CN101319165A - 一种重负荷齿轮润滑剂及其制备方法 - Google Patents

一种重负荷齿轮润滑剂及其制备方法 Download PDF

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一种重负荷齿轮润滑剂及其制备方法,所述的润滑剂主要由基础油、稠化剂、添加剂组成,所述的基础油由含有下述重量百分比的组分组成:精制矿物基础油40-80%,烃类合成油5-20%,聚异丁烯5-15%,复酯5-15%,聚甲基丙烯酸酯1-15%;制备方法是:将按上述基础油配比的基础油打入事先已清洗好的反应釜,加入一定比例的金属皂类和脲类复合稠化剂的基础脂,在加入占润滑剂重量百分比的上述添加剂组合,升温至80-90℃,混合,搅拌,恒温1-2小时,降温至40-50℃,冷却出釜,均质,研磨,包装,成品;它具有优良的抗磨极压性能,可承受高负荷;具有良好的粘附性,可以牢固的附着金属表面,保护金属不致磨损和腐蚀;具有良好的抗氧化性,使用寿命长;具有优异的低温泵送性,在低温的环境中仍能正常工作;具有防腐防锈性能优异,延长设备使用寿命等特点。

Description

一种重负荷齿轮润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种润滑剂及其制备方法,尤其是一种重负荷齿轮润滑剂及其制备方法。
背景技术
电力、化工、冶金等行业的滚筒磨煤机、双进双出磨煤机、破碎机、混料机及大型旋转反应炉等设备的齿轮,有最大直径达数米,传递负荷高达数百吨,具有转速低,传动扭矩大,所受应力种类为压、弯应力,载荷为循环、冲击、强烈摩擦、振动等苛刻的润滑工况,因此要求采用的润滑剂具有良好的粘附性、极压抗磨性和润滑性。且开式齿轮传动,没有严密的箱体,油池中的润滑剂直接与空气接触,油品易受污染,油品易于混入沙尘,增加齿轮的磨损,易混入的水分和腐蚀性物资,促使油品劣化、腐蚀齿轮。因此,开式齿轮传动采用连续润滑,由于油品迅速劣化,需频频换油,会造成巨大的浪费,所以开式齿轮多采用间歇式喷射式润滑,因此要求润滑剂具有良好的泵送性能。
现阶段重负荷齿轮润滑采用的润滑剂可分为三种。第一种为主要是解决齿轮用润滑剂的粘附性能和低温泵送性的矛盾、抗磨极压性能等,产品为氟里昂溶剂沥青类产品,由于对臭氧层有破坏作用的氟里昂溶剂及对人体刺激性极大的含活性硫极压添加剂的原因已基本淘汰。第二种主要以对环境污染小的溶剂代替氟里昂溶剂,但采用的新型溶剂的挥发性较氟里昂溶剂差,因此影响了粘附性能,从而润滑性能有所减弱。同时由于采用的烃类溶剂,闪点低,存在着火危险。第三种主要以合成油来解决低温泵送性问题,但随着市场竞争的日益激烈,性价比较低,不具备市场竞争力。
因此,解决重负荷齿轮润滑剂的粘温性、粘附性与低温泵送性之间的矛盾,同时研制更高性价比的重负荷齿轮润滑剂成为这一技术领域技术人员关注的焦点。
同时,由于电力、化工、冶金等行业的齿轮传动,具有转速低,传动扭矩大,所受应力种类为压、弯应力,载荷为循环、冲击、强烈摩擦、振动等特点,对重负荷型齿轮润滑剂极压抗磨性具有极高的要求,因此,解决重负荷齿轮润滑剂有效地极压抗磨实际使用性能,同时具备成本优势的重负荷齿轮润滑剂的添加剂组合也是这一领域技术人员研究的焦点。
发明内容
本发明的目的在于解决上述重负荷齿轮润滑剂存在的技术问题,而提供一种性价比高的重负荷齿轮润滑剂及其制备方法。
本发明所述的重负荷齿轮润滑剂,它主要由基础油、稠化剂、添加剂组成,其特征在于所述的基础油由含有下述重量百分比的组分组成:精制矿物基础油40-80%,烃类合成油5-20%,聚异丁烯5-15%,复酯5-15%,聚甲基丙烯酸酯1-15%。
所述润滑剂的组分中,还可加入有稀释剂,采用的稀释剂是油酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、松节油、棕榈酸甲酯和正溴丙烷中的一种或两种以上的混合物,加入量为润滑剂重量百分比的1-5%。
