一种含硫磷极压抗磨剂、其制备方法及应用

摘要

本发明提供了一种含硫磷极压抗磨剂、其制备方法及应用。该产品为硫代硫酸盐与磷酸盐的有机混合物。本发明产品作为润滑添加剂应用于润滑油脂中，具有显著增强抗磨极压性能、有效保护机械设备的功能。该产品浅色、无味、无毒，对环境没有负面影响，是一种高性能、环保的润滑油脂极压抗磨剂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硫磷极压抗磨剂、其制备方法及在润滑油剂中的应 用。

背景技术

在润滑油、润滑脂以及金属加工液领域，市场越来越需要有高性能表 现、无危害以及生态环保的极压抗磨添加剂。特别是对一些安全性能要求 更高的食品级润滑剂，市场上很少有既安全又具有良好性能的添加剂。在 一些金属加工领域，含氯的极压抗磨剂因为其腐蚀以及废液排放问题而严 格限制使用。在金属拉拔与成型润滑剂中，如果使用二硫化钼或其他的含 硫化合物，随后对机件的清理将变得相当困难。

因此，本发明的一个主要目的是提供一种这样的润滑添加剂，它既能 给润滑剂提供优异的极压抗磨性能，而且该产品无毒无害，对环境无害。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能优异、无毒环保的含硫磷极压、抗磨添 加剂，以用于润滑油、润滑脂以及水基润滑剂中。

为达到上述目的，本发明的技术方案是提供硫代硫酸盐与磷酸盐的混 合物。

该发明提到的硫代硫酸盐的结构可以用M（RS₂O₃）_n或M（S₂O₃）_n来表示。其中R代表含有1-30个碳原子的烷基基团，M代表金属盐，n 为M金属的化合价。所述金属盐为锂、钠、钾、钙、镁、锌、铅、铜与 铵盐中的一种或几种。该烷基化硫代硫酸盐可以通过市售得到，例如十二 烷基硫代硫酸钠。这些烷基化硫代硫酸盐的典型的产品为锂、钠、钾、钙、 镁、锌、铅、铜与铵盐，或者是它们的混合物。如果应用的领域是含水工 况，最好使用碱土金属盐或铵盐。

通过试验以及根据具体应用后得知，该硫代硫酸盐优选为碱金属、碱 土金属盐类或硫代硫酸铵盐。

本发明选用的磷酸盐也是碱金属盐、碱土金属盐、铵盐，或它们的 混合物。具有代表性的为磷酸一氢钠盐、磷酸二氢钠盐、磷酸钠、焦磷酸 钠、七水磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、连二磷酸钠、偏磷酸钾或 甘油磷酸钙。

在该有机混合物中，硫代硫酸盐与磷酸盐的质量比例可以在1：99 到99：1。而根据实验与具体应用后的反馈，优选的质量比例为20：80 到80：20之间。更优选地为80：20到50：50。

该发明的所述含硫磷极压抗磨剂的制备方法：通过市购硫代硫酸盐 与上述磷酸盐，通过物理研磨达到微米级别颗粒，然后按比例充分混合使 用。

本发明所述的硫代硫酸盐与磷酸盐的有机混合产物能广泛应用于润 滑油、润滑脂、润滑剂以及一些润滑粉末。该产物特别适合用于润滑脂， 尤其是锂基脂、膨润土润滑脂、聚脲脂与复合铝基脂，在油基、或水基合 成液的金属切削液与研磨工况中使用。

该产物的添加比例可以根据润滑油、润滑脂、润滑剂的性能以及所期 望最终产品要到达的性能而变化。一般说来，添加0.01%-10%(质量百分 百)的该产物，能到达理想的极压、抗磨效果。根据试验与应用后的反馈， 比较合适的添加比例为0.05%-10%（质量百分比）。该产物如应用在润滑 油中，可以做成超细的粉末悬浮在润滑油，如果有必要，或者可以使用一 种油溶性的分散剂来增加溶解。该产物可与二硫化钼或石墨混合使用。

本发明是综合以往在润滑油脂中单独应用硫代硫酸盐或磷酸盐的基 础上，找到复配该两种成分的方法，并通过不断试验与具体应用后，确定 具体的配方比例。以往的试验与应用中，单独使用硫代硫酸盐或磷酸盐作 为极压抗磨剂的效果往往不理想，或达不到工况要求。该发明得到它们的 复合组分能大大提高润滑剂的极压、抗磨性能，甚至满足一些苛刻的工况 条件。两者经过加工研磨混合，同时含有较高浓度硫、磷的含量，具有很 强的协同增效作用，显著提高润滑油酯的极压抗磨性能。其具有优异的极 压抗磨性能是单独使用其中某一种成分所不能到达或比拟的。

本发明的含硫磷极压抗磨剂具有以下有益效果：1）优异的极压抗磨 性能；2）优异的加成性和协同性（与MoS₂）；3）无色无味、无腐蚀， 环境友好型，无毒，具有很好的生物降解性；4）可用于USDA H-1食品 级润滑脂中；5）在矿物油中替代含重金属添加剂；6）极苛刻金属加工条 件下替代氯化石蜡；7）与基础油脂均有很好的相容性。

附图说明

图1为四球磨斑直径对比载荷曲线；

图2为不同极压剂的摩擦系数/接触温度。

具体实施例方式

下面具体描述本发明产品的物化数据以及实验性能，但以下实施例仅 用于说明本发明，不用来限制本发明的范围。硫代硫酸钙、磷酸一氢钠、 磷酸二氢钠、焦磷酸钠、硫代硫酸钠、烷基化硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸 铵、磷酸钙、偏磷酸钾均为商购获得。

