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(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及熱可逆的凝膠狀潤滑組合物，當(dāng)用在燒結(jié)金屬含油軸承(或稱浸油軸承)或滾動軸承時(shí)，極少會導(dǎo)致油的泄漏或分離，即使在使用中重復(fù)地受到熱和冷應(yīng)力后也可以重建凝膠結(jié)構(gòu)，可根據(jù)應(yīng)用可在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)凝膠的性質(zhì)，例如流動性質(zhì)和稠度，并與常規(guī)的潤滑劑相比，顯示出摩擦系數(shù)顯著降低的摩擦性質(zhì)。
背景技術(shù)：
潤滑劑被分為主要包括基質(zhì)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(tài)的油脂。這些潤滑劑分別具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)并根據(jù)使用條件、環(huán)境和應(yīng)用來使用。
近年來，機(jī)器發(fā)展的越來越復(fù)雜化、有效化、高速化、小型化和耐用化。因此，尤其是這類機(jī)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(yán)格，需要性能更高的潤滑劑。為了保持穩(wěn)定的滑動性質(zhì)和潤滑劑長期的潤滑性質(zhì)，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(jī)器中通常含有復(fù)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(fā)性成分的泄漏造成的系統(tǒng)污染。液體潤滑油通常由于其高潤濕性而易于擴(kuò)散(spread)，當(dāng)液體潤滑油用在小型精密儀器(例如照相機(jī))中時(shí)，必須有阻止該潤滑油飛濺和擴(kuò)散的措施，例如對系統(tǒng)材料的表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆烙吞幚?，如果需要的話?br> 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(jié)省能量?？紤]使用低粘度的液體狀的潤滑油基礎(chǔ)油(lube base oil)作為對策。然而，低粘度不僅會導(dǎo)致由于油的泄漏造成系統(tǒng)被污染和蒸發(fā)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(dǎo)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(jīng)提出將半固體凝膠形式的油脂用于這樣的應(yīng)用，例如用來浸漬含油的燒結(jié)軸承等的潤滑劑，其必然可以很好地防止系統(tǒng)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(dāng)在長時(shí)間的使用中油脂中的油損失時(shí)，會雜質(zhì)沉淀的缺點(diǎn)，所述雜質(zhì)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(jī)非皂基油脂具有高的耐熱性，但在使用過程中會出現(xiàn)粘度變化和未反應(yīng)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?yàn)榉撬阅z凝劑需要光學(xué)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(shí)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(diào)節(jié)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(chǔ)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(fā)明的公開本發(fā)明要解決的問題本發(fā)明解決上述問題且本發(fā)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(qū)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(qū)域(例如滑動和接觸部分)均勻熔化，并且不會出現(xiàn)雜質(zhì)沉淀的問題(該問題是油脂本身的缺點(diǎn))，具有油脂不能實(shí)現(xiàn)的相當(dāng)?shù)偷哪Σ撂匦?，并具有極好的節(jié)能性能。
解決問題的手段本發(fā)明人想出了一舉解決上述問題的辦法將一定量的熔點(diǎn)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(chǔ)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(diǎn)的滑動部分，雙酰胺和/或單酰胺被熔化，該凝膠不會出現(xiàn)油脂的雜質(zhì)沉淀的問題，呈現(xiàn)出雙酰胺和單酰胺所具有的相當(dāng)?shù)偷哪Σ撂匦?。在基于該想法的廣泛研究中，本發(fā)明人還證實(shí)了本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的效果，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)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(chǔ)油以及雙酰胺和/或單酰胺。此外，本發(fā)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(chǔ)油中。
在熱可逆的凝膠狀潤滑組合物及其制備方法中，優(yōu)選摻和三酰胺，更優(yōu)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(chǔ)油的重量為100重量份計(jì))，還要優(yōu)選摻和0.05到10重量份的摩擦調(diào)節(jié)劑(以用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油的重量為100重量份計(jì))。
