CN101177645A - 润滑脂及使用此润滑脂的轴承和齿轮 - Google Patents

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一种优良的自消火性(防火安全性)润滑脂组合物，以及封入该自消火性润滑脂的轴承及齿轮，该自消火性润滑脂组合物，包括基础油、增稠剂及耐载荷添加剂，其中，所述的基础油温度40℃时，运动粘度为300mm2/s以上，磷(以P元素表示)浓度为＜100ppm。本发明的难燃性润滑脂具有自消火性之外，并且具有优良的极压性和耐磨性能。封入该润滑脂组合物的轴承及齿轮(齿轮箱、齿轮装置)特别适合用作炼铁设备、锻造设备等的塑性加工设备中的轴承或齿轮。

Description

润滑脂及使用此润滑脂的轴承和齿轮
技术领域
本发明涉及润滑脂及该润滑脂的用途。特别是一种自消火性的润滑脂及使用此润滑脂的轴承和齿轮。
背景技术
润滑脂(Grease)是一种具有粘性的润滑剂，它由基础油(液体润滑剂)、稠化剂和添加剂三部分组成，是稠化剂分散于基础油(液体润滑剂)中所组成的一种稳定的固体或半固体产品。润滑脂能很好地粘附在机械设备摩擦部件的表面上，不容易流失和滑落。特别是当热或机械作用逐渐变小，乃至消失时，润滑脂逐渐变稠，并恢复到一定的稠度，因此选用润滑脂润滑不需要经常补给，且具有一定的防护作用，可以适用于一些工况。例如较高温或较低温、重负荷和震动负荷、中速或低速、经常间歇或往复运动的轴承，特别是处于垂直位置的机械设备。同时，由于润滑脂自身具有密封性，可以防止水分、尘土和碎屑进入摩擦部件的表面。
常见的增稠剂(皂基)有锂基(Lithium Soap)、钙基(Calcium Soap)、铝基(Alumium Soap)、钠基(Sodium Soap)、钡基(Barium Soap)等。近年来更研发出锂复合基(Lithium ComplexSoap)、钙复合基(Calcium Complex Soap)、铝复合基(Alumium Complex Soap)、钠复合基(Sodium Complex Soap)、钡复合基(Barium Comples Soap)、聚脲基(Polyurea，非金属皂基)等更高性能之增稠剂。目前使用最广泛、最普遍的是皂基润滑脂中的钙基润滑脂和锂基润滑脂。
但是在炼铁设备、锻造设备等的塑性加工设备中的轴承或者齿轮的润滑，大多使用润滑脂。但是，由于这些设备大多数使用集中供脂形式，使用后的润滑脂容易堆积在设备下方。堆积后的润滑脂受到高温的烘烤，或者高温碎片飞溅至其上等情况下，会发生着火，由此引起火灾，这一直被视为难以解决的问题。
为了解决这一问题，就需要有难燃性润滑脂或者是自消火性润滑脂。
在日本专利第2999553号中，公开了在锂皂润滑脂中添加了碱金属以及碱土金属的氧化物、碳酸盐的粉末的合成物，但是该润滑脂如果采用集中供脂方式，添加的粉末就有可能会造成配管和分配阀内堵塞。在日本专利第4-202497中，公开了在硅润滑脂中添加了碳酸钙和铂化合物的难燃性润滑脂合成物，但是该润滑脂如果采用集中供脂方式，添加的粉末就有可能造成配管和分配阀的堵塞。在日本专利第2002-146376中，公开了一种使润滑脂含有吸水性聚合物和水分的难燃性润滑脂合成物，但是该润滑脂如果在超过100℃的高温环境中长时间放置，水分会挥发而有可能使难燃性消失。如果采用集中供脂方式，添加的粉末就有可能造成配管和分配阀的堵塞。日本专利第2004-67843中，公开了润滑脂合成物的液体成分的燃点在270℃以上的润滑脂合成物，而在日本专利WO96/41851中，公开了具有特定共轭双重结合基的化合物构成的极压剂，以及含有摩擦系数调整剂的难燃性流体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种优良自消火性润滑脂组合物。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供使用此润滑脂的轴承及齿轮。
作为本发明第一方面的自消火性润滑脂组合物，包括：基础油、增稠剂及耐载荷添加剂，其中，所述的基础油温度40℃时，运动粘度为300mm2/s以上，磷(以P元素表示)浓度为＜100ppm。
如上所述的自消火性润滑脂组合物，其中基础油的含量为80-90wt％，增稠剂为8-16wt％，耐载荷添加剂为2-5wt％。
如上所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为皂基增稠剂、聚脲基增稠剂中的一种或两种混合物。
如上所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为碱金属皂、碱土类金属皂、复合碱金属皂、复合碱土类金属皂中的一种或两种以上的混合物。
如上所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为锂皂、复合锂皂、钙皂、复合钙皂中的一种或两种以上的混合物。
如上所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种以上的混合物。
所述的自消火性润滑脂组合物，在四球式极压性能试验中，热粘载荷为1569N以上。
作为本发明第二方面的使用上述润滑脂的轴承，其中是将上述自消火性润滑脂组合物封入到现有的轴承中。
作为本发明第二方面的使用上述润滑脂的齿轮，其中是将上述自消火性润滑脂组合物封入到现有的齿轮中。
如上所述的轴承或齿轮，可用于塑性加工设备。
本发明的自消火性润滑脂具有自动灭火性，且具有优良的极压性和耐磨性能。封入该润滑脂组合物的轴承及齿轮(齿轮箱、齿轮装置)特别适合用作炼铁设备、锻造设备等的塑性加工设备中的轴承或齿轮。
具体实施方式
自消火性润滑脂组合物中，包括：基础油、增稠剂及耐载荷添加剂。由于基础油是润滑油的主要构成原料，一般含量为80-90wt％。基础油质量的高低直接影响着润滑油的使用性能。基础油的质量指标为温度40℃时，运动粘度为300mm2/s以上。
在自消火性润滑脂组合物，增稠剂的含量为8-16wt％。其为皂基增稠剂、聚脲基增稠剂中的一种或两种的混合物。优选为皂基增稠剂。其中皂基增稠剂更加优选为碱金属皂、碱土类金属皂、复合碱金属皂、复合碱土类金属皂中的一种或两种以上的混合物。
对于皂基增稠剂来说，更加优选的是锂皂、复合锂皂、钙皂及复合钙皂中的一种或两种以上的混合物。目前使用最广泛、最普遍使用的皂基增稠剂为钙皂增稠剂和锂皂增稠剂。
