复合铝基润滑脂的制备研究

复合铝基润滑脂的制备研究

刘显秋;李茂森;段庆华

【摘要】The preparation of aluminum complex grease using aluminum isopropoxide as raw material was studied.The effects of the reaction temperature,the reaction sequence of organic acid saponification,the amount of quench oil,the composition of aluminum complex soap and the type of the base oils on the physicochemical properties of the product were investigated.Infrared spectroscopy was used to monitor the synthesis of aluminum complex soap and complex grease.The scale up test was conducted on pilot plant.The materials used are 150BS,where 1/3 is used

as quench oil,stearic acid and benzoic acid which react with aluminum isopropoxide at the same time.The optimal reaction conditions are:the molar ratio of stearic acid,benzoic acid and aluminum isopropoxide is 1 ∶

1 ∶ 1.2,the maximum refining temperature is controlled at 180-190 ℃.The preparation process can be well monitored by infrared spectroscopy.The aluminum complex grease prepared has a good performance in mechanical stability,colloidal stability,anti-corrosion and anti-rust,water resistance and abrasion resistance,and meets the US Navy ship grease AA-50433 specification.%以异丙醇铝为原料制备复合铝基润滑脂,考察最高炼制温度、皂化有机酸的反应顺序、急冷油加入量、复合铝皂稠化剂的组成、基础油种类等对复合铝基润滑脂理化性能的影响;通过红外光谱分析手段监控研究复合铝皂的生成

和复合铝基润滑脂的制备过程;根据实验得到的最佳生产工艺和配方,在中型装置上

进行放大试验.结果表明:复合铝基润滑脂的最佳制备条件为基础油选择150BS,用

1/3质量的150BS作急冷油,硬脂酸和苯甲酸同时与异丙醇铝反应,硬脂酸、苯甲酸、异丙醇铝的摩尔比为1∶1∶1.2,最高炼制温度控制在180～190℃;利用红外光谱分析可以很好地监测该制备过程;所研制的复合铝基润滑脂产品具有良好的机械安定性、胶体安定性、防腐防锈性、抗水性和抗磨性,可满足美国海军舰船用润滑脂A-

A-50433规范要求.

【期刊名称】《石油炼制与化工》

【年(卷),期】2017(048)011

【总页数】6页(P89-94)

【关键词】润滑脂;复合铝皂;异丙醇铝;红外光谱

【作者】刘显秋;李茂森;段庆华

【作者单位】中国石化石油化工科学研究院,北京100083;中国石化石油化工科学

研究院,北京100083;中国石化石油化工科学研究院,北京100083

【正文语种】中文

复合铝基润滑脂的研究开发较晚，20世纪50年代才开始出现复合铝基润滑脂的

专利报道，但并没有引起人们的重视；国外在60、70年代开展了对复合铝基脂的研究[1-4]，国内在70年代也开始了相应研究，一直持续到80、90年代，复合铝基脂慢慢得到发展，品种逐渐丰富。2014年，全球复合铝基脂的产量为34 230.27 t，占润滑脂总产量的3.05%；在中国，复合铝基润滑脂产量为4 394.40 t，占我国润滑脂总产量的1.05%[5]。复合铝基脂具有良好的高温性、胶体安定性、

氧化安定性和抗水性，最为突出的是良好的泵送性，适用于集中润滑系统，目前已经在钢铁厂、汽车制造厂、罐头食品厂和火车气动刹车装置上使用。从地球资源角

度考虑，地壳中铝的丰度为7.7%，是最为丰富的金属元素，因此复合铝基脂被认为是最有发展前景的润滑脂品种。进入21世纪以来，复合铝基脂的发展相对较慢，这主要是受到了复合锂基润滑脂、复合磺酸钙基润滑脂、聚脲润滑脂的挑战，另外，复合铝基润滑脂的生产工艺相对其它润滑脂的生产要复杂些。但是复合铝基润滑脂在结构和性能方面有独特之处，对其进行研究具有一定的理论意义和应用价值。

根据铝源不同复合铝基润滑脂的制备方法分为两类：异丙醇铝法和异丙醇铝三聚体法。由于异丙醇铝三聚体法的生产工艺控制相对简单，润滑脂产品质量稳定，大多数研究都是围绕该方法探讨基本组成和工艺对润滑脂性能的影响[6-9]。但是，合

成异丙醇铝三聚体的过程复杂，同时需要处理大量的异丙醇，从安全和经济效益考虑，国内生产厂家已经停止了三聚体的生产，从而导致复合铝基润滑脂生产中最重要的铝源来之不易，成本很高。而异丙醇铝则较为易得且便宜，因此，李凯等[10-13]对以异丙醇铝为原料生产复合铝基润滑脂的工艺进行了研究。

本课题以异丙醇铝为原料制备复合铝基润滑脂，考察最高炼制温度、皂化有机酸的反应顺序、急冷油加入量、复合铝皂稠化剂的组成、基础油种类等对复合铝基润滑脂理化性能的影响；针对基础脂抗磨性差的情况，考察添加常规抗磨剂和填料对润滑脂抗磨性能的改善效果；通过红外光谱分析手段监控研究复合铝皂的生成和复合铝基润滑脂的制备过程；根据实验得到的最佳生产工艺和配方，在中型装置上进行放大重复试验。

1.1 原料与设备

原料：三异丙氧基铝，化学纯，上虞华伦化工有限公司生产；硬脂酸、苯甲酸，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产。

设备：复合铝基润滑脂实验室考察设备为自制2 L润滑脂制脂釜；中型生产设备为100 L润滑脂制脂釜；NICOLET AVATAR360红外光谱仪，美国Thermo Fisher

公司生产。