此外，本發(fā)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(tǒng)，其特別優(yōu)選應(yīng)用在含油軸承系統(tǒng)或滾動軸承系統(tǒng)中。而且，本發(fā)明涉及制造軸承系統(tǒng)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(fā)明的效果本發(fā)明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物在機(jī)器元件的整體溫度和室溫時(shí)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(qū)域，酰胺均勻熔化，所述組合物表現(xiàn)出象用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油一樣的潤滑性能，具有低的摩擦特性并且不會出現(xiàn)雜質(zhì)沉淀的問題(該問題是油脂不可避免的缺點(diǎn))。因此，所述組合物具有基本不會出現(xiàn)由于雜質(zhì)沉淀所導(dǎo)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(chǔ)油之間的相互作用實(shí)現(xiàn)油脂所不能實(shí)現(xiàn)的極好的低摩擦特性，進(jìn)而具有良好的節(jié)能性。


圖1是酰胺的摻和量與1/4稠度之間的關(guān)系圖。
圖2是含油燒結(jié)軸承的主要部分的橫截面圖，其中可以適當(dāng)?shù)厥褂煤斜景l(fā)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(bǔ)給裝置的一個(gè)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(dāng)?shù)厥褂煤斜景l(fā)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(gè)軸承系統(tǒng)例子的主要部分的橫截面圖，其中本發(fā)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(shí)現(xiàn)留住油的功能，防止由于油的濺射造成的污染。
數(shù)字說明1.潤滑油補(bǔ)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(huán)(外環(huán))10.軸承環(huán)(內(nèi)環(huán))11.支架(holder)12.滾動體(滾珠和/或輥)13.轉(zhuǎn)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(shí)施本發(fā)明的最佳方式可以通過以下步驟來得到本發(fā)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(chǔ)油中，并任選地?fù)胶腿０泛湍Σ琳{(diào)節(jié)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(diǎn)高的溫度，優(yōu)選在比所述酰胺的最高熔點(diǎn)高2-20℃的溫度，更優(yōu)選在比所述酰胺的最高熔點(diǎn)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(fā)明中定義為取決于環(huán)境熱能的半永久性重復(fù)的狀態(tài)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(jī)器所用的整體溫度區(qū)域(從室溫到幾十?dāng)z氏度，例如0-80℃)呈凝膠狀，僅在機(jī)器滑動部分(邊界滑動模式)中的局部高溫區(qū)域(例如100-200℃)呈液態(tài)的性質(zhì)。
依據(jù)應(yīng)用和機(jī)械元件或所用的機(jī)器，具有凝膠狀潤滑性質(zhì)的本發(fā)明的組合物必須具有硬度(稠度)。通過調(diào)節(jié)酰胺的摻和量可以將所述硬度(稠度)設(shè)定在很寬的范圍內(nèi)。具體地，以用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油的重量為100重量份計(jì)，優(yōu)選摻和0.01-500重量份的雙酰胺和/或單酰胺。
作為用于本發(fā)明的潤滑劑的液體基礎(chǔ)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(guān)于所述潤滑油的性質(zhì)，優(yōu)選使用在40℃時(shí)運(yùn)動粘度為3-500平方毫米/秒的潤滑油。更優(yōu)選在40℃時(shí)運(yùn)動粘度為8-100平方毫米/秒的潤滑油。潤滑油的粘度指數(shù)為90或更大，優(yōu)選為95-250，流動點(diǎn)(pour point)小于-10℃，優(yōu)選為-15到-70℃，閃點(diǎn)優(yōu)選為150℃或更高。在用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油為混合物的情況中，即使在混合前，除閃點(diǎn)外所述油的性質(zhì)在上述范圍之外，也可以使用該混合物，因?yàn)樵摶旌衔锏男再|(zhì)在上述范圍之內(nèi)。
通常通過以下方法制備用于潤滑劑的礦物油型的基礎(chǔ)油在大氣壓下蒸餾粗油，任選地在減壓下進(jìn)一步蒸餾所述常壓殘留油，用多種精煉技術(shù)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(chǔ)油，或通過向所述餾分中摻和多種添加劑來制備基礎(chǔ)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?？赏ㄟ^以適當(dāng)?shù)捻樞蚵?lián)用這些技術(shù)進(jìn)行處理來獲得適合用于本發(fā)明的用于潤滑劑的礦物油型基礎(chǔ)油。通過處理不同的原油或不同的餾出油并聯(lián)用不同的方法或以不同的順序處理得到的具有不同性質(zhì)的兩種或多種精煉油的混合物也可用作適合的基礎(chǔ)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(zhì)。這些物質(zhì)可單獨(dú)使用或聯(lián)用作為基礎(chǔ)油。此外，所述基礎(chǔ)油可直接使用或通過摻和各種添加劑進(jìn)行制備。礦物油型的基礎(chǔ)油和合成油型的潤滑油可各自單獨(dú)使用或以適當(dāng)?shù)谋壤龑烧呋旌虾笤偈褂谩?br> 本發(fā)明的雙酰胺可以是二胺的酰胺或二酸的酰胺。用在本發(fā)明中的雙酰胺的熔點(diǎn)優(yōu)選為80-180℃，更優(yōu)選100-170℃，分子量優(yōu)選為242-932，更優(yōu)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(dú)立地為碳原子數(shù)為5-25的飽和或不飽和的鏈烴基。A1是碳原子數(shù)為1-10的亞烷基、亞苯基、或烷基亞苯基或上述基團(tuán)組合而成的碳原子數(shù)為1-10的二價(jià)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(dú)立地為碳原子數(shù)為5-25的飽和或不飽和的鏈烴基。A2是碳原子數(shù)為1-10的亞烷基、亞苯基、或烷基亞苯基或上述基團(tuán)組合而成的碳原子數(shù)為1-10的二價(jià)烴基)。
