熱可逆的凝膠狀潤滑組合物、其制備方法和使用該組合物的軸承潤滑劑和軸承系統的制作方法

專利名稱：熱可逆的凝膠狀潤滑組合物、其制備方法和使用該組合物的軸承潤滑劑和軸承系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱可逆的凝膠狀潤滑組合物、軸承潤滑劑和使用該熱可逆的凝膠狀潤滑組合物和軸承潤滑劑的軸承系統。具體地，本發明涉及熱可逆的凝膠狀潤滑組合物，當用在燒結金屬含油軸承(或稱浸油軸承)或滾動軸承時，極少會導致油的泄漏或分離，即使在使用中重復地受到熱和冷應力后也可以重建凝膠結構，可根據應用可在很寬的范圍內調節凝膠的性質，例如流動性質和稠度，并與常規的潤滑劑相比，顯示出摩擦系數顯著降低的摩擦性質。
背景技術：
潤滑劑被分為主要包括基質油，例如礦物油或合成油并且在室溫下是液體的潤滑油和其中分散有膨脹劑(例如金屬皂(metal soap))和脲的半固體凝膠態的油脂。這些潤滑劑分別具有不同的優點和缺點并根據使用條件、環境和應用來使用。
近年來，機器發展的越來越復雜化、有效化、高速化、小型化和耐用化。因此，尤其是這類機器中所用的含油軸承等的滑動部分的潤滑條件變得更加嚴格，需要性能更高的潤滑劑。為了保持穩定的滑動性質和潤滑劑長期的潤滑性質，必須盡可能減少由于潤滑劑的消耗、損失和劣化所造成的差的潤滑性。由于這些機器中通常含有復雜的電子控制電路，因此也必須盡可能防止由于潤滑劑或揮發性成分的泄漏造成的系統污染。液體潤滑油通常由于其高潤濕性而易于擴散(spread)，當液體潤滑油用在小型精密儀器(例如照相機)中時，必須有阻止該潤滑油飛濺和擴散的措施，例如對系統材料的表面進行適當的防油處理，如果需要的話。
此外，在上述的儀器中還需要通過減小互動部分的摩擦來節省能量。考慮使用低粘度的液體狀的潤滑油基礎油(lube base oil)作為對策。然而，低粘度不僅會導致由于油的泄漏造成系統被污染和蒸發損失的可能性較高，而且還會由于在潤滑部分形成油薄膜的能力差而導致潤滑性差的可能性更高。因此，對于粘度的降低仍然有限制。
因此，已經提出將半固體凝膠形式的油脂用于這樣的應用，例如用來浸漬含油的燒結軸承等的潤滑劑，其必然可以很好地防止系統被污染。然而，一般的油脂是熱不可逆的凝膠，因此通常不能用于在高溫浸漬處理。即使所述油脂可以用于浸漬處理，當在長時間的使用中油脂中的油損失時，會雜質沉淀的缺點，所述雜質例如是作為膨脹劑組分殘留物的纖維體，其對于滑動部分的縫隙(clearance)具有不可忽略的大小。此外，還有這樣的問題，金屬皂基脂一般耐熱性低，盡管有機非皂基油脂具有高的耐熱性，但在使用過程中會出現粘度變化和未反應的組分(例如堿金屬)的沉積。
已提出將氨基酸膠凝劑用于接觸油脂(contact grease)(見JP-A-63-221198)。然而，因為非水性膠凝劑需要光學活性，考慮到易于純化和成本問題，僅有有限類型的膠凝劑可投入實際使用(見Kenji HANABUSA等人的“Hyomen(表面)”，第36卷，第6期，291-301，2003)。作為有限的非水性膠凝劑之一的三酰胺化合物，與雙酰胺化合物或單酰胺化合物相比，其潤滑性能較低。因此，不能僅僅通過調節三酰胺化合物的類型和濃度來制備具有足夠低的摩擦特性的熱可逆的凝膠狀潤滑劑。此外，已揭示了將蠟組分，例如石蠟和蜂蠟摻入到液體狀的潤滑油基礎油中的潤滑油組合物(例如見JP-A-10-246230)。然而，盡管可以通過混入蠟組分來阻止油的泄漏，但是組合物在摩擦特性方面的性能還不夠。
發明的公開本發明要解決的問題本發明解決上述問題且本發明的目的是提供熱可逆的凝膠狀潤滑劑組合物，其在工作整體溫度區域(operating bulk temperature region)是象油脂一樣的半固體凝膠，但是在局部高溫區域(例如滑動和接觸部分)均勻熔化，并且不會出現雜質沉淀的問題(該問題是油脂本身的缺點)，具有油脂不能實現的相當低的摩擦特性，并具有極好的節能性能。