所述的稠化剂是复合金属皂和脲基复合的稠化剂,其中复合金属皂稠化剂与脲基稠化剂的重量百分比为95∶5至5∶95
所述的复合金属皂是复合锂,复合钙或复合锂钙皂中的至少一种,脲类稠化剂是三型脲或四型脲中的至少一种。
所述的添加剂是硼酸盐添加剂和传统的添加剂的配伍组合,并加入超精细固体粉末添加剂。
所述的添加剂为含有下述占润滑剂重量百分比的组分:硼酸盐添加剂3-10%,传统的硫磷添加剂1-5%,固体添加剂5-10%。
本发明选用的硼酸盐添加剂是T361A硼酸盐极压抗磨添加剂;传统添加剂是硫化异丁烯、亚磷酸二正丁酯、硫代磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、丁基三苯基硫代磷酸酯、三苯基硫代磷酸盐、硫化烯烃棉籽油、苯三唑十八胺盐、硫化棉籽油中的一种或两种以上;选用的固体粉末添加剂为胶体石墨、轻质碳酸钙、二硫化钼中的一种或两种。
一种如上所述的重负荷齿轮润滑剂的制备方法,该制备方法是:将按上述基础油配比的基础油打入事先已清洗好的反应釜,加入一定比例的金属皂类和脲类复合稠化剂的基础脂,在加入占润滑剂重量百分比的上述添加剂组合,升温至80-90℃,混合,搅拌,恒温1-2小时,降温至40-50℃,冷却出釜,均质,研磨,包装,成品。
本发明在制备过程中,根据润滑剂的低温泵送性需求情况,还可在40-50℃,加入占润滑剂重量百分比1-5%的稀释剂,搅拌0.5小时,冷却出釜,均质,研磨,包装,成品。
本发明提供的重负荷齿轮润滑剂可用于电力、化工、冶金等行业的滚筒磨煤机、双进双出磨煤机、破碎机、混料机及大型旋转反应炉等设备齿轮的润滑,它具有很高的性价比。该润滑剂具有以下性能特点:
1)具有优良的抗磨极压性能,可承受高负荷,负荷承载能力高达2000mpa(20000kgf/cm2)以上;
2)具有良好的粘附性,可以牢固的附着金属表面,保护金属不致磨损和腐蚀;
3)具有良好的抗氧化性,使用寿命长;
4)具有优异的低温泵送性,在低温的环境中仍能正常工作;
5)防腐防锈性能优异,延长设备使用寿命。
本发明的复合稠化剂结合了复合金属皂优异的极压性能和脲类稠化剂抗磨性好的特点,使重负荷齿轮润滑剂具有良好的极压抗磨基础,从而在产品的极压抗磨剂性能研发工作上,即减少了研发难度和研发成本,又为本发明产品降低成本奠定了基础,确保了该项目产品具有极好的性价比优势。
本发明所述的添加剂组合为重负荷齿轮提供了可靠的三重极压抗磨润滑与防护。
第一重保护是该项目产品使用的本公司自行开发生产的T361硼酸盐极压抗磨添加剂。在高载荷下金属表面产生高温,该添加剂与不是生成化学膜来起润滑作用,而是在摩擦副表面上生成半固体(弹性的)、粘附力很强的、“非牺牲(Nonsacrificial)”的膜。两个滑动表面会产生电荷,胶体的带电离子颗粒(如硼酸盐分散体)朝一个表面或另一个表面移动并沉积。这样就在齿轮表面生成了硼酸盐膜,而滑动又会改善膜对金属的粘附性。一般硼酸盐膜的厚度是传统的极压剂形成极压膜的10-20倍。这种膜能承受冲击载荷。本公司自行开发生产的硼酸盐添加剂具有极高的极压抗磨性能,四球实验最大防卡咬载荷大于190Kg,最大烧结载荷不小于800Kg,为重负荷齿轮的抗载荷和冲击载荷提供可靠的保证。这是形成第一重的保护。
第二重保护是选用了固体润滑剂。固体润滑剂将在摩擦过程中沉淀、吸附在金属表面,形成化学转移膜,保护金属表面,并起到增强抗振动能力。
由于重负荷齿轮高负荷、低速的苛刻工况条件,使得齿轮处于流体润滑、混合润滑和边界润滑状态,滑动条件下,如油膜变薄,齿轮面间的突起部分相互接触,表面产生磨损。磨削的金属粉末再一次引起新的磨损,使摩擦急剧增加,加入固体添加剂减少了金属间的直接接触的频度,从而对摩擦副起到抑制和保护作用。同时,由于固体润滑剂粒子附着或沉积在齿轮表面的较低部位,起到了填平作用,因此减少了相对表面的粗糙度。其结果容易维持油膜,使流体比例增大。此外,固体润滑剂所特有的效果能使齿轮等滑动面的微小金属凸出部分通过变形变成光滑,从而提高齿面的光滑性,同时有可降低润滑剂的温度。因此,为齿轮提供有效的二重保护。