二胺的酰胺優(yōu)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(yōu)選包括N，N′-二硬脂酰癸二酸酰胺等。其中，特別優(yōu)選亞乙基二硬脂酸酰胺。
用于本發(fā)明的單酰胺優(yōu)選用下式表示。
R5-CO-NH-R6(其中R5是碳原子數(shù)為5-25的飽和或不飽和的鏈烴基，R6是氫或碳原子數(shù)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?；退狨０返娜〈０?。然而，由于取代的酰胺在高溫使用，從在高溫使用的觀點(diǎn)來看，優(yōu)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(diǎn)優(yōu)選為30-130℃，更優(yōu)選50-120℃，分子量優(yōu)選為115-745，更優(yōu)選157-689。
向用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油中摻和的雙酰胺和/或單酰胺的量優(yōu)選為0.01-500重量份，尤其優(yōu)選為0.05-250重量份，以用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油的總重量為100重量份計(jì)?？梢酝ㄟ^將所述雙酰胺和/或單酰胺的摻和量調(diào)節(jié)為0.01重量份或更多來得到凝膠態(tài)和足夠低的摩擦特性?？赏ㄟ^將所述雙酰胺和/或單酰胺的摻和量調(diào)節(jié)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(chǔ)油保留在滑動部分。
存在這樣的情況，根據(jù)所述雙酰胺和/或單酰胺的類型，當(dāng)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(shí)，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(shí)施例中所用的亞乙基雙硬脂酸酰胺、硬脂酰胺和N-月桂?；?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(chǔ)油的重量為100重量份計(jì)。圖1的編號2、4和6標(biāo)明在JIS K2220“油脂”中所規(guī)定的稠度數(shù)值并簡單示出了各稠度數(shù)值的范圍。
用于本發(fā)明的三酰胺優(yōu)選用下式表示。
R7-M-A3-CH(A4-M-R8)-A5-M-R9(其中R7、R8和R9獨(dú)立地為碳原子數(shù)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(dú)立地為單鍵或碳原子數(shù)為5或更小的亞烷基。)具體地，優(yōu)選N-酰基氨基酸二酰胺。所述化合物的N-?；鶅?yōu)選碳原子數(shù)為1-30的直鏈或支鏈的飽和或不飽和的脂族?；蚍甲艴；瑑?yōu)選為己?；⑿刘；?capryroyl)、月桂?；?、肉豆蔻?；?miristoyl)或硬脂?；?。用于所述化合物的氨基酸優(yōu)選源自天冬氨酸或谷氨酸。所述酰胺基的胺優(yōu)選是碳原子數(shù)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(huán)族胺，優(yōu)選丁基胺、辛基胺、月桂胺、異硬脂胺、硬脂胺、環(huán)己基胺和芐胺。特別優(yōu)選N-月桂?；?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(chǔ)油而異，但優(yōu)選加入0.01-30重量份的三酰胺，更優(yōu)選0.05-30重量份，最優(yōu)選加入大于0.1重量份，以用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油的重量為100重量份計(jì)。如果三酰胺的摻和量為0.01重量份或更多，優(yōu)選0.05重量份或更多，可以有效形成凝膠結(jié)構(gòu)，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(dāng)?shù)氖褂糜捕?，并可有利地降低成本?br> 在每100重量份的本發(fā)明所用的用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油中加入0.05-10重量份的摩擦調(diào)節(jié)劑，優(yōu)選油可溶的摩擦調(diào)節(jié)劑，特別有利于顯著減少調(diào)理所述熱可逆的凝膠狀潤滑組合物所需的時(shí)間(磨合期)。作為油可溶的摩擦調(diào)節(jié)劑，諸如酯無灰摩擦調(diào)節(jié)劑，醚無灰摩擦調(diào)節(jié)劑，多元醇無灰摩擦調(diào)節(jié)劑，咪唑無灰摩擦調(diào)節(jié)劑，胺無灰摩擦調(diào)節(jié)劑等無灰摩擦調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)劑，可單獨(dú)使用或聯(lián)用。
不用說可按照需要向本發(fā)明的潤滑組合物中加入常規(guī)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(diǎn)抑制劑、金屬失活劑、消泡劑和用于提供粘度的粘合劑。