解決問題的手段本發明人想出了一舉解決上述問題的辦法將一定量的熔點范圍在幾十到幾百攝氏度(℃)的雙酰胺和/或單酰胺摻和到基礎油中。也就是說，可以通過摻和該雙酰胺和/或單酰胺來制備油脂狀半固體凝膠，上述凝膠可以防止油的泄漏或飛濺。因此，在溫度高于雙酰胺和/或單酰胺的熔點的滑動部分，雙酰胺和/或單酰胺被熔化，該凝膠不會出現油脂的雜質沉淀的問題，呈現出雙酰胺和單酰胺所具有的相當低的摩擦特性。在基于該想法的廣泛研究中，本發明人還證實了本發明可實現所預期的效果，從而完成了本發明。
本發明是熱可逆的凝膠狀潤滑組合物，其含有用于潤滑劑的礦物的和/或合成的液體基礎油以及雙酰胺和/或單酰胺。此外，本發明提供用于制備熱可逆的凝膠狀潤滑組合物的方法，包括將能夠形成熱可逆的凝膠的雙酰胺和/或單酰胺摻和到用于潤滑劑的礦物油和/或合成的液體基礎油中。
在熱可逆的凝膠狀潤滑組合物及其制備方法中，優選摻和三酰胺，更優選摻和0.01到500重量份的雙酰胺和/或單酰胺(以用于潤滑劑的液體基礎油的重量為100重量份計)，還要優選摻和0.05到10重量份的摩擦調節劑(以用于潤滑劑的液體基礎油的重量為100重量份計)。
此外，本發明涉及包含熱可逆的凝膠狀潤滑組合物的軸承潤滑劑和使用該軸承潤滑劑的軸承潤滑劑系統，其特別優選應用在含油軸承系統或滾動軸承系統中。而且，本發明涉及制造軸承系統的方法，包括一起加熱上述軸承潤滑劑和含油軸承的步驟。在這種情況下，在加熱步驟之前，所述含油軸承通常不含有諸如潤滑劑的油性組分，但是可含有油性組分。
本發明的效果本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物在機器元件的整體溫度和室溫時是和油脂一樣的半固體凝膠，但是在滑動和接觸部分的局部高溫區域，酰胺均勻熔化，所述組合物表現出象用于潤滑劑的液體基礎油一樣的潤滑性能，具有低的摩擦特性并且不會出現雜質沉淀的問題(該問題是油脂不可避免的缺點)。因此，所述組合物具有基本不會出現由于雜質沉淀所導致的潤滑問題。此外，通過雙酰胺和/或單酰胺與用于潤滑劑的液體基礎油之間的相互作用實現油脂所不能實現的極好的低摩擦特性，進而具有良好的節能性。


圖1是酰胺的摻和量與1/4稠度之間的關系圖。
圖2是含油燒結軸承的主要部分的橫截面圖，其中可以適當地使用含有本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物的軸承潤滑劑。圖2也示出了所述凝膠狀潤滑組合物的補給裝置的一個例子。
圖3是滾動軸承的主要部分的橫截面圖，其中可以適當地使用含有本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物的軸承潤滑劑。
圖4是一個軸承系統例子的主要部分的橫截面圖，其中本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物位于含油軸承的外面，以實現留住油的功能，防止由于油的濺射造成的污染。
數字說明1.潤滑油補給裝置(凝膠狀潤滑組合物)2.含油軸承3.軸4.墊片(spacer)5.推力墊圈6.外殼17.外殼28.彈簧片9.軸承環(外環)10.軸承環(內環)11.支架(holder)12.滾動體(滾珠和/或輥)13.轉軸14.保油裝置(凝膠狀潤滑組合物)15.外殼16.止推板17.板支撐物實施本發明的最佳方式可以通過以下步驟來得到本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物將雙酰胺和/或單酰胺摻和到用于潤滑劑的液體基礎油中，并任選地摻和三酰胺和摩擦調節劑，接著摻和諸如抗氧化劑和防銹劑的添加劑，在比所述酰胺(要加入的雙酰胺、單酰胺和三酰胺)的最高熔點高的溫度，優選在比所述酰胺的最高熔點高2-20℃的溫度，更優選在比所述酰胺的最高熔點高5-10℃的溫度下攪拌混合物，并在確定均勻溶解后使所述混合物冷卻。
