用于柱塞的潤滑劑及其制備方法
【專利摘要】用于柱塞的油基石墨潤滑劑，其包含用作固體潤滑劑的石墨，以及用作石墨分散劑的被礦物油溶脹的有機(jī)膨潤土和表面活性劑。該潤滑劑通過包括如下步驟的方法制備：第一步驟，使有機(jī)膨潤土在礦物油中溶脹；第二步驟，加入表面活性劑，和第三步驟，加入石墨并分散。
【專利說明】用于柱塞的潤滑劑及其制備方法
[0001]發(fā)明背景
1.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種新的用于模鑄機(jī)的柱塞的油基石墨潤滑劑。本發(fā)明進(jìn)一步涉及這種潤滑劑的制備方法。
[0003]2.相關(guān)技術(shù)描述
[0004]在模鑄機(jī)中，潤滑劑用于適當(dāng)?shù)貪櫥就?shot sleeve)與柱塞上的柱塞尖之間的滑動(dòng)表面。柱塞潤滑劑以多種類型存在，包括油基潤滑劑、水溶性潤滑劑和油包水(w/o)乳液型潤滑劑。在這些中，廣泛使用通過將石墨在基礎(chǔ)油中配混而得到的油基石墨潤滑劑，這是因?yàn)樗鼈兊母邼櫥芰σ约耙驗(yàn)樗鼈兛稍诮饘俦砻嫔先菀仔纬删鶆虻哪ぁＨ欢?，常?guī)油基石墨潤滑劑具有某些缺點(diǎn)。例如，潤滑劑內(nèi)所含石墨在儲(chǔ)存期間傾向于聚集并沉降出，產(chǎn)生可變的潤滑性，除此之外，上升至頂部的油熱分解并氣化。使聚集并沉降出的石墨再分散則需要在球磨機(jī)等中進(jìn)行大規(guī)模攪拌。
[0005]在鑄造領(lǐng)域中，含石墨的脫模劑例如公開于日本專利申請(qǐng)公開N0.5-7978 (JP-5-7978A)、日本專利申請(qǐng)公開 N0.2000-33457 (JP-2000-33457A)和日本專利申請(qǐng)公開N0.11-244992 (JP-11-244992A)中。在`JP-5-7978A中，芳族表面活性劑用于確保石墨粉的分散性。在JP-2000-33457A中，粉末形式的固體潤滑劑(石墨等)以小粒度提供，由此在液體內(nèi)變成均勻分散狀態(tài)。JP-11-244992A公開了煙灰石墨與通過將輕薄耐熱無機(jī)水合物分散于水中而得到的溶膠狀粘結(jié)劑的混合物。
[0006]然而，即使提及JP-5-7978A、JP-2000-33457A 和 JP-11-244992A，生產(chǎn)含有穩(wěn)定分散的不聚集和沉降的石墨的脫模劑仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，由于這些參考文獻(xiàn)描述了脫模劑，因此這些參考文獻(xiàn)中的公開內(nèi)容是否以任何方式適用于需要不同性能的柱塞潤滑劑并不是顯而易見的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是提供用于模鑄機(jī)中的柱塞的油基石墨潤滑劑，所述潤滑劑具有優(yōu)異的石墨分散穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一目的是提供制備這種潤滑劑的方法。
[0008]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，石墨穩(wěn)定且精細(xì)地分散于其中并且適于柱塞潤滑的油基石墨潤滑劑可通過使用表面活性劑以及礦物油溶脹的有機(jī)膨潤土作為石墨分散劑而得到。
[0009]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了用于柱塞的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑包含用作固體潤滑劑的石墨以及用作石墨分散劑的被礦物油溶脹的有機(jī)膨潤土和表面活性劑。
[0010]有機(jī)膨潤土可以為其中預(yù)先存在的陽離子被季銨離子替代的膨潤土。石墨可以為具有3-7 μ m的平均粒度的無定形石墨。石墨含量可以為10-20重量％。
[0011]根據(jù)第二方面，本發(fā)明還提供用于柱塞的油基石墨潤滑劑的制備方法，其中所述方法包括:使有機(jī)膨潤土在礦物油中溶脹；將表面活性劑加入礦物油中；以及將石墨加入礦物油中并分散。[0012]該制備方法進(jìn)一步包括:在將表面活性劑加入礦物油中以后，將植物油加入礦物油中以及將石墨加入礦物油中并分散。有機(jī)膨潤土可通過使膨潤土與季銨鹽反應(yīng)而得到。石墨可以為具有3-7 μ m的平均粒度的無定形石墨。
[0013]在本發(fā)明的用于柱塞的油基石墨潤滑劑中，由于被礦物油溶脹的有機(jī)膨潤土與表面活性劑之間的協(xié)同作用，用作固體潤滑劑的石墨穩(wěn)定且均勻地分散，因此潤滑劑顯示出優(yōu)異的潤滑能力。
[0014]附圖簡要說明
[0015]下面參考附圖描述本發(fā)明示例性實(shí)施方案的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性，其中同樣的數(shù)字表示同樣的元件，且其中:
[0016]圖1為說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的油基石墨柱塞潤滑劑的制備程序的流程圖；
[0017]圖2呈現(xiàn)電子顯微照片，顯示了在常規(guī)油基石墨潤滑劑中和在根據(jù)該實(shí)施方案的油基石墨潤滑劑中的石墨分散體的狀態(tài)；