本發(fā)明的潤滑組合物具有極好的摩擦特性(低的摩擦系數(shù))，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(fù)的加熱和冷卻應(yīng)力也能重建凝膠結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的潤滑組合物適合用作潤滑系統(tǒng)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(shù)字2所標(biāo)示的含油燒結(jié)軸承是通過真空浸漬等將液體潤滑劑浸漬到多孔的燒結(jié)金屬中，所述燒結(jié)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(jié)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(fā)明的潤滑組合物來浸漬含油的燒結(jié)軸承，可以實(shí)現(xiàn)比浸漬常規(guī)的液體潤滑油的情況低的摩擦，并且不會發(fā)生油泄漏，防止油脂污染周圍區(qū)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(diǎn)高10℃的溫度來熔化成液態(tài)，并通過真空浸漬等方法浸漬到多孔燒結(jié)金屬材料中。在應(yīng)該除去粘附在含油的燒結(jié)軸承的周圍區(qū)域的過量的潤滑油的情況中，通過將含油的燒結(jié)軸承放在吊籃(basket)中并將軸承與吊籃一起旋轉(zhuǎn)來進(jìn)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(diǎn)的狀態(tài)下進(jìn)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(yōu)選在惰性氣體(例如氮?dú)?氣氛下進(jìn)行，以防止?jié)櫥秃洼S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(fā)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(fù)合材料。
如圖3所示，由兩個(gè)軸承環(huán)(內(nèi)環(huán)10和外環(huán)9)、滾動體12(滾珠或輥?zhàn)?和支架11構(gòu)成的滾動軸承，滾動元件12位于內(nèi)環(huán)10和外環(huán)9之間，所述內(nèi)環(huán)10和外環(huán)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(jī)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(fā)明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物具有與所述液態(tài)潤滑油或油脂相同的潤滑性質(zhì)，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(dāng)支架11是由多孔材料制成時(shí)，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(fā)明的凝膠狀潤滑組合物所具有的以下性質(zhì)的系統(tǒng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的凝膠狀潤滑組合物是半固態(tài)凝膠，用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油保持在形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酰胺化合物中。從微觀上看，用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油自由地向所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中移動。這表明，例如當(dāng)凝膠狀的潤滑組合物與多孔材料的小孔接觸時(shí)，用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油通過毛細(xì)現(xiàn)象從凝膠向小孔移動，或另一方面，當(dāng)系統(tǒng)中存在過量的用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油時(shí)，所述凝膠作為三維結(jié)構(gòu)的毛細(xì)管并在其中含有過量的用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油。
作為使用本發(fā)明的凝膠狀潤滑組合物的這些性質(zhì)的系統(tǒng)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(yīng)潤滑油的系統(tǒng)，或出于保油作用的目的而配置凝膠狀潤滑組合物的系統(tǒng)，以通過收集從軸承中泄漏的基礎(chǔ)油來防止系統(tǒng)被用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)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(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)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(shí)的浸漬油的處理和潤滑失敗，例如由于外來纖維物質(zhì)進(jìn)入軸承間隙造成的滯塞。然而，如果使用本發(fā)明的凝膠狀潤滑組合物，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)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(jìn)入間隙也沒有問題。因此，所述組合物可用作解決現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明的凝膠狀潤滑組合物，當(dāng)含油軸承2中的潤滑組分減少時(shí)，可以從所述組合物自動供應(yīng)潤滑組分。相反，當(dāng)潤滑油組分從含油軸承2中漏出時(shí)，漏出的油會被自動收集到潤滑組合物內(nèi)。
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(fā)造成油量減少進(jìn)而造成軸承的使用壽命縮短的一種手段，目前的軸承系統(tǒng)，例如含油的軸承在軸承的外殼中具有油密封裝置或進(jìn)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(zhuǎn)時(shí)，填料與軸接觸時(shí)所產(chǎn)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(dāng)所述墊圈是由金屬以外的其它材料，例如樹脂構(gòu)成時(shí)，會出現(xiàn)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(jìn)行耗時(shí)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(tǒng)具有成本高的問題，盡管其能滿足高速旋轉(zhuǎn)的性能。然而，通過使用本發(fā)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(fā)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(tǒng)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(zhuǎn)時(shí)的性能，從而確保軸承外殼的完全密封和完全防止?jié)櫥偷恼舭l(fā)。因此，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的所有問題。