“熱可逆的”在本發明中定義為取決于環境熱能的半永久性重復的狀態變化(溫度升高造成的液化和溫度降低造成的膠凝化)，具體地，是在機器所用的整體溫度區域(從室溫到幾十攝氏度，例如0-80℃)呈凝膠狀，僅在機器滑動部分(邊界滑動模式)中的局部高溫區域(例如100-200℃)呈液態的性質。
依據應用和機械元件或所用的機器，具有凝膠狀潤滑性質的本發明的組合物必須具有硬度(稠度)。通過調節酰胺的摻和量可以將所述硬度(稠度)設定在很寬的范圍內。具體地，以用于潤滑劑的液體基礎油的重量為100重量份計，優選摻和0.01-500重量份的雙酰胺和/或單酰胺。
作為用于本發明的潤滑劑的液體基礎油，可以使用通常用作潤滑油的任何油，包括礦物油、合成油或其混合物。關于所述潤滑油的性質，優選使用在40℃時運動粘度為3-500平方毫米/秒的潤滑油。更優選在40℃時運動粘度為8-100平方毫米/秒的潤滑油。潤滑油的粘度指數為90或更大，優選為95-250，流動點(pour point)小于-10℃，優選為-15到-70℃，閃點優選為150℃或更高。在用于潤滑劑的液體基礎油為混合物的情況中，即使在混合前，除閃點外所述油的性質在上述范圍之外，也可以使用該混合物，因為該混合物的性質在上述范圍之內。
通常通過以下方法制備用于潤滑劑的礦物油型的基礎油在大氣壓下蒸餾粗油，任選地在減壓下進一步蒸餾所述常壓殘留油，用多種精煉技術精煉所得到的餾出油以得到潤滑劑油餾分。所述餾分直接用作基礎油，或通過向所述餾分中摻和多種添加劑來制備基礎油。上述的精煉方法的例子包括氫化處理、溶劑萃取、溶劑脫蠟、氫化脫蠟、硫酸洗滌和白土處理。可通過以適當的順序聯用這些技術進行處理來獲得適合用于本發明的用于潤滑劑的礦物油型基礎油。通過處理不同的原油或不同的餾出油并聯用不同的方法或以不同的順序處理得到的具有不同性質的兩種或多種精煉油的混合物也可用作適合的基礎油。
合成油型的潤滑油包括聚α-烯烴(PAO)、脂肪酸脂、低分子量的乙烯α-烯烴共聚物、硅酮油、氟化的油、烷基萘和其它耐熱性高的其它物質。這些物質可單獨使用或聯用作為基礎油。此外，所述基礎油可直接使用或通過摻和各種添加劑進行制備。礦物油型的基礎油和合成油型的潤滑油可各自單獨使用或以適當的比例將兩者混合后再使用。
本發明的雙酰胺可以是二胺的酰胺或二酸的酰胺。用在本發明中的雙酰胺的熔點優選為80-180℃，更優選100-170℃，分子量優選為242-932，更優選298-876。
二胺的適合的酰胺用下式表示。
R1-CO-NH-A1-NH-CO-R2(其中R1和R2獨立地為碳原子數為5-25的飽和或不飽和的鏈烴基。A1是碳原子數為1-10的亞烷基、亞苯基、或烷基亞苯基或上述基團組合而成的碳原子數為1-10的二價烴基)。
適合的二酸的酰胺用下式表示。
R3-NH-CO-A2-CO-NH-R4(其中R3和R4獨立地為碳原子數為5-25的飽和或不飽和的鏈烴基。A2是碳原子數為1-10的亞烷基、亞苯基、或烷基亞苯基或上述基團組合而成的碳原子數為1-10的二價烴基)。
二胺的酰胺優選包括亞乙基二硬脂酸酰胺、亞乙基二異硬脂酸酰胺、亞乙基二油酸酰胺、亞甲基二月桂酸酰胺、六亞甲基二油酸酰胺、六亞甲基二羥基硬脂酸酰胺、間二甲苯基二硬脂酸酰胺等。二酸的酰胺優選包括N，N′-二硬脂酰癸二酸酰胺等。其中，特別優選亞乙基二硬脂酸酰胺。
用于本發明的單酰胺優選用下式表示。
R5-CO-NH-R6(其中R5是碳原子數為5-25的飽和或不飽和的鏈烴基，R6是氫或碳原子數為5-25的飽和或不飽和的鏈烴基)。
具體地，上述單酰胺可以是飽和的脂肪酸酰胺，例如月桂酸酰胺、棕櫚酸酰胺、硬脂酸酰胺、二十二碳烷酸酰胺、羥基硬脂酸酰胺等；不飽和脂肪酸酰胺，例如油酸酰胺和芥酸酰胺等；和長鏈脂肪酸和長鏈胺的取代酰胺(上式的單酰胺中R6不是氫)，例如硬脂酰基硬脂酸酰胺和油酰基油酸酰胺的取代酰胺。然而，由于取代的酰胺在高溫使用，從在高溫使用的觀點來看，優選分子量與雙酰胺的分子量接近的取代酰胺。所使用的單酰胺的熔點優選為30-130℃，更優選50-120℃，分子量優選為115-745，更優選157-689。
