烷-4,4/-二異氰酸酯（MDI，工業(yè)級(jí)）1.2工藝流程圖 圖1 工藝流程圖根據(jù)圖1所示的工藝流程圖，以精制礦物潤滑油、有機(jī)胺與二苯甲烷-4,4/-二異氰酸酯（MDI）為原料，于反應(yīng)釜中胺與異氰酸酯直接在基礎(chǔ)油中反應(yīng)制備雙脲潤滑

4、脂。分別考察有機(jī)胺配方、最高煉制溫度、后處理生產(chǎn)工藝的不同選擇對(duì)制備的聚脲潤滑脂性能的影響。試樣按表1所列的項(xiàng)目與分析方法進(jìn)行理化性能評(píng)定。 表1分析項(xiàng)目與分析方法項(xiàng)目滴點(diǎn)， 條件分析方法GB/T3498非工作錐入度，0.1mm 工作錐入度（60次），0.1mm 延長工作錐入度（十萬次），0.1mm 鋼網(wǎng)分油，% 水淋流失量，% 紅外光譜圖25 25 25 100，24h 78，1hGB/T269 GB/T269 GB/T269 SH/T0324 SH/T0109紅外光譜儀器：Nicolet iS5 FT-IR 光譜儀。 2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論根據(jù)1.3所示的實(shí)驗(yàn)方法，選用不同的脂肪胺A，脂環(huán)胺B，

5、芳香胺C的搭配方式與二苯甲烷-4,4/-二異氰酸酯（MDI）反應(yīng)，稠化劑用量為8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），在最高煉制溫度（T1）下，恒溫?zé)捴疲捎孟嗤墓に嚭筒煌返哪柋?，聚脲潤滑脂的性能如?所示。表2 不同有機(jī)胺對(duì)聚脲潤滑脂性能的影響 n(A):n(B):n(C):(MDI)滴點(diǎn)，1:1:0:1 6:2:2:5 0:1:1:1275 298 305錐入度，105延長工作錐入度，0.1mm 0.1mm 265 324 378341 367 395鋼網(wǎng)分油，% 0.45 1.67 -水淋流失量，% 0.78 2.01 -圖1 ABMDI、ABCMDI和BCMDI聚脲潤滑脂紅外光譜圖由表2可知，采

6、用ABMDI制備的潤滑脂滴點(diǎn)最低，機(jī)械安定性最差，稠化能力最好；采用ABCMDI制備的潤滑脂滴點(diǎn)居中，機(jī)械安定性一般，稠化能力居中；采用BCMDI制備的潤滑脂滴點(diǎn)最高，機(jī)械安定性最好，稠化能力較差。圖1為三種配方在同種工藝下制備的潤滑脂紅外光譜圖。根據(jù)1.3所示的實(shí)驗(yàn)方法，表3所示有機(jī)胺配方，稠化劑用量為8%，在不同的最高煉制溫度下，恒溫?zé)捴?，采用相同的工藝，制備的聚脲潤滑脂性能如?所示。表3 最高煉制溫度對(duì)聚脲潤滑脂性能的影響 n(A):n(B):n(C):(MDI) 1:1:0:1編最高煉制滴點(diǎn)，號(hào) 溫度， 1 2 3T1 T2 T3275 278 301錐入度，105延長工作錐入度，0

7、.1mm 0.1mm 265 274 298341 348 387鋼網(wǎng)分水淋流46:2:2:55 6 70:1:1:18 9T1 T2 T3 T1 T2 T3298 300 303 305 306 313324 306 346 378 370 362367 335 397 395 386 3791.05 4.63 - - -2.01 1.73 5.89 - - -圖2 ABMDI在T1、T2和T3下制備的潤滑脂紅外光譜圖圖3 ABCMDI在T1、T2和T3下制備的潤滑脂紅外光譜圖圖4 BCMDI在T1、T2和T3下制備的潤滑脂的紅外光譜圖在不同的最高煉制溫度下，調(diào)配相關(guān)樣品紅外光譜圖：由表3可

8、知，采用ABMDI在最高煉制溫度為T1下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)較低，稠化能力最強(qiáng)；在最高煉制溫度為T2下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)適中，稠化能力適中；在最高煉制溫度為T3下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)最高，稠化能力最差。結(jié)果表明：采用ABMDI配方，最高煉制溫度為T1，制備的潤滑脂性能最好。采用ABCMDI在最高煉制溫度為T1下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)較低，稠化能力居中；在最高煉制溫度為T2下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)適中，稠化能力最強(qiáng)；在最高煉制溫度為T3下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)最高，稠化能力最差。結(jié)果表明：采用ABCMDI配方，最高煉制溫度為T2，制備的潤滑脂性能最好。采用BCMDI在最高煉制溫度為T1下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)較低，

