聚脲润滑脂的制备与性能分析
聚脲润滑脂的制备与性能分析[20200411154021]
摘要
随着现代工业的发展，润滑脂的作业条件特越来越多苛刻，对润滑脂的性能要求也越来越高。聚脲润滑脂作为一种新型润滑脂，制作简便，价格适中，环保无毒,，具有高滴点，良好的剪切性等优良的综合性能，在钢铁工业、汽车工业、电器设备、军事工业等领域获得了广泛的应用，越来越受到欢迎。
聚脲润滑脂的推广始于国外，而我国在聚脲润滑脂的研究和生产上明显低于世界平均水平，高端市场被国外产品所垄断，因此，加速发展聚脲润滑脂势在必行。
对聚脲润滑脂性能的影响因素的研究就显得尤为重要。能够影响聚脲润滑脂性能的因素各种各样，本文通过分析市面上销售的国内外各大品牌聚脲润滑脂，分析其性价比，性能的优缺点。发现国内与国外在基础性能上差距不大，但是在剪切性，低噪音性，抗磨抗挤压性上面与国外还有较大的差距，造成了国内产品进不了高端市场。这里我们只从提高抗磨抗挤压性出发，可以加入各种添加剂，对于含S、P元素的液体添加剂，因其分解温度低，容易对环境造成污染，所以我们采用几种固体添加剂进行实验。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:聚脲润滑脂添加剂市场分析研究方向
目录
第一章 绪论 1
1.1聚脲润滑脂概述 1
1.1.1聚脲润滑脂简介 1
1.1.2聚脲润滑脂国内外生产状况 2
1.1.3聚脲润滑脂优点 3
1.2聚脲润滑脂发展必要性 5
1.3聚脲润滑脂的国、内外市场分析 6
1.3.1国、内外品牌介绍 6
1.3.2各品牌聚脲润滑脂的市场价格比较 6
1.3.3国内外聚脲润滑脂的性能对比 8
1.3.4国内产品对于国外产品的优缺点 9
1.4开题思路 10
第二章 实验部分 11
2.1试剂与仪器 11
2.1.1药品 11
2.1.2仪器 11
2.2实验步骤 11
2.2.1聚脲润滑脂的合成方法 11
2.3实验操作 12
2.3.1滴点测试方法 12
2.3.2工作锥入度测试方法 12
2.3.3钢网分油测试方法 12
2.3.4抗水淋测试方法 12
2.3.5PB、PD测试方法 12
第三章 实验结果分析 13
3.1不同添加剂对润滑脂的影响 13
3.1.1实验配方 13
3.1.2不同添加剂所得产品性能 13
3.1.3对滴点的分析 13
3.1.4对锥入度的分析 14
3.1.5对钢网分油的分析 14
3.1.6对抗水淋的分析 15
3.1.7对抗磨抗挤压的分析 15
3.2不同量氟化石墨对性能影响的分析 16
3.2.1实验配方 16
3.2.2不同量添加剂所制润滑脂的实验数据 16
3.2.3对滴点的分析 16
3.3.2对锥入度的分析 17
3.2.4对钢网分油的分析 17
3.2.5对抗水淋的分析 18
3.2.6对抗磨抗压的分析 18
3.3对比总结 18
结 论 20
参考文献 21
致谢 22
第一章 绪论
1.1聚脲润滑脂概述
1.1.1聚脲润滑脂简介
1954年，Swaken等在研究硅的热稳定性和氧化稳定性增稠剂发现聚脲基润滑脂。由于聚脲润滑脂具有高滴点，良好的剪切性和稳定性，在钢铁行业，汽车行业，电力设备，军工等各个领域出色的得到了广泛应用，已成为高性能润滑脂品种，并已成为国家衡量油脂工业水平的重要标志[1]。
自从聚脲润滑脂的问世以来，国内外关于聚脲润滑脂研究报道层出不穷。曾腊梅[2 ]探讨了影响发展聚脲润滑脂性能的各个因素。池淼，俞楠[3]研究了用在电机轴承上的聚脲基润滑脂。鲍久圣很长一段时间研究了聚脲基润滑脂后处理工艺[4]。孙洪玮等[5-8]报道了对聚脲基润滑脂，影响其性能的添加剂，结构和反应机制等基础理论和工业应用的发展。邓才超[9-10]进行复合聚脲润滑脂化合物的研究。刘书进等[11]进行了磁性脲基润滑脂的研究。虽然国内聚脲基润滑脂报道的多，但不同的有机胺聚脲稠化剂和不同类型的异氰酸酯所制得的聚脲润滑脂性能千差万别。为了得到更优异的聚脲润滑脂，选取优异性能结构的原料异氰酸酯和针对不同类型的有机胺，再加上基础油，添加剂及其制备方法对脲基润滑脂性能和类型有很大影响，因此具有对脲基润滑脂研究，产业化和应用领域的研究具有重要意义。