向用于潤滑劑的液體基礎油中摻和的雙酰胺和/或單酰胺的量優選為0.01-500重量份，尤其優選為0.05-250重量份，以用于潤滑劑的液體基礎油的總重量為100重量份計。可以通過將所述雙酰胺和/或單酰胺的摻和量調節為0.01重量份或更多來得到凝膠態和足夠低的摩擦特性。可通過將所述雙酰胺和/或單酰胺的摻和量調節為500重量份或更少來將足以阻止摩擦增加的量的用于潤滑劑的液體基礎油保留在滑動部分。
存在這樣的情況，根據所述雙酰胺和/或單酰胺的類型，當所述雙酰胺和/或單酰胺的摻和量在0.05-5重量份的較低的濃度范圍時，凝膠的硬度不夠(如圖1所示)。
在這些情況中，按照需要加入三酰胺是有益的。在圖1中，實施例中所用的亞乙基雙硬脂酸酰胺、硬脂酰胺和N-月桂酰基-L-谷氨酸-α，γ-二正丁基酰胺分別用作雙酰胺、單酰胺和三酰胺。各酰胺的摻和量表示為重量份，以用于潤滑劑的液體基礎油的重量為100重量份計。圖1的編號2、4和6標明在JIS K2220“油脂”中所規定的稠度數值并簡單示出了各稠度數值的范圍。
用于本發明的三酰胺優選用下式表示。
R7-M-A3-CH(A4-M-R8)-A5-M-R9(其中R7、R8和R9獨立地為碳原子數為2-25的飽和或不飽和的鏈烴基。M是酰胺基(-CO-NH-)，A3、A4和A5獨立地為單鍵或碳原子數為5或更小的亞烷基。)具體地，優選N-酰基氨基酸二酰胺。所述化合物的N-酰基優選碳原子數為1-30的直鏈或支鏈的飽和或不飽和的脂族酰基或芳族酰基，優選為己酰基、辛酰基(capryroyl)、月桂酰基、肉豆蔻酰基(miristoyl)或硬脂酰基。用于所述化合物的氨基酸優選源自天冬氨酸或谷氨酸。所述酰胺基的胺優選是碳原子數為1-30的直鏈或支鏈的、飽和或不飽和的脂族胺、芳族胺或脂環族胺，優選丁基胺、辛基胺、月桂胺、異硬脂胺、硬脂胺、環己基胺和芐胺。特別優選N-月桂酰基-L-谷氨酸-α，γ-二正丁基酰胺。
盡管三酰胺的摻和量因所用的基礎油而異，但優選加入0.01-30重量份的三酰胺，更優選0.05-30重量份，最優選加入大于0.1重量份，以用于潤滑劑的液體基礎油的重量為100重量份計。如果三酰胺的摻和量為0.01重量份或更多，優選0.05重量份或更多，可以有效形成凝膠結構，如果三酰胺的摻和量為30重量份或更少，所述凝膠可以保持適當的使用硬度，并可有利地降低成本。
在每100重量份的本發明所用的用于潤滑劑的液體基礎油中加入0.05-10重量份的摩擦調節劑，優選油可溶的摩擦調節劑，特別有利于顯著減少調理所述熱可逆的凝膠狀潤滑組合物所需的時間(磨合期)。作為油可溶的摩擦調節劑，諸如酯無灰摩擦調節劑，醚無灰摩擦調節劑，多元醇無灰摩擦調節劑，咪唑無灰摩擦調節劑，胺無灰摩擦調節劑等無灰摩擦調節劑，例如長鏈脂肪酸的單酯，高級醇的酯和它們的化合物，脂族胺酯和脂族酰胺酯等，諸如二烷基二硫代氨基甲酸鉬等的金屬摩擦調節劑，可單獨使用或聯用。
不用說可按照需要向本發明的潤滑組合物中加入常規使用的用于潤滑劑的添加劑，例如抗氧化劑、抗磨添加劑、防銹添加劑、流動點抑制劑、金屬失活劑、消泡劑和用于提供粘度的粘合劑。
本發明的潤滑組合物具有極好的摩擦特性(低的摩擦系數)，能夠防止由于油泄漏造成的油脂污染，并且即使在使用和非使用過程中受到重復的加熱和冷卻應力也能重建凝膠結構。因此，本發明的潤滑組合物適合用作潤滑系統中的軸承潤滑劑，例如下面提到的軸承。含油軸承和滾動軸承可作為軸承的例子。