實(shí)施例現(xiàn)在通過實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明，然而，本發(fā)明不限于實(shí)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(chǔ)油、酰胺、蠟、油可溶的摩擦調(diào)節(jié)劑和膨脹劑，以制備實(shí)施例和對比例的潤滑組合物。
1.用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油使用具有表1所述的性質(zhì)的四種用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油。標(biāo)為“PAO”的基礎(chǔ)油A和基礎(chǔ)油D是市售的聚α-烯烴，它們的粘度等級分別為VG32和VG68?；A(chǔ)油B是粘度等級為VG46的礦物油?；A(chǔ)油C的脂肪酸脂是具有新戊基結(jié)構(gòu)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(chǔ)油含有之前預(yù)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(zhì)(抗氧化性質(zhì)、抗磨性質(zhì)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(diào)節(jié)劑酯基摩擦調(diào)節(jié)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(chǔ)油、酰胺、蠟等并將混合物加熱到比所述組分的熔點(diǎn)高的溫度，具體是比摻和的具有最高熔點(diǎn)的酰胺的熔點(diǎn)高10℃的溫度。攪拌所述混合物，直到確認(rèn)已經(jīng)均勻溶解，然后冷卻至室溫，得到實(shí)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(jìn)行測試，以評估熱可逆性、狀態(tài)觀察、抗滴性和潤滑性。將凝膠狀潤滑劑的性質(zhì)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(shí)施例相同的用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油來調(diào)節(jié)的含有Li的油脂(對比例4)和脲(urea)油脂(對比例5)的性質(zhì)進(jìn)行比較。此外，用實(shí)施例的組合物和對比例的組合物來浸漬含油的燒結(jié)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(nèi)靜置1小時(shí)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(tài)觀察)上述熱可逆性測試一天以后，肉眼觀察實(shí)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(xiàn)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(shí)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J(rèn)IS K2220測定未混合的稠度。
(潤滑性)耐磨性(球形磨損痕跡直徑)進(jìn)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(fù)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(shù))使用球/盤(ball-on-disc)型SRV測試測定摩擦特性，通過在負(fù)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(shù)。用于SRV測試的測試機(jī)器符合ASTM D5706且所述球和圓盤的材料是SUJ-2。
(向含油的燒結(jié)軸承的浸漬和摩擦特性)在真空下用實(shí)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(jié)青銅軸承(內(nèi)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(fù)荷來進(jìn)行滑動測試，通過摩擦系數(shù)來評價(jià)摩擦特性。該實(shí)驗(yàn)在室溫下對于各上述旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行三次。記錄穩(wěn)態(tài)時(shí)摩擦系數(shù)的平均值。還測定在100rpm時(shí)摩擦系數(shù)達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間(磨合時(shí)間)。
6.結(jié)果實(shí)施例和比較例的潤滑組合物中各組分的量及其評價(jià)結(jié)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(shí)施例1-8和對比例1的潤滑組合物的測試結(jié)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(chǔ)油A組成的潤滑組合物。實(shí)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(shí)施例1和2)中加入三酰胺。