CN101760290B

CN101760290B - 纺机齿轮专用节能剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101760290B
Application number: CN 200910227710
Authority: CN
Inventors: 程皓; 王伟民; 康燕
Original assignee: ZHENGZHOU HONGDA SPINNING NEW TECHNOLOGY CONSULTATION Co Ltd
Current assignee: ZHENGZHOU HONGDA SPINNING NEW TECHNOLOGY CONSULTATION Co Ltd
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: CN101760290A

Abstract

本发明涉及一种纺机齿轮专用节能剂及其制备方法。该节能剂含有纳米铜粉、基础油或润滑油、纳米铜粉分散剂、润滑油类抗氧化剂、聚乙烯醇溶液或壳聚糖衍生物溶液；制备方法：取纳米铜粉、纳米铜粉分散剂、聚乙烯醇溶液或壳聚糖衍生物溶液混合后，在38℃～50℃下以4500～6000r/min的转速搅拌分散至少2小时，加入润滑油抗氧化剂进行超声强制分散处理，然后加进基础油或润滑油升温搅拌1～2个小时即可。本发明产品稳定性好，具有优良的抗磨性、抗乳化性、抗氧性、防锈性、降低齿轮啮合运转噪声、延长齿轮使用寿命等性能特点，同时可对齿轮的粗糙金属表面进行修复；在纺机齿轮上的润滑作用周期长，节油、节能效果明显。

Description

纺机齿轮专用节能剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑领域，具体涉及一种纺机齿轮专用节能剂及其制备方法。

背景技术

近半个世纪以来，随着人类生产和消费活动的持续增长，地球大气层中温室气体(CO₂、CH₄、N₂O、O₃等，其中主要为CO₂)的集聚迅猛增加，降低了地球向空间辐射热量的能力，从而进一步加剧了地球大气层原有的温室效应，这些温室气体直接造成了地球表面温度的上升，导致全球气候变暖。这不仅致使气候模式的变化，引起地球生态系统的巨变，还会带来巨大的经济、社会、环境损失。因此，如何促进温室气体减排也成为了国际社会关注的热点问题。

为适应国际国内发展形势，中国也已试行碳排放强度考核制度，探索控制温室气体排放的控制机制，在特定区域或行业内探索性开展碳排放交易。不仅如此，我国还计划将应对气候变化纳入国民经济和社会发展规划，把控制温室气体排放和适应气候变化目标作为各级政府制定中长期发展战略和规划的重要依据。2009年11月25日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议决定：到2020年我国单位GDP碳排放比2005年下降40～45％，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。

纺织工业是我国的传统优势行业，长期以来对我国的经济建设和社会发展做出了突出贡献。进入二十一世纪以来，纺织工业得到了更加迅速的发展，但同时一些问题也逐渐凸显出来，如自然资源的不足、能源供应的紧缺、对生态环境的污染等，制约着纺织工业的发展速度和规模。国家“十一五”发展纲要和纺织工业“十一五”规划纲要，都对纺织工业节能减排提出了严格的要求，制定了具体指标。在纺机设备中，齿轮的滚动需要大量的润滑剂，而这类普通的润滑剂需要频繁的添加，且耗油量较多，例如：一台A201D型精梳机有快速油眼158个，慢速油眼66个，共计224个。主要分布区域在：机前快速41处，慢速45处；机后快速74处，慢速14处；小车头11处，慢速7处；大车头快速32处。传统的A201系列精梳机的加油人员跟运转早、中、夜班24小时加油。长期以来，由于加油工作劳动强度大，时常有一些责任心不强的人员，有漏加和多加现象存在，漏加造成设备磨损加速和/或坏车事故，多加造成设备油污和半成品油污，影响产品质量。

常规纺机这些润滑油的传统改进方法是向润滑油中加入具有不同功能的各种有机、无机化台物对润滑油进行改性，以改善润滑介质的理化性能，提高润滑油(脂)膜的承载能力和降低摩擦系数。但同时也带来了部分副作用，如部分化合物在摩擦过程中可能产生有害成分，特别是当油温较高时，可能对有色金属的轴承材料起腐蚀作用，有些油溶性有机添加剂易分解消耗，需不断补充。此外，现有的这些添加剂的生产合成工艺复杂，还有些会产生难以治理的化学污染，使其发展应用受到一定的限制。