聚脲润滑脂作为高温多效润滑脂，它是由二异氰酸酯与有机胺反应而成，主要为四聚脲增稠剂的脲化合物作为基础油，并添加抗氧化剂抗磨添加剂系制成，在二异氰酸酯和胺的优异效果体系中加入一定比例的脂肪釜，经历加热阶段，热聚合，恒温，老化，冷却到一个特定温度，最后加入各种添加剂。
聚脲稠化剂通常由二异氰酸酯与胺类反应聚合而成，异氰酸酯与有机胺的反应是一个比较简单的加成反应：
R1-NCO+R-NH2→R-NH-CO-NH-R1-NH-CO-NH-R
其中，R为烷基，环烷基或者芳香基。该反应为强烈的放热反应，反应开始后釜温很快上升，3min内即可升至80℃。脲基润滑脂稠化剂中含有:—NH-CO-NH—官能团，分子之间以较强的氢键相结合，使整个胶体系处于非常稳定的状态；同时，氮原子孤电子对的存在，增强了整个分子的极性，使得脲基脂对金属有非常强的亲和力，氮原子的存在又使其具有一定的自身防锈、抗磨性，从而决定了脲基脂具有独特的性能[12]。
聚脲润滑脂也是遵循国际润滑脂分类方法按照稠化度分类。润滑脂按稠度等级一般分为九个等级，按照锥入度的不同分为000#，00#，0#，1#，2#，3#，4#，5#，6#九个等级。虽然种类众多，但是当今行业中生产最多的聚脲润滑脂为0#，1#，2#聚脲基脂。其中尤其以2#通用脂最多，应用领域也最广泛。锥入度355-385为0#聚脲润滑脂，锥入度在310-340为1#聚脲润滑脂，锥入度在265-295为2#聚脲润滑脂。
1.1.2聚脲润滑脂国内外生产状况
美国首先研制出聚脲基润滑脂，雪佛龙公司占据聚脲基润滑脂的开发和生产的领先地位。近年来，德国，英国，日本，相继开展科研工作和生产聚脲基润滑脂，而我国研究和应用聚脲基润滑脂在20世纪80年代开始，相对其他国家较晚，只开发了一些产品。 2009年，各国家及地区产量统计表见表1[13-14]，全世界总产量为40600吨，相比2006-2008持续增长，2009 年反倒降低，，世界平均产量水平为4.38％，其中仅日本一国所占比就高达24.11％，是全球各地区聚脲润滑脂产量所占比例最高的，中国仅达到3.82 %，明显低于世界平均水平。
2009 年，聚脲润滑脂的世界平均水平下降0.74 %（2008 年为5.12 %），而我国在润滑脂总产量增加的基础上，聚脲润滑脂份额反而下降了1.18 %（2008 年为 5.00 %），但是其他国家的聚脲润滑脂份额明显增长。说明我国的聚脲润滑脂生产数量与发达国家相比还有较大的差距，而且我国高滴点、高质量润滑脂品种质量明显低于国外产品。因此我国要进一步调整润滑脂品种结构，快速发展聚脲润滑脂的技术水平，提高其产量和质量。
表 1 2009 年中国及其他国家和地区聚脲润滑脂产量统计
而通过表2看出，在2009-2012年期间，我国聚脲润滑脂产量比前几年大幅度上升，生产占国内总润滑脂的比例在3.8%徘徊，但是其中大部分份额为国外知名品牌，如福斯，美孚，壳牌等在国内生产地的产量，国内自主品牌，如长城，昆仑等的市场占比还是比较小。而全球聚脲润滑脂产量占比在4.9%之间徘徊，可以看出国内对聚脲润滑脂的研究水平还是低于全球水平1.1%。国内自主品牌的研究水平和重视程度需要再次提高，不断提高聚脲润滑脂的市场份额。
表2 2009-2012年中国及全球聚脲润滑脂产量及占比统计
1.1.3聚脲润滑脂优点
作为一种新的润滑脂，聚脲脂具有其独特的优势。杨玮等研究发现：聚脲脂分子之间的是以氢键相连的[15]。这些分子的初始安排凌乱，在高温下慢慢由氢键作为媒体变成长链相连。随着温度的升高，得到的链也越长，然后这些分子链将翻转连接，形成扭曲的螺旋管状结构；接着可通过氢键交联彼此之间形成长链与长链相互交织的网状结构。最后，当它到达一个特定的温度下，形成的空间网状结构中，基础油会慢慢被封闭在脲分子形成的空心管中，在一定时间后，膨化后的空心管变成一个实心管，最后聚脲润滑脂的凝胶结构会维持在一个稳定的状态。
摘要