如钙皂增稠剂，俗称“杯脂”。它具有抗水性好、机械安定性好、易于泵送、价格低等优点，但同时又有使用温度低、寿命短等缺点。
锂皂增稠剂的使用温度高，可长期在120℃下使用，短期在150℃下使用，与其它润滑脂相比有寿命长、使用范围广泛等特点。
因此，本发明的皂基增稠剂最优选为锂皂增稠剂。
在上述自消火性润滑脂组合物中，耐载荷添加剂的含量为2-5wt％。其为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种混合物。优先选用为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种以上的混合物。
在自消火性润滑脂组合物中需要控制P的含量。经过实验检测发现P的临界浓度为100ppm以下时，润滑脂具有自消火性。
本发明的比较优选的组合是：增稠剂为锂皂，耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种的混合物。
如表1所示1-5实施例(其中，各组分数值为质量百分比)。
  成分   实施例1  实施例2  实施例3   实施例4   实施例5  对照1  对照2  对照3
  基础油A   88   88   86   85.98   85.92  88  0  88
  基础油B   0   0   0   0   0  0  88  0
  增稠剂A   10   10   10   10   10  10  10  10
  耐载荷添加剂A   2   0   1   1   1  0  2  0
  耐载荷添加剂B   0   2   3   3   3  0  0  0
  耐载荷添加剂C   0   0   0   0.02   0.08  2  0  0
  耐载荷添加剂D   0   0   0   0   0  0  0  2
  基础油的动粘度   440   440   440   440   440  440  170  440
  磷(ppm)   ＜1   ＜1   ＜1   20   80  2000  ＜1  350
  热粘载荷(N)   1961   1961   2452   2452   2452  1961  1961  2452
  燃烧时间(秒)   54   41   49   95   240  300＜  300＜  300＜
  耐载荷性   有   有   有   有   有  有  有  有
  自消火性能   有   有   有   有   有  无  无  无
其中，稠化剂A为羟基硬脂酸锂(Lithium hydroxystearate)；
基础油A为高粘度基础油
基础油B为中粘度基础油
添加剂A为二硫代氨基甲酸锌(Zinc dithiocarbamate)
添加剂B为硫化油脂
添加剂C为二硫代磷酸锌(Zinc dithiophaosphate)
添加剂D为SP系添加剂(商品名Lubrizol 810)
下面具体说明各个实施例的情况：
实施例1
自消火性润滑脂的组成成分为：基础油A为88wt％，增稠剂A为10wt％，耐载荷添加剂A为2wt％。所得数据为：基础油的运动粘度440，磷(ppm)＜1，热粘载荷(N)1961，燃烧时间(秒)54，耐载荷性有，自消火性能有。
实施例2
自消火性润滑脂的组成成分为：基础油A为88wt％，增稠剂A为10wt％，耐载荷添加剂B为2wt％。所得数据为：基础油的运动粘度440，磷(ppm)＜1，热粘载荷(N)1961，燃烧时间(秒)41，耐载荷性  有，自消火性能  有。
实施例3
自消火性润滑脂的组成成分为：基础油A为86wt％，增稠剂A为10wt％，耐载荷添加剂A为1wt％，耐载荷添加剂B为3wt％。所得数据为：基础油的运动粘度440，磷(ppm)＜1，热粘载荷(N)2452，燃烧时间(秒)49，耐载荷性  有，自消火性能  有。
实施例4
自消火性润滑脂的组成成分为：基础油A为85.98wt％，增稠剂A为10wt％，耐载荷添加剂A为1wt％，耐载荷添加剂B为3wt％，耐载荷添加剂C为0.02wt％。所得数据为：基础油的运动粘度440，磷(ppm)20，热粘载荷(N)2452，燃烧时间(秒)95，耐载荷性  有，自消火性能  有。
实施例5
自消火性润滑脂的组成成分为：基础油A为85.92wt％，增稠剂A为10wt％，耐载荷添加剂A为1wt％，添加剂B为3wt％，添加剂C为0.08wt％。所得数据为：基础油的运动粘度440，磷(ppm)80，热粘载荷(N)2452，燃烧时间(秒)240，耐载荷性  有，自消火性能  有。
对照例1
自消火性润滑脂的组成成分为：基础油A为88wt％，增稠剂A为10wt％，耐载荷添加剂C为2wt％。所得数据为：基础油的运动粘度440，磷(ppm)2000，热粘载荷(N)1961，燃烧时间(秒)300＜，耐载荷性  有，自消火性能  无。
对照例2
自消火性润滑脂的组成成分为：基础油B为88wt％，增稠剂A为10wt％，耐载荷添加剂A为2wt％。所得数据为：基础油的运动粘度170，磷(ppm)＜1，热粘载荷(N)1961，燃烧时间(秒)＜300，耐载荷性  有，自消火性能  无。
对照例3
自消火性润滑脂的组成成分为：基础油A为88wt％，增稠剂A为10wt％，耐载荷添加剂D为2wt％。所得数据为：基础油的运动粘度440，磷(ppm)350，热粘载荷(N)2452，燃烧时间(秒)＜300，耐载荷性  有，自消火性能  无。
本发明的自消火性润滑脂组合物的耐载荷性能的评价方法，是以润滑脂的极压性能的测定方法(四球法)ASTM D 2596所测定的。其判断基准如下表2所示：
表2
 热粘载荷   判定
 1659N未满   耐荷重性无
 1659N以上   耐荷重性有
判断自消火性润滑脂组合物的自消火性能的方法如下：把20g的自消火性润滑脂组合物放到内径为65mm，深13mm的筒形金属容器(软膏罐)里，然后与直径19.05mm，温度900℃的钢球接触，测量有无着火，如果着火的话，测量停火的时间。燃烧的持续时间如果超过300秒，消火结束试验。其判断基准如表3：
表3
 燃烧时间   判断
 0秒(不着火)   不燃性
 300秒以内   有自消火性
 300秒以后(停止试验)   无自消火性
本发明的自消火性润滑脂封入轴承和齿轮，使其具有极压耐磨，耐燃防锈等性能。