纳米材料由于其特殊的物理和化学性质而受到了广泛关注，并在诸多领域得到了初步应用。在摩擦学领域，人们已发现，多种纳米金属微粒作为添加剂均能有效地改善油品的减摩、抗磨和极压性能。然而值得注意的是，在润滑油存储和使用过程中，具有高化学活性和表面活性的纳米金属微粒添加剂难以长期保持化学物理稳定性，且在使用时多有不便。中国专利申请文献CN 101100624A公开一种润滑油的添加剂；CN 101307267A公开了一种金属纳米润滑油；但上述润滑材料均不是针对纺机齿轮工况环境而设计的，难以满足纺机齿轮的润滑及节能之要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种节能效果显著，损耗低，物理化学性质稳定的具有齿轮磨损自修复功能的对环境友好的纺机齿轮专用节能剂，并给出了制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种纺机齿轮专用节能剂，以重量份计，含有纳米级纳米铜粉体0.1～1.5份、Caltex Cepheus 68基础油900～1000份、纳米铜粉体分散剂0.5～1.5份、润滑油类抗氧化剂10～50份、聚乙烯醇溶液20～100份。

上述纺机齿轮专用节能剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)以重量份计，取纳米级纳米铜粉0.1～1.5份、纳米铜粉体分散剂0.5～1.5份和20～100份10％的聚乙烯醇水溶剂加入搅拌机，调节温度为38℃～50℃，以4500～6000r/min的转速搅拌分散至少2小时；所述纳米铜粉分散剂为丁二酰亚胺、丁二酸酯、无灰磷酸酯、苄胺中的至少一种；

(2)然后泵入超声波发生器里，加入辅助添加剂10～50份进行强制分散处理，然后将上述处理过的各原料加入900～1000份Caltex Cepheus 68基础油中，升温至75～85℃，搅拌1～2个小时即可，所述辅助添加剂为胺的四聚氧丙撑衍生物、长链伯烷基二硫代磷酸锌中的至少一种。

上述聚乙烯醇溶液为聚乙烯醇17-88(即表聚合度为1700，醇解度为88％)重量百分含量为10％的水溶液(25℃下相对于水的密度为1.02)。

以下述方法制备的壳聚糖衍生物溶液替代以上所述聚乙烯醇溶液：取壳聚糖1.5kg溶入50～100L 1％的醋酸溶液中，并加丙烯酸丁酯0.5kg，再加入50～100L乙醇后升温至70～90℃放置2～3小时即成。

上述润滑油抗氧化剂为胺的四聚氧丙撑衍生物、长链伯烷基二硫代磷酸锌、硫磷丁辛基锌盐、硫磷双辛基碱性锌盐、2，6-二叔丁基对甲酚、吩噻嗪中的至少一种。在石油制品和润滑油中还常用受阻酚、芳胺、氢过氧化物分解剂(ZDDP、AZ等)和某些金属离子减活剂(三氮唑、2-巯基苯并噻唑等)作为有效的抗氧剂。节能和环保的发展趋势要求润滑油具有更好的耐高温氧化性能的吩噻嗪衍生物是近年来研究较多的高温抗氧剂。

上述纳米铜粉分散剂为丁二酰亚胺、丁二酸酯、无灰磷酸酯、苄胺中的至少一种。

上述基础油或润滑油为Caltex Cepheus 68基础油、SF/CD发动机油、GL-5齿轮油、极压锂基润滑脂中的至少一种。

上述纳米铜粉的粒度分布范围为10～80nm。

上述纳米铜粉分散剂的粒度分布范围为50～100nm。

本发明具有积极有益的效果：

1.具有优良的抗磨性、抗乳化性、抗氧性、防锈性、降低齿轮啮合运转噪声、延长齿轮使用寿命等性能特点，同时可对齿轮的粗糙金属表面进行修复。吸附有分散剂分子的纳米铜粒子在摩擦副表面起到了类似“轴承”的作用”，随着载荷加大，摩擦表面局部温度高，纳米铜颗粒极有可能处于熔化或半熔化状态，在表面形成一层韧性、抗弯强度均大大超出一般的薄膜的纳米铜薄膜，由于沉积的铜纳米颗粒粒径小、熔点低、延展性好，并且Cu和Fe的原子半径非常接近，共价半径相同，因此在摩擦接触区产生的高温高压下与基体柑互扩散融台形成共晶微球熔融铺展，使纳米薄膜与金属基体有机结合在一起，从而使保护层不易剥落而避免严重磨粒磨损。此外，这层纳米薄膜层还填充表面凹处和微裂纹，起到对磨损表面的修复作用而且南于铜具有面心立方结构，存在较多的滑移面，临界剪切应力比较小，所以这些沉积物在摩擦剪切作用下形成具有减摩抗磨性能的膜，从而降低摩擦磨损。在降低摩擦和消除磨损的同时，由此带来的摩擦性内耗亦获得有效控制，与普通润滑剂相比，在纺机齿轮上应用本发明产品节油、节能效果明显(节电率平均达8％)。