随着现代工业的发展，润滑脂的作业条件特越来越多苛刻，对润滑脂的性能要求也越来越高。聚脲润滑脂作为一种新型润滑脂，制作简便，价格适中，环保无毒,，具有高滴点，良好的剪切性等优良的综合性能，在钢铁工业、汽车工业、电器设备、军事工业等领域获得了广泛的应用，越来越受到欢迎。
聚脲润滑脂的推广始于国外，而我国在聚脲润滑脂的研究和生产上明显低于世界平均水平，高端市场被国外产品所垄断，因此，加速发展聚脲润滑脂势在必行。
对聚脲润滑脂性能的影响因素的研究就显得尤为重要。能够影响聚脲润滑脂性能的因素各种各样，本文通过分析市面上销售的国内外各大品牌聚脲润滑脂，分析其性价比，性能的优缺点。发现国内与国外在基础性能上差距不大，但是在剪切性，低噪音性，抗磨抗挤压性上面与国外还有较大的差距，造成了国内产品进不了高端市场。这里我们只从提高抗磨抗挤压性出发，可以加入各种添加剂，对于含S、P元素的液体添加剂，因其分解温度低，容易对环境造成污染，所以我们采用几种固体添加剂进行实验。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:聚脲润滑脂添加剂市场分析研究方向
目录
第一章 绪论 1
1.1聚脲润滑脂概述 1
1.1.1聚脲润滑脂简介 1
1.1.2聚脲润滑脂国内外生产状况 2
1.1.3聚脲润滑脂优点 3
1.2聚脲润滑脂发展必要性 5
1.3聚脲润滑脂的国、内外市场分析 6
1.3.1国、内外品牌介绍 6
1.3.2各品牌聚脲润滑脂的市场价格比较 6
1.3.3国内外聚脲润滑脂的性能对比 8
1.3.4国内产品对于国外产品的优缺点 9
1.4开题思路 10
第二章 实验部分 11
2.1试剂与仪器 11
2.1.1药品 11
2.1.2仪器 11
2.2实验步骤 11
2.2.1聚脲润滑脂的合成方法 11
2.3实验操作 12
2.3.1滴点测试方法 12
2.3.2工作锥入度测试方法 12
2.3.3钢网分油测试方法 12
2.3.4抗水淋测试方法 12
2.3.5PB、PD测试方法 12
第三章 实验结果分析 13
3.1不同添加剂对润滑脂的影响 13
3.1.1实验配方 13
3.1.2不同添加剂所得产品性能 13
3.1.3对滴点的分析 13
3.1.4对锥入度的分析 14
3.1.5对钢网分油的分析 14
3.1.6对抗水淋的分析 15
3.1.7对抗磨抗挤压的分析 15
3.2不同量氟化石墨对性能影响的分析 16
3.2.1实验配方 16
3.2.2不同量添加剂所制润滑脂的实验数据 16
3.2.3对滴点的分析 16
3.3.2对锥入度的分析 17
3.2.4对钢网分油的分析 17
3.2.5对抗水淋的分析 18
3.2.6对抗磨抗压的分析 18
3.3对比总结 18
结 论 20
参考文献 21
致谢 22
第一章 绪论
1.1聚脲润滑脂概述
1.1.1聚脲润滑脂简介
1954年，Swaken等在研究硅的热稳定性和氧化稳定性增稠剂发现聚脲基润滑脂。由于聚脲润滑脂具有高滴点，良好的剪切性和稳定性，在钢铁行业，汽车行业，电力设备，军工等各个领域出色的得到了广泛应用，已成为高性能润滑脂品种，并已成为国家衡量油脂工业水平的重要标志[1]。
自从聚脲润滑脂的问世以来，国内外关于聚脲润滑脂研究报道层出不穷。曾腊梅[2 ]探讨了影响发展聚脲润滑脂性能的各个因素。池淼，俞楠[3]研究了用在电机轴承上的聚脲基润滑脂。鲍久圣很长一段时间研究了聚脲基润滑脂后处理工艺[4]。孙洪玮等[5-8]报道了对聚脲基润滑脂，影响其性能的添加剂，结构和反应机制等基础理论和工业应用的发展。邓才超[9-10]进行复合聚脲润滑脂化合物的研究。刘书进等[11]进行了磁性脲基润滑脂的研究。虽然国内聚脲基润滑脂报道的多，但不同的有机胺聚脲稠化剂和不同类型的异氰酸酯所制得的聚脲润滑脂性能千差万别。为了得到更优异的聚脲润滑脂，选取优异性能结构的原料异氰酸酯和针对不同类型的有机胺，再加上基础油，添加剂及其制备方法对脲基润滑脂性能和类型有很大影响，因此具有对脲基润滑脂研究，产业化和应用领域的研究具有重要意义。