Claims (27)

1.一种自消火性润滑脂组合物，包括：基础油、增稠剂及耐载荷添加剂，其中，所述的基础油温度40℃时，运动粘度为300mm2/s以上，磷(以P元素表示)浓度为＜100ppm。
2.根据权利要求1所述的自消火性润滑脂组合物，其中基础油的含量为80-90wt％，增稠剂为8-16wt％，耐载荷添加剂为2-5wt％。
3.根据权利要求1或2所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为皂基增稠剂、聚脲基增稠剂中的一种或两种混合物。
4.根据权利要求3所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为碱金属皂、碱土类金属皂、复合碱金属皂、复合碱土类金属皂中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求3所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为锂皂、复合锂皂、钙皂、复合钙皂中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求4所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为锂皂、复合锂皂、钙皂、复合钙皂中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求5所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为锂皂。
8.根据权利要求6所述的自消火性润滑脂组合物，其中增稠剂为锂皂。
9.根据权利要求1或2所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种混合物。
10.根据权利要求3所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种混合物。
11.根据权利要求4所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种混合物。
12.根据权利要求5所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种混合物。
13.根据权利要求6所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种混合物。
14.根据权利要求7所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种混合物。
15.根据权利要求8所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂、二硫化物、聚硫化物、碱性金属或者碱土类金属的磺酸盐、苯酚盐、邻羟苯甲酸盐、二硫化钼、MCA、PTFE的一种或两种以上混合物。
16.根据权利要求1或2所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种混合物。
17.根据权利要求3所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种混合物。
18.根据权利要求4所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种混合物。
19.根据权利要求5所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种混合物。
20.根据权利要求6所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种混合物。
21.根据权利要求7所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种混合物。
22.根据权利要求8所述的自消火性润滑脂组合物，其中耐载荷添加剂为有机金属二硫代氨基甲酸盐、硫化油脂中的一种或两种混合物。
23.一种如权利要求1至22任一项权利要求所述的自消火性润滑脂组合物，其中在四球式极压性能试验中，热粘载荷为1569N以上。
24.一种使用权利要求1至23任一项权利要求所述的自消火性润滑脂组合物的轴承，其中是将上述自消火性润滑脂组合物封入到现有的轴承中。
25.一种使用权利要求1至23任一项权利要求所述的自消火性润滑脂组合物的齿轮，其中是将上述自消火性润滑脂组合物封入到现有的齿轮中。
26.如权利要求24所述的轴承，可用于塑性加工设备。
27.如权利要求25所述的齿轮，可用于塑性加工设备。
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