圖2的數字2所標示的含油燒結軸承是通過真空浸漬等將液體潤滑劑浸漬到多孔的燒結金屬中，所述燒結金屬由金屬粉末，例如銅、青銅、黃銅、鐵和鋅通過混合、模塑、燒結和分選形成的且它通常具有5-30體積％的空隙。通過用下面所述的方法用本發明的潤滑組合物來浸漬含油的燒結軸承，可以實現比浸漬常規的液體潤滑油的情況低的摩擦，并且不會發生油泄漏，防止油脂污染周圍區域。凝膠狀潤滑組合物需要通過加熱到比其中摻和的酰胺的熔點高10℃的溫度來熔化成液態，并通過真空浸漬等方法浸漬到多孔燒結金屬材料中。在應該除去粘附在含油的燒結軸承的周圍區域的過量的潤滑油的情況中，通過將含油的燒結軸承放在吊籃(basket)中并將軸承與吊籃一起旋轉來進行離心力脫油方法，所述離心力脫油方法通過使用離心力除去過量的潤滑油。在使用凝膠狀潤滑組合物的情況中，需要在保持周圍溫度高于所述潤滑組合物中所含的酰胺的熔點的狀態下進行該方法，以使得所述凝膠狀潤滑組合物熔化。除真空浸漬外的上述方法優選在惰性氣體(例如氮氣)氣氛下進行，以防止潤滑油和軸承金屬由于高溫被氧化劣化。
除了上述的由金屬制成的含油軸承外，可以使用具有能夠通過例如加熱并保持所述潤滑組合物等手段用本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物浸漬的孔隙的材料，例如塑料樹脂、陶瓷、纖維材料如木材或軟木，或由這些材料中的兩種或多種制成的復合材料。
如圖3所示，由兩個軸承環(內環10和外環9)、滾動體12(滾珠或輥子)和支架11構成的滾動軸承，滾動元件12位于內環10和外環9之間，所述內環10和外環9彼此之間通過支架11而具有一定的距離，以防止它們互相接觸。滾動軸承具有滾動機制，并主要分為向心軸承和止推軸承。滾動軸承通常充滿液體潤滑油或油脂以使得所述軸承被潤滑光滑。本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物具有與所述液態潤滑油或油脂相同的潤滑性質，由于其具有極好的摩擦特性和潤滑性能可以得到更好的軸承性能。作為添加方法，可以有以下方法以和油脂相同的方式在軸承中填充凝膠狀潤滑組合物；加熱凝膠狀潤滑組合物，以液化所述組合物并向軸承中加入加熱后的液化組合物，接著冷卻形成凝膠。當支架11是由多孔材料制成時，通過用凝膠狀潤滑組合物浸漬支架11來使用軸承。
此外，使用本發明的凝膠狀潤滑組合物所具有的以下性質的系統包括在本發明的范圍內。本發明的凝膠狀潤滑組合物是半固態凝膠，用于潤滑劑的液體基礎油保持在形成三維網狀結構的酰胺化合物中。從微觀上看，用于潤滑劑的液體基礎油自由地向所述網狀結構中移動。這表明，例如當凝膠狀的潤滑組合物與多孔材料的小孔接觸時，用于潤滑劑的液體基礎油通過毛細現象從凝膠向小孔移動，或另一方面，當系統中存在過量的用于潤滑劑的液體基礎油時，所述凝膠作為三維結構的毛細管并在其中含有過量的用于潤滑劑的液體基礎油。
作為使用本發明的凝膠狀潤滑組合物的這些性質的系統例子例如是，在含油軸承的外面配置凝膠狀潤滑組合物以向含油軸承供應潤滑油的系統，或出于保油作用的目的而配置凝膠狀潤滑組合物的系統，以通過收集從軸承中泄漏的基礎油來防止系統被用于潤滑劑的液體基礎油污染。目前，用液體潤滑油浸漬過的具有高的吸油性的毛布(無紡織物)或纖維素纖維作為向含油軸承的供油機構。該機構具有這樣的問題，例如含油量不夠、難以控制含油量、需要耗時的浸漬油的處理和潤滑失敗，例如由于外來纖維物質進入軸承間隙造成的滯塞。然而，如果使用本發明的凝膠狀潤滑組合物，可以適當地調節含油量并可通過加熱并液化所述組合物來將所述組合物方便地填充到軸承中。此外，由于酰胺是非纖維材料且具有低的摩擦特性，即使所述酰胺進入間隙也沒有問題。因此，所述組合物可用作解決現有技術問題的一種途徑。具體地，參見圖2，如果在位于含油軸承2的外面的供油裝置1所示的位置提供本發明的凝膠狀潤滑組合物，當含油軸承2中的潤滑組分減少時，可以從所述組合物自動供應潤滑組分。相反，當潤滑油組分從含油軸承2中漏出時，漏出的油會被自動收集到潤滑組合物內。