證實(shí)通過向基礎(chǔ)油中加入酰胺制備的實(shí)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(shí)與僅由基礎(chǔ)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(shí)與僅由基礎(chǔ)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(shí)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(shí)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(shí)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(chǔ)油A的重量為100重量份計(jì))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(shí)施例9-15的組合物和對比例1-3的組合物進(jìn)行滑動測試，其中燒結(jié)的軸承可以真空浸漬。結(jié)果，可以看到，如實(shí)施例9-15所示，與僅使用基礎(chǔ)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(nèi)摩擦系數(shù)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(qū)域顯示出比基礎(chǔ)油(對比例1)低的摩擦系數(shù)，且在高速區(qū)域與基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù)相當(dāng)，但是這兩種組合物的摩擦系數(shù)都不低于實(shí)施例9-15的摩擦系數(shù)。在聚乙烯蠟(對比例3)的情況中，在低速到高速區(qū)域該組合物的摩擦高于基礎(chǔ)油(對比例1)，證實(shí)其性能明顯低于對比例2的組合物的性能。
此外，已證實(shí)向其中加入摩擦調(diào)節(jié)劑的實(shí)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(shí)施例)并未顯示出熱可逆性，通過加熱證實(shí)有皂組分和油的分離，且不能在真空下均勻地浸漬在燒結(jié)的軸承中。
此外，如表4所示，將實(shí)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(chǔ)油，并將稠度調(diào)節(jié)到同樣的水平)比較，可以看出實(shí)施例16的凝膠狀潤滑組合物不僅具有低且摩擦系數(shù)波動小的非常穩(wěn)定的摩擦特性，而且與常規(guī)已知的Li油脂和脲油脂相比具有極好的耐磨性。
工業(yè)實(shí)用性由于本發(fā)明的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物幾乎不會導(dǎo)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(jī)器(例如車輛、精密儀器等)軸承系統(tǒng)(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(jī)制或保油機(jī)制的裝置的軸承系統(tǒng)。
權(quán)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(chǔ)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(quán)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(quán)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(chǔ)油的總重量為100重量份計(jì)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)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(diào)節(jié)劑，以用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油的總重量為100重量份計(jì)。
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(chǔ)油中。
6.如權(quán)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(quán)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(chǔ)油的總重量為100重量份計(jì)。
8.如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)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(diào)節(jié)劑，以用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油的總重量為100重量份計(jì)。
9.一種用于軸承的潤滑劑，它包含權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的熱可逆的凝膠狀潤滑組合物。
10.如權(quán)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(quán)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(tǒng)，它使用權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的用于軸承的潤滑劑。
13.軸承系統(tǒng)的生產(chǎn)方法，包括將權(quán)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(fā)明提供具有這樣的性質(zhì)的熱可逆的凝膠狀潤滑劑組合物，其在工作整體溫度區(qū)域是象油脂一樣的半固體凝膠狀，但是在局部高溫區(qū)域(例如滑動和接觸部分)均勻熔化，并且不會出現(xiàn)油脂的缺點(diǎn)，即雜質(zhì)沉淀的問題，具有油脂不能實(shí)現(xiàn)的相當(dāng)?shù)偷哪Σ撂匦?，并具有極好的節(jié)能性能。本發(fā)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(chǔ)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(diào)節(jié)劑，以用于潤滑劑的液體基礎(chǔ)油的總重量為100重量份計(jì)。
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(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者竹崎陽二, 淺利昌哉, 安富清治郎, 設(shè)楽裕治 申請人:保來得株式會社, 日本能源株式會社