9、稠化能力最差；在最高煉制溫度為T2下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)適中，稠化能力居中；在最高煉制溫度為T3下，制備的潤滑脂滴點(diǎn)最高，稠化能力最強(qiáng)。結(jié)果表明：采用BCMDI配方，最高煉制溫度為T3，制備的潤滑脂性能最好。根據(jù)1.3所示的實(shí)驗(yàn)方法，表4所示有機(jī)胺配方、稠化劑用量和最高煉制溫度，選擇不同的后處理工藝，其聚脲潤滑脂的性能如表5所示。 n(A):n(B):n(C):(MDI) 最高煉制溫度，稠化劑用量，%1:1:0:1 6:2:2:5 0:1:1:1T1 T2 T35 8 14后處理工藝工藝 1 1 1編號(hào) L-1 L-3 L-5工藝 2 2 2編號(hào) L-2 L-4 L-6注注：后處理工藝1：煉制冷

10、卻分散脫氣均化成品；后處理工藝2：煉制冷卻分散均化低溫分散脫氣成品。10與60次工作錐入度的差值，0.1mm 鋼網(wǎng)分油，% 水淋流失量，%由表5可知：采用ABMDI在最高煉制溫度為T1下，后處理工藝1制備的潤滑脂與后處理工藝2制備的潤滑脂比較：滴點(diǎn)沒有影響，稠化能力增強(qiáng)，機(jī)械安定性變差。結(jié)果表明：采用ABMDI配方，最高煉制溫度為T1，后處理工藝2制備的潤滑脂性能最好。采用ABCMDI在最高煉制溫度為T2下，后處理工藝1制備的潤滑脂與后處理工藝2制備的潤滑脂比較：滴點(diǎn)和機(jī)械安定性沒有影響，后處理工藝2制備的潤滑脂60與0次錐入度差值達(dá)32個(gè)單位，而后處理工藝1制備的潤滑脂差值只有1個(gè)單位。結(jié)果

11、表明：采用ABCMDI配方，最高煉制溫度為T2，后處理工藝1制備的潤滑脂性能最好。采用BCMDI在最高煉制溫度為T3下，后處理工藝1制備的潤滑脂與后處理工藝2制備的潤滑脂比較：滴點(diǎn)、稠化能力、鋼網(wǎng)分油、水淋流失量和機(jī)械安定性均沒有影響。結(jié)果表明：采用BCMDI配方，最高煉制溫度為T3，后處理工藝1和后處理工藝2制備的潤滑脂性能基本一致。圖5 ABMDI在工藝1和工藝2下制備的潤滑脂紅外光譜圖圖6 ABCMDI在工藝1和工藝2下制備的潤滑脂紅外光譜圖圖7 BCMDI在工藝1和工藝2下制備的潤滑脂紅外光譜圖由圖5、圖6和圖7可以看出，在相同脲基稠化劑配方、反應(yīng)條件和膨化溫度下，采用不同后處理工藝制

12、備的樣品紅外譜圖相同（特征峰無明顯差異），但不同后處理工藝下的潤滑脂性能存在差異（如L-1和L-2的機(jī)械安定性能差異大）表明，聚脲潤滑脂產(chǎn)品性能與后處理工藝密切相關(guān)。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，得出了制備二聚脲基潤滑脂的最佳實(shí)驗(yàn)條件如表6所示。按照表6所示配方、最高煉制溫度和后處理工藝條件，采用高粘度礦物油和中粘度礦物油混合，100的運(yùn)動(dòng)粘度16.57 mm2/s，相應(yīng)的稠化劑用量，在車間進(jìn)行了放大生產(chǎn)。所得潤滑脂的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)如表6所示。制得的潤滑脂紅外光譜圖（圖8）與實(shí)驗(yàn)樣品的紅外光譜圖形基本一致。表6 放大生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量分析數(shù)據(jù)表n(A):n(B):n(C):(MDI) 1:1:0:1 6:2:2:5 0:1:1:1最高煉制稠化劑后處理工溫度， 用量，% 藝T1 T2 T35 8 142 1 1滴點(diǎn)，278 297 312324 330 332357 368 349圖8 ABMDI、ABCMDI和BCMDI放大產(chǎn)品紅外光譜圖3結(jié)論（1）聚脲潤滑脂采用不同胺與MDI反應(yīng)制得的產(chǎn)品性能有較大的差異； （2）聚脲潤滑脂的最高煉制溫度對(duì)產(chǎn)品性能有較大的影響； （3）聚脲潤滑脂采用不同胺與MDI制備產(chǎn)品，需選擇合適的最高煉制溫度和后處理工藝，且產(chǎn)品性能與最高煉制溫度及后處理工藝密切相關(guān)。參考文獻(xiàn)：1、朱廷彬，最高煉制溫度對(duì)聚脲潤滑脂結(jié)構(gòu)及性能的影響.潤滑脂技術(shù)大全.2004. 2、姚立丹，楊海