而且，作為防止由于液體潤滑油濺射造成的油脂污染、防止由于濺射和蒸發造成油量減少進而造成軸承的使用壽命縮短的一種手段，目前的軸承系統，例如含油的軸承在軸承的外殼中具有油密封裝置或進行過防油處理。作為油密封，廣泛使用由橡膠制成的填料(packing)、金屬墊圈等。在填料的情況中，在高速旋轉時，填料與軸接觸時所產生的滑動阻力明顯降低了效率。在金屬墊圈的情況中，由于在墊圈和軸之間必須具有空間來避免其直接接觸，不可能完全密封所述軸承外殼。當所述墊圈是由金屬以外的其它材料，例如樹脂構成時，會出現同樣的問題。提供防油處理的一種方法具有這樣的問題，如防油效果波動、需要進行耗時的防油處理。通過使用磁性液體等來防止油的濺射的非接觸性軸承系統具有成本高的問題，盡管其能滿足高速旋轉的性能。然而，通過使用本發明的凝膠狀潤滑組合物的保油作用，即例如圖4所示，通過在外殼15中提供本發明的凝膠狀潤滑組合物作為保油裝置14，可以收集從含油軸承4中濺射出的過量的液體潤滑油，從而防止系統被油污染。此外，由于所述凝膠狀潤滑組合物具有低的摩擦特性，即使與軸接觸，所述組合物也不會影響軸承在高速旋轉時的性能，從而確保軸承外殼的完全密封和完全防止潤滑油的蒸發。因此，可以解決現有技術中的所有問題。
實施例現在通過實施例來詳細描述本發明，然而，本發明不限于實施例。
以表2、3和4中所述的比例混合以下的用于潤滑劑的液體基礎油、酰胺、蠟、油可溶的摩擦調節劑和膨脹劑，以制備實施例和對比例的潤滑組合物。
1.用于潤滑劑的液體基礎油使用具有表1所述的性質的四種用于潤滑劑的液體基礎油。標為“PAO”的基礎油A和基礎油D是市售的聚α-烯烴，它們的粘度等級分別為VG32和VG68。基礎油B是粘度等級為VG46的礦物油。基礎油C的脂肪酸脂是具有新戊基結構的多元醇(新戊二醇)與脂肪酸(異硬脂酸)的酯。這些用于潤滑劑的液體基礎油含有之前預定量的添加劑，例如抗氧化劑和抗磨劑，并具有作為潤滑油的基本性質(抗氧化性質、抗磨性質等)。
表1


2.酰胺A-雙酰胺亞乙基雙硬脂酰胺[mp145℃，分子量592]B-單酰胺硬脂酰胺[mp101℃，分子量283]C-三酰胺N-月桂酰基-L-谷氨酸-α，γ-二正丁基酰胺[mp152℃，分子量440]D-單酰胺N-硬脂基硬脂酰胺[mp95℃，分子量535]3.蠟(對比例)石蠟[mp95℃]聚乙烯蠟[mp104℃]4.摩擦調節劑酯基摩擦調節劑[Irgalube F104A，由Ciba Specialty Chemicals，Corp.制造]5.膨脹劑鋰皂12羥基硬脂酸鋰用作皂膨脹劑。
雙脲脂族雙脲化合物和芳族雙脲化合物的混合物用作非皂膨脹劑。
6.測試方法以表2、3和4所述的比例混合用于潤滑劑的液體基礎油、酰胺、蠟等并將混合物加熱到比所述組分的熔點高的溫度，具體是比摻和的具有最高熔點的酰胺的熔點高10℃的溫度。攪拌所述混合物，直到確認已經均勻溶解，然后冷卻至室溫，得到實施例1-16和對比例1-5的潤滑組合物。按照以下所述的方法對所制備的潤滑組合物進行測試，以評估熱可逆性、狀態觀察、抗滴性和潤滑性。將凝膠狀潤滑劑的性質與對比例1的組合物的非凝膠狀潤滑油(不含有酰胺的液體)、向其中加入諸如石蠟的蠟的半固體凝膠(對比例1和2)、市售的含有Li的2號油脂(參考例)、使用與實施例相同的用于潤滑劑的液體基礎油來調節的含有Li的油脂(對比例4)和脲(urea)油脂(對比例5)的性質進行比較。此外，用實施例的組合物和對比例的組合物來浸漬含油的燒結青銅軸承，以測定和比較摩擦特性。
(熱可逆性)將上述步驟中制備的100g潤滑組合物加入到200ml的玻璃燒杯中，并在150℃的恒溫槽內靜置1小時以均勻溶解，接著冷卻至室溫。觀察加熱前后的外觀。測定這些樣品，如果觀察到與加熱前一樣的均勻的凝膠狀，則為“良好”，如果觀察到層分離和不均勻的凝膠狀，則為“差”。
(狀態觀察)上述熱可逆性測試一天以后，肉眼觀察實施例和對比例的潤滑組合物的外觀，以測定是否保持均勻的凝膠狀(是否出現層分離、酰胺沉淀等)。