实施例1含硫磷极压抗磨剂的制备

各组分按重量配比如下：硫代硫酸钠：焦磷酸钠为70：30，其制备 方法是通过物理研磨达到微米级别颗粒，按比例充分混合使用。

实施例2含硫磷极压抗磨剂的制备

各组分按重量配比如下：硫代硫酸钙：磷酸一氢钠为70：30，其制 备方法同上。

实施例3含硫磷极压抗磨剂的制备

各组分按重量配比如下：硫代硫酸钠与磷酸铵为60：40，其制备方 法同上。

实施例4含硫磷极压抗磨剂的制备

各组分按重量配比如下：十二烷基硫代硫酸钠与磷酸钙为50：50， 其制备方法同上。

实施例5含硫磷极压抗磨剂的制备

各组分按重量配比如下：硫代硫酸钠与偏磷酸钾为60：40，其制备 方法同上。

实施例6含硫磷极压抗磨剂的制备

各组分按重量配比如下：十二烷基硫代硫酸钠与磷酸钠为50：50， 其制备方法同上。

实施例7含硫磷极压抗磨剂的制备

各组分按重量配比如下：乙基硫代硫酸钠与偏磷酸钠为80：20，其 制备方法同上。

实施例8含硫磷极压抗磨剂的制备

各组分按重量配如下：十二烷基硫代硫酸钙与磷酸铵为80：20，其 制备方法同上。

实施例9润滑脂的制备

将实施例1制备的含硫磷极压抗磨剂按质量比0.01%、0.05%、1%、 1.5%、3%、4%、5%、10%的比例添加到润滑脂中制备得到。

实施例10本发明的产品的物化数据

按照本发明实施例1制备的含硫磷极压抗磨剂举例（编号为POUPC 2088，下同）的物化数据，如表1所示。

表1POUPC2088的物化数据

项目 产品指标 化学组成 含硫磷混合物 外观 白色、自由流动粉末 密度(15.6℃),kg/m³2.01 熔点（℃） >200 颗粒度（u） 5-12 pH(8%的水溶液) 约10 溶解性（水中） 约10%

实施例11本发明产品的极压抗磨试验

主要试验方法（ASTM）：

A、D2596润滑脂四球极压【1800rpm,27℃，10s】

B、D2266润滑脂四球磨损试验【1200rpm,40kg(392N)75℃，1h】

C、D4172油基四球磨损试验【1200rpm40kg(392N)75℃ 1h】

D、D2783油基四球极压试验【1800rpm25℃ 10s】

1、含I类矿物油的润滑脂试验

表2各种矿物油类润滑脂的四球极压抗磨性能

上表显示：添加3%-5%的POUPC2088在这些脂中，极压烧结负荷 和载荷磨损指数在上述脂中及与含3%的MoS2复配的脂里都有明显的改 进，显示出优异的极压性能。

2、食品级润滑脂（白色矿物油调剂）试验

表3全配方白色矿物油食品级复合铝润滑脂的润滑性能（100cSt38℃）

上表中看到，在四种由白色矿物油和皂化复合铝调配的食品级润滑 脂中复配1%-4%POUPC2088，这些脂的四球烧结负荷达315-500kgf，对 于食品级润滑脂来说是非常不错的数据。

3、用三羟甲基丙烷三油酸酯及植物油混合类的生物降解润滑脂

表4三羟甲基丙烷三油酸酯类复合铝脂的润滑性能

从上表中可见，在三羟甲基丙烷三油酸酯皂化复合铝生物降解润滑 脂中，添加3% POUPC2088比市售含3%有机硫磷剂，其极压抗磨性能 要好出很多。

4、PAO及植物油混合类的复合铝润滑脂

表5PAO及植物油混合类的复合铝配方的脂的润滑性

上表中列出四种PAO(2cst)及植物油混合类复合铝润滑脂的润滑性 能，只加3%POUPC2088在PAO类润滑脂时，四球烧结负荷可以很轻易 达到500kgf。

5、矿物油类重型工业脂（用于重型工业方面，包括矿物设备，钻头， 钢厂）

表6矿物油类重型工业脂的润滑性

上表列出四种矿物油和不同皂化剂调配的脂的台架试验，这些脂调 配用于重工业方面，多数情况下，POUPC2088的试验数据与实际行车试 验的结果相符。

6、POUPC2088悬浮液

表7POUPC2088与MoS₂复合的矿物油悬浮液的润滑性能

从表7中看出，POUPC2088与MoS₂在矿物油悬浮液中对比， POUPC2088无论是单独使用，还是与二硫化钼复合，均具有极好的极压 抗磨性能。从图1的四球磨斑直径对比载荷曲线，也可以看出 POUPC2088相比于含氯添加剂及二硫化钼所显示的优越性。（可提供使 用POUPC2088及其与MoS₂混合的制备稳定悬浮液的配方及工艺，室温 下存储36个月不会有油分离出现）

7、POUPC2088与MoS₂的协同作用

MoS₂作为减摩抗磨剂使用在润滑脂中已为大众知晓，但是，即使其 加剂量超过10%极压性也不明显，而POUPC2088与MoS₂（或石墨）有 着极好的协同作用。由图2可以看出，POUPC2088和MoS₂复配可产出 当今市场最有效的极压抗磨剂。

经检测，应用实施例2-7制备的含硫磷极压抗磨剂具有同样的性能 和效果。

结论：从以上试验可以得出本发明的含硫磷极压抗磨剂在润滑油 品的使用中能大大加强润滑剂的极压、抗磨性能，减少机械磨损和维修； 并且与其他常规的极压抗磨剂有良好的协同效果，同时是一种无毒无 害、环保的产品。

以上所述仅是本发明的优选实施方式以及具体的应用实例，应当指 出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还 可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。