第三重保护是选用了传统硫磷抗磨极压添加剂。当摩擦面接触压力高时,两金属表面的凹凸点互相啮合,产生局部高压、高温,硫磷抗磨极压添加剂将与金属表面发生反应,生成剪切强度低的硫化、磷化金属保护膜,把两摩擦副分开,从而防止齿面的磨损。这是第三重保护;通过硼酸盐极压抗磨添加剂和固体添加剂的配伍使用,为摩擦副提供了全面、有效的三重保护。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍:本发明所述的重负荷齿轮润滑剂,它主要由基础油、稠化剂、添加剂组成。
本发明点之一是提供一种新型溶剂和基础油配比。为解决重负荷齿轮对粘温性能,粘附性及低温泵送性的问题,本发明采用的技术方案为采用高粘度指数、润滑性好的矿物基础油,并采用与其精确配伍的烃类合成油等多组分特种合成油及高效增粘剂。其特点在于它含有下述重量百分比的组分:精制矿物基础油40-80%,烃类合成油5-20%,聚异丁烯5-15%,复酯5-15%,聚甲基丙烯酸酯1-15%。
对于冬季温度较低的环境使用,采用加入稀释剂的方案来解决低温泵送性和粘附性的问题。本发明所采用稀释剂可以是油酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、松节油、棕榈酸甲酯和正溴丙烷中的一种或两种以上的混合物,加入量为润滑剂重量百分比的1-5%。
本发明点之二是提供一种新型的复合稠化剂。国内外的重负荷齿轮润滑剂多采用复合锂皂、复合锂钙皂、复合铝皂、磺酸盐为稠化剂,本发明采用的稠化剂是复合金属皂和脲基复合的稠化剂。其中复合金属皂稠化剂与脲基稠化剂的重量百分比为95∶5至5∶95
本发明采用的复合金属皂可以是复合锂,复合钙或复合锂钙皂,脲类稠化剂可以是三型脲或四型脲。
本发明点之三是提供一种具有无毒、环保、高效的三重极压抗磨保护功能的添加剂组合。本发明的添加剂组合方案是硼酸盐添加剂和传统的添加剂的配伍组合,并加入超精细固体粉末添加剂,为重负荷齿轮提供了可靠的三重极压抗磨润滑与防护。其特点在于:它含有下述占润滑剂重量百分比的组分:硼酸盐添加剂3-10%,传统的硫磷添加剂1-5%,固体添加剂5-10%。
本发明选用的硼酸盐添加剂是公司自行研制生产的T361A硼酸盐极压抗磨添加剂;
本发明选用的传统添加剂可以是硫化异丁烯、亚磷酸二正丁酯、硫代磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、丁基三苯基硫代磷酸酯、三苯基硫代磷酸盐、硫化烯烃棉籽油、苯三唑十八胺盐、硫化棉籽油中的一种或两种以上。
本发明选用的固体粉末添加剂可以为胶体石墨、轻质碳酸钙、二硫化钼中的一种或两种。
该重负荷齿轮润滑剂的制备方法如下:
将按上述基础油配比的基础油打入事先已清洗好的反应釜,加入一定比例的金属皂类和脲类复合稠化剂的基础脂,在加入占润滑剂重量百分比的上述添加剂组合,升温至80-90℃,混合,搅拌,恒温1-2小时,降温至40-50℃,加入占润滑剂重量百分比1-5%的稀释剂(根据需要),搅拌0.5小时,冷却出釜,均质,研磨,包装,成品。
实施例1:
将180Kg150BS基础油和40Kg的PAO16,三种增粘剂组合:47.5Kg 8000分子量的聚异丁烯,28.5Kg复酯,38Kg的聚甲基丙烯酸酯打入事先已清洗好的反应釜,加入120Kg锥入度为230-240的复合锂钙皂和三型脲基复合的基础脂(其中复合锂钙和脲基稠化剂的重量比为94∶6),再加入36Kg的T361A硼酸盐极压抗磨添加剂;6.8Kg的T405,6.8Kg的T202;2.3Kg的二苯胺;14Kg的胶体石墨,9Kg的轻质碳酸钙,混合,搅拌,升温至80-90℃,恒温,搅拌1-2小时,降温至40-50℃,加入占润滑剂重量百分比的2%正溴丙烷,搅拌0.5小时,冷却出釜,均质,研磨,包装,成品。
表1实施例1的检验数据
  测试项目   检测结果   方法
  稠度等级25℃NLGI mm/10   00#   GB/T269