(抗滴性)使用移液管在室溫下將約1ml的樣品油(實施例和對比例的潤滑組合物)滴在有15°傾角的清潔的玻璃板上，以觀察液滴的流動性。測定這些樣品，如果在剛滴下后，液滴就在傾斜的玻璃板上向下流動，則為“差”，如果液滴留在玻璃板上不流動作為靜止的液滴，則為“良好”。
(稠度)使用1/4稠度測試儀按照JIS K2220測定未混合的稠度。
(潤滑性)耐磨性(球形磨損痕跡直徑)進行Shell四球磨損測試(Shell Four-Ball Wear Test)(ASTM D4172)，測定耐磨性。在速度為1200rpm、負荷為40kgf/cm2、溫度為50℃的條件下測試60分鐘，以測定球形磨損痕跡直徑(mm)。
摩擦特性(摩擦系數)使用球/盤(ball-on-disc)型SRV測試測定摩擦特性，通過在負荷為100N、頻率為50Hz和振幅為1.5mm、溫度為40℃的條件下開始測試15分鐘后測定摩擦系數。用于SRV測試的測試機器符合ASTM D5706且所述球和圓盤的材料是SUJ-2。
(向含油的燒結軸承的浸漬和摩擦特性)在真空下用實施例和對比例的通過在約150℃加熱熔化的潤滑組合物浸漬含油的燒結青銅軸承(內徑4.007mm)。浸漬的油量約為20體積％。將鋼軸(外徑3.994mm)放在含油的軸承材料中并通過在100-4000rpm的速度下從上面施加3.7kgf/cm2的負荷來進行滑動測試，通過摩擦系數來評價摩擦特性。該實驗在室溫下對于各上述旋轉速度進行三次。記錄穩態時摩擦系數的平均值。還測定在100rpm時摩擦系數達到穩態所需的時間(磨合時間)。
6.結果實施例和比較例的潤滑組合物中各組分的量及其評價結果示于表2、3和4中。
表2

*H-gel＝均勻的凝膠表3

*H-gel＝均勻的凝膠表4

實施例1-8和對比例1的潤滑組合物的測試結果示于表2，由于酰胺摻和量較小的潤滑組合物具有柔軟的凝膠狀，所以不能測定這些組合物的稠度。在表2中，對比例1是僅由基礎油A組成的潤滑組合物。實施例1-8的組合物中摻和了雙酰胺和/或單酰胺。在具有較小量的雙酰胺的組合物(實施例1和2)中加入三酰胺。證實通過向基礎油中加入酰胺制備的實施例1-8的所有凝膠狀潤滑組合物都形成均勻的凝膠并對再加熱顯示出熱可逆性。此外，已證實與僅由基礎油組成的潤滑組合物相比(對比例1)，這些凝膠狀潤滑組合物具有極好的抗滴性并用于防止油滲漏。此外，已證實與僅由基礎油組成的潤滑組合物相比，這些凝膠狀潤滑組合物的耐磨性和摩擦特性也非常好。證實特別是加入酰胺可以減小摩擦。
作為具有一定硬度的以使得稠度得以測量的凝膠狀潤滑組合物的例子，實施例9-16和對比例2-5的組合物以及參考例的市售鋰油脂示于表3和4。從表3中可知道實施例9-15(向這些組合物中加入20-最多250重量份的雙酰胺和/或單酰胺，以基礎油A的重量為100重量份計)中的所有的凝膠狀潤滑組合物形成均勻的凝膠并顯示出良好的熱可逆性。如圖1所示，稠度隨著摻和的酰胺的量的增加而變硬。
對比例2的組合物(摻和20重量份的石蠟)和對比例3的組合物(摻和20重量份的聚乙烯蠟)也是均勻的且具有熱可逆性。使用軸承對實施例9-15的組合物和對比例1-3的組合物進行滑動測試，其中燒結的軸承可以真空浸漬。結果，可以看到，如實施例9-15所示，與僅使用基礎油的情況(對比例1)相比，通過加入酰胺，從低速到高速的很寬的范圍內摩擦系數明顯減小，另一方面，盡管其中加入石蠟的組合物(對比例2)在低速區域顯示出比基礎油(對比例1)低的摩擦系數，且在高速區域與基礎油的摩擦系數相當，但是這兩種組合物的摩擦系數都不低于實施例9-15的摩擦系數。在聚乙烯蠟(對比例3)的情況中，在低速到高速區域該組合物的摩擦高于基礎油(對比例1)，證實其性能明顯低于對比例2的組合物的性能。
此外，已證實向其中加入摩擦調節劑的實施例15的凝膠狀潤滑組合物通過縮短磨合期具有更好的潤滑性能。
另一方面，Li基的油脂(參考實施例)并未顯示出熱可逆性，通過加熱證實有皂組分和油的分離，且不能在真空下均勻地浸漬在燒結的軸承中。