[0018]圖3顯示使用常規(guī)w/o乳液型潤滑劑和使用工作實(shí)施例中制備的潤滑劑，在大(I, 650公噸)模鑄機(jī)中經(jīng)25個(gè)連續(xù)壓射(shot)的軸向射料力的測量結(jié)果；和
[0019]圖4顯示使用各類常規(guī)潤滑劑和使用工作實(shí)施例中制備的潤滑劑，在小(135公噸)模鑄機(jī)中的軸向射料力的測量結(jié)果。
具體實(shí)施方案
[0020]該實(shí)施方案的用于柱塞的油基石墨潤滑劑的特征在于包含礦物油溶脹的有機(jī)膨潤土和表面活性劑作為石墨分散劑。
[0021]膨潤土為主要由蒙脫石構(gòu)成的礦物，所述蒙脫石具有鋁硅酸鹽的堆疊片狀晶體的層狀結(jié)構(gòu)。蒙脫石的各層之間存在陽離子如鈉和鈣離子。膨潤土在水的存在下由于層間陽離子的水合而溶脹。膨潤土通常僅在水或非常有限數(shù)目的有機(jī)溶劑的存在下溶脹。然而，通過使膨潤土與有機(jī)陽離子如烷基銨離子反應(yīng)，由于例如層間陽離子(例如鈉、鈣)與有機(jī)陽離子之間的離子交換，可制得在低極性有機(jī)溶劑的存在下溶脹的膨潤土。在該說明書中，“有機(jī)膨潤土”指通過使膨潤土與有機(jī)陽離子反應(yīng)而得到且能夠在低極性有機(jī)溶劑的存在下溶脹的改性膨潤土。
[0022]與膨潤土反應(yīng)以制備有機(jī)膨潤土的化合物例如為季銨鹽和吡啶鹽。該實(shí)施方案的潤滑劑中所用有機(jī)膨潤土還取決于用于引起溶脹的礦物油的性能，但優(yōu)選通過使膨潤土與季銨鹽反應(yīng)而得到的那些。
[0023]季銨鹽例如為具有以下通式的陽離子的鹽:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.用于柱塞的油基石墨潤滑劑，其包含: 用作固體潤滑劑的石墨；和 被礦物油溶脹的有機(jī)膨潤土和表面活性劑，它們用作石墨分散劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的油基石墨潤滑劑，其中有機(jī)膨潤土為其中膨潤土中的陽離子已被季銨離子替代的膨潤土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的油基石墨潤滑劑，其中石墨為具有3-7μ m的平均粒度的無定形石墨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的油基石墨潤滑劑，其中石墨含量為10-20重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的有機(jī)膨潤土含量為1.0-3.0 重量 ％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的有機(jī)膨潤土含量為1.5-2.5重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的油基石墨潤滑劑，其中礦物油具有14.5-18.5mm2/s的在100°c下的運(yùn)動(dòng)粘度以及具有在小于或等于0.900g/cm3的15°C下的密度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的含礦物油的基礎(chǔ)油含量的比例為65-85重量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的油基石墨潤滑`劑，其中潤滑劑中所述基礎(chǔ)油含量的比例為70-80重量％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的表面活性劑含量為0.1-1.0重量％。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的油基石墨潤滑劑，其中潤滑劑中的表面活性劑含量為0.3-0.7重量％。
12.用于柱塞的油基石墨潤滑劑的制備方法，所述方法包括: 使有機(jī)膨潤土在礦物油中溶脹； 將表面活性劑加入礦物油中；和 將石墨加入礦物油中并分散在其中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的制備方法，其進(jìn)一步包括:在將所述表面活性劑加入礦物油中以后，將植物油加入礦物油中，以及將石墨加入礦物油中并分散在其中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13的制備方法，其中所述有機(jī)膨潤土已通過膨潤土與季銨鹽反應(yīng)得到。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)的制備方法，其中石墨為具有3-7μ m的平均粒度的無定形石墨。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的油基石墨潤滑劑，其作為柱塞潤滑劑提供給模鑄機(jī)中。
【文檔編號(hào)】C10M169/04GK103502407SQ201280021131
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】古川雄一, 河井宏, 近藤康文 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社