  滴点℃   155   GB/T3498
  腐蚀(T2铜,100℃,24h)   合格   GB/T7326
  四球试验PD kg   100   GB/T3142
  烧结载荷PB kg   620   GB/T3142
实施例2:
将240Kg150BS基础油和80Kg的PAO16,36Kg 12000分子量的聚异丁烯,48Kg复酯,48Kg的聚甲基丙烯酸酯,打入事先已清洗好的反应釜,加入110Kg锥入度为230-240的复合锂钙皂和四型脲基复合的基础脂(其中复合锂钙和脲基稠化剂的重量比为50∶50),再加入58Kg的T361A硼酸盐极压抗磨添加剂,8.5Kg的T402,8.37Kg的T202,2.8Kg的二苯胺,26Kg的胶体石墨,混合,升温至80-90℃,搅拌1-2小时,冷却出釜,均质,研磨,包装,成品。
表2实施例2的检验数据
  测试项目   检测结果   方法
  稠度等级25℃ NLGI mm/10   000#   GB/T269
  滴点℃   150   GB/T3498
  腐蚀(T2铜,100℃,24h)   合格   GB/T7326
  四球试验PD kg   94   GB/T3142
  烧结载荷PB kg   620   GB/T3142

Claims (9)

1、一种重负荷齿轮润滑剂,它主要由基础油、稠化剂、添加剂组成,其特征在于所述的基础油由含有下述重量百分比的组分组成:精制矿物基础油40-80%,烃类合成油5-20%,聚异丁烯5-15%,复酯5-15%,聚甲基丙烯酸酯1-15%。
2、根据权利要求1所述的重负荷齿轮润滑剂,其特征在于润滑剂的组分中还可根据润滑剂的低温泵送性需要,加入有稀释剂,采用的稀释剂是油酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、松节油、棕榈酸甲酯和正溴丙烷中的一种或两种以上的混合物,加入量为润滑剂重量百分比的1-5%。
3、根据权利要求1所述的重负荷齿轮润滑剂,其特征在于所述的稠化剂是复合金属皂和脲基复合的稠化剂,且复合金属皂稠化剂与脲基稠化剂的重量百分比为95∶5至5∶95。
4、根据权利要求3所述的重负荷齿轮润滑剂,其特征在于所述的复合金属皂是复合锂,复合钙或复合锂钙皂中的至少一种,脲类稠化剂是三型脲或四型脲中的至少一种。
5、根据权利要求1所述的重负荷齿轮润滑剂,其特征在于添加剂是硼酸盐添加剂和传统的添加剂的配伍组合,并加入超精细固体粉末添加剂。
6、根据权利要求5所述的重负荷齿轮润滑剂,其特征在于添加剂为含有下述占润滑剂重量百分比的组分:硼酸盐添加剂3-10%,传统的硫磷添加剂1-5%,固体添加剂5-10%。
7、根据权利要求6所述的重负荷齿轮润滑剂,其特征在于本发明选用的硼酸盐添加剂是T361A硼酸盐极压抗磨添加剂;传统添加剂是硫化异丁烯、亚磷酸二正丁酯、硫代磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、丁基三苯基硫代磷酸酯、三苯基硫代磷酸盐、硫化烯烃棉籽油、苯三唑十八胺盐、硫化棉籽油中的一种或两种以上;选用的固体粉末添加剂为胶体石墨、轻质碳酸钙、二硫化钼中的一种或两种。
8、一种如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的重负荷齿轮润滑剂的制备方法,其特征在于该制备方法是:将按上述基础油配比的基础油打入事先已清洗好的反应釜,加入一定比例的金属皂类和脲类复合稠化剂的基础脂,在加入占润滑剂重量百分比的上述添加剂组合,升温至80-90℃,混合,搅拌,恒温1-2小时,降温至40-50℃,冷却出釜,均质,研磨,包装,成品。
9、根据权利要求8所述的重负荷齿轮润滑剂的制备方法,其特征在于在制备过程中,还可加入占润滑剂重量百分比1-5%的稀释剂,搅拌0.5小时,冷却出釜,均质,研磨,包装,成品。
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