此外，如表4所示，將實施例16與對比例4和5(其中使用相同的用于潤滑劑的液體基礎油，并將稠度調節到同樣的水平)比較，可以看出實施例16的凝膠狀潤滑組合物不僅具有低且摩擦系數波動小的非常穩定的摩擦特性，而且與常規已知的Li油脂和脲油脂相比具有極好的耐磨性。
工業實用性由于本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物幾乎不會導致油泄漏，并能減小滑動部分的摩擦，所述組合物宜用作各種機器(例如車輛、精密儀器等)軸承系統(含油軸承、滾動軸承等)的潤滑劑。此外，所述組合物還可用于裝配有利用凝膠狀潤滑組合物所具有的供油機制或保油機制的裝置的軸承系統。
權利要求
1.一種熱可逆的凝膠狀潤滑組合物，它含有用于潤滑劑的礦物的和/或合成的液體基礎油和雙酰胺和/或單酰胺，且該組合物具有熱可逆的凝膠特性。
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，它還含有三酰胺。
3.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述雙酰胺和/或單酰胺的量為0.01-500重量份，以用于潤滑劑的液體基礎油的總重量為100重量份計。
4.如權利要求1-3中任一項所述的組合物，其特征在于，所述組合物還含有0.05-10重量份的摩擦調節劑，以用于潤滑劑的液體基礎油的總重量為100重量份計。
5.一種熱可逆的凝膠狀潤滑組合物的制備方法，包括將能夠形成熱可逆的凝膠的雙酰胺和/或單酰胺摻和到用于潤滑劑的礦物的和/或合成的液體基礎油中。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括摻和三酰胺。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述雙酰胺和/或單酰胺的量為0.01-500重量份，以用于潤滑劑的液體基礎油的總重量為100重量份計。
8.如權利要求5-7任一項所述的方法，其特征在于，還包括摻和0.05-10重量份的摩擦調節劑，以用于潤滑劑的液體基礎油的總重量為100重量份計。
9.一種用于軸承的潤滑劑，它包含權利要求5-7中任一項所述的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物。
10.如權利要求9所述的用于軸承的潤滑劑，其特征在于，所述潤滑劑用于含油軸承。
11.如權利要求9所述的用于軸承的潤滑劑，其特征在于，所述潤滑劑用于滾動軸承。
12.一種軸承系統，它使用權利要求9-11中任一項所述的用于軸承的潤滑劑。
13.軸承系統的生產方法，包括將權利要求9所述的用于軸承的潤滑劑與含油軸承一起加熱的步驟。
全文摘要
本發明提供具有這樣的性質的熱可逆的凝膠狀潤滑劑組合物，其在工作整體溫度區域是象油脂一樣的半固體凝膠狀，但是在局部高溫區域(例如滑動和接觸部分)均勻熔化，并且不會出現油脂的缺點，即雜質沉淀的問題，具有油脂不能實現的相當低的摩擦特性，并具有極好的節能性能。本發明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物含有用于潤滑劑的礦物油和/或合成的液體基礎油和雙酰胺和/或單酰胺且具有熱可逆的凝膠特性。較佳地，所述熱可逆的凝膠狀潤滑組合物含有三酰胺，還含有總量為0.01－500重量份的雙酰胺和單酰胺和0.05－10重量份的摩擦調節劑，以用于潤滑劑的液體基礎油的總重量為100重量份計。
文檔編號C09K3/00GK101044229SQ20058003574
公開日2007年9月26日 申請日期2005年10月17日 優先權日2004年10月20日
發明者竹崎陽二, 淺利昌哉, 安富清治郎, 設楽裕治 申請人:保來得株式會社, 日本能源株式會社