聚脲润滑脂作为高温多效润滑脂，它是由二异氰酸酯与有机胺反应而成，主要为四聚脲增稠剂的脲化合物作为基础油，并添加抗氧化剂抗磨添加剂系制成，在二异氰酸酯和胺的优异效果体系中加入一定比例的脂肪釜，经历加热阶段，热聚合，恒温，老化，冷却到一个特定温度，最后加入各种添加剂。
聚脲稠化剂通常由二异氰酸酯与胺类反应聚合而成，异氰酸酯与有机胺的反应是一个比较简单的加成反应：
R1-NCO+R-NH2→R-NH-CO-NH-R1-NH-CO-NH-R
其中，R为烷基，环烷基或者芳香基。该反应为强烈的放热反应，反应开始后釜温很快上升，3min内即可升至80℃。脲基润滑脂稠化剂中含有:—NH-CO-NH—官能团，分子之间以较强的氢键相结合，使整个胶体系处于非常稳定的状态；同时，氮原子孤电子对的存在，增强了整个分子的极性，使得脲基脂对金属有非常强的亲和力，氮原子的存在又使其具有一定的自身防锈、抗磨性，从而决定了脲基脂具有独特的性能[12]。
聚脲润滑脂也是遵循国际润滑脂分类方法按照稠化度分类。润滑脂按稠度等级一般分为九个等级，按照锥入度的不同分为000#，00#，0#，1#，2#，3#，4#，5#，6#九个等级。虽然种类众多，但是当今行业中生产最多的聚脲润滑脂为0#，1#，2#聚脲基脂。其中尤其以2#通用脂最多，应用领域也最广泛。锥入度355-385为0#聚脲润滑脂，锥入度在310-340为1#聚脲润滑脂，锥入度在265-295为2#聚脲润滑脂。
1.1.2聚脲润滑脂国内外生产状况
美国首先研制出聚脲基润滑脂，雪佛龙公司占据聚脲基润滑脂的开发和生产的领先地位。近年来，德国，英国，日本，相继开展科研工作和生产聚脲基润滑脂，而我国研究和应用聚脲基润滑脂在20世纪80年代开始，相对其他国家较晚，只开发了一些产品。 2009年，各国家及地区产量统计表见表1[13-14]，全世界总产量为40600吨，相比2006-2008持续增长，2009 年反倒降低，，世界平均产量水平为4.38％，其中仅日本一国所占比就高达24.11％，是全球各地区聚脲润滑脂产量所占比例最高的，中国仅达到3.82 %，明显低于世界平均水平。
2009 年，聚脲润滑脂的世界平均水平下降0.74 %（2008 年为5.12 %），而我国在润滑脂总产量增加的基础上，聚脲润滑脂份额反而下降了1.18 %（2008 年为 5.00 %），但是其他国家的聚脲润滑脂份额明显增长。说明我国的聚脲润滑脂生产数量与发达国家相比还有较大的差距，而且我国高滴点、高质量润滑脂品种质量明显低于国外产品。因此我国要进一步调整润滑脂品种结构，快速发展聚脲润滑脂的技术水平，提高其产量和质量。
表 1 2009 年中国及其他国家和地区聚脲润滑脂产量统计
而通过表2看出，在2009-2012年期间，我国聚脲润滑脂产量比前几年大幅度上升，生产占国内总润滑脂的比例在3.8%徘徊，但是其中大部分份额为国外知名品牌，如福斯，美孚，壳牌等在国内生产地的产量，国内自主品牌，如长城，昆仑等的市场占比还是比较小。而全球聚脲润滑脂产量占比在4.9%之间徘徊，可以看出国内对聚脲润滑脂的研究水平还是低于全球水平1.1%。国内自主品牌的研究水平和重视程度需要再次提高，不断提高聚脲润滑脂的市场份额。
表2 2009-2012年中国及全球聚脲润滑脂产量及占比统计
1.1.3聚脲润滑脂优点
作为一种新的润滑脂，聚脲脂具有其独特的优势。杨玮等研究发现：聚脲脂分子之间的是以氢键相连的[15]。这些分子的初始安排凌乱，在高温下慢慢由氢键作为媒体变成长链相连。随着温度的升高，得到的链也越长，然后这些分子链将翻转连接，形成扭曲的螺旋管状结构；接着可通过氢键交联彼此之间形成长链与长链相互交织的网状结构。最后，当它到达一个特定的温度下，形成的空间网状结构中，基础油会慢慢被封闭在脲分子形成的空心管中，在一定时间后，膨化后的空心管变成一个实心管，最后聚脲润滑脂的凝胶结构会维持在一个稳定的状态。
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