2.本发明纳米润滑剂高、低温性能稳定，适合不同环境使用。

3.本发明纳米润滑剂润滑作用的周期长，比同种润滑油更省油，省时。

4.本发明制备工艺简单，生产制造成本低。

附图说明

图1为本发明纺机齿轮专用节能剂和普通润滑油使用前后的电流变化趋势图。

具体实施方式

实施例1一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉(粒度10～80nm，市场上可大量购得)0.8kg、Caltex Cepheus 68基础油950kg、丁二酰亚胺1kg、长链伯烷基二硫代磷酸锌(T203，南京明亮油品添加剂有限责任公司生产)30kg、10％聚乙烯醇17-88(聚合度1700，醇解度88％)溶液60kg。

上述纺机齿轮专用节能剂的制备方法：取纳米铜粉0.8kg、丁二酰亚胺(粒度50～100nm)1kg和聚乙烯醇溶液(10％，聚合度1700，醇解度88％)60kg加入搅拌机，调节温度为40℃，以5000r/min的转速搅拌分散2h，然后泵入超声波发生器，加入长链伯烷基二硫代磷酸锌30kg进行强制分散处理。然后将处理过的材料加入到950kg Caltex Cepheus 68基础油中，升温80℃溶解调成溶液，放入调和罐，开动搅拌1～2个小时即可。此时，形成以纳米铜为分散相，以润滑油为分散介质的胶体分散系统。由于纳米铜粒子布朗运动，该系统具有较好的动力学稳定性。

实施例2一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉1.2kg、Caltex Cepheus68基础油900kg、丁二酸酯1kg、胺的四聚氧丙撑衍生物(T1001，南京联润石化有限生产)35kg、壳聚糖衍生物溶液50kg。

上述纺机齿轮专用节能剂的制备方法：取纳米铜粉1.2kg、丁二酸酯1.1kg和壳聚糖衍生物溶液50kg加入搅拌机，调节温度为45℃，以5800r/min的转速搅拌分散2h，然后泵入超声波发生器，加入四聚氧丙撑衍生物35kg进行强制分散处理。然后将处理过的材料加入到900kg Caltex Cepheus 68基础油中，升温85℃溶解调成溶液，放入调和罐，开动搅拌1～2个小时即可。

上述壳聚糖衍生物溶液制备方法如下：取壳聚糖1.5kg溶入75L 1％的醋酸溶液中，并加丙烯酸丁酯0.5kg，再加入80L乙醇后升温至80℃放置2～3小时即成。

实施例3一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.1kg、Caltex Cepheus68基础油900kg、丁二酰亚胺0.5kg、长链伯烷基二硫代磷酸锌20kg、10％聚乙烯醇17-88溶液20kg。制备方法基本同实施例1。

实施例4一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉1.5kg、Caltex Cepheus68基础油1000kg、丁二酰亚胺1.5kg、长链伯烷基二硫代磷酸锌50kg、10％聚乙烯醇17-88溶液100kg。制备方法基本同实施例1。

实施例5一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.2kg、Caltex Cepheus68基础油910kg、丁二酸酯0.5kg、四聚氧丙撑衍生物10kg、壳聚糖衍生物溶液20kg。制备方法基本同实施例2。

实施例6一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉1.4kg、Caltex Cepheus68基础油990kg、丁二酸酯1.4kg、四聚氧丙撑衍生物50kg、壳聚糖衍生物溶液90kg。制备方法基本同实施例2。

实施例7一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.8kg、Caltex Cepheus68基础油960kg、无灰磷酸酯0.5kg、四聚氧丙撑衍生物25kg、10％聚乙烯醇17-88溶液40kg。制备方法基本同实施例1。

实施例8一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉1.4kg、Caltex Cepheus68基础油970kg、苄胺1.3kg、四聚氧丙撑衍生物50kg、壳聚糖衍生物溶液90kg。制备方法基本同实施例2。

实施例9一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉1.5kg、Caltex Cepheus68基础油930kg、丁二酰亚胺0.5kg、苄胺0.7kg、长链伯烷基二硫代磷酸锌50kg、10％聚乙烯醇17-88溶液80kg。制备方法基本同实施例1。

实施例10一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.5kg、CaltexCepheus 68基础油940kg、丁二酰亚胺0.3kg、丁二酸酯0.4kg、长链伯烷基二硫代磷酸锌10kg、四聚氧丙撑衍生物16kg、10％聚乙烯醇17-88溶液80kg。制备方法基本同实施例1。

实施例11一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.5kg、CaltexCepheus 68基础油980kg、苄胺0.8kg、四聚氧丙撑衍生物46kg、壳聚糖衍生物溶液75kg。制备方法基本同实施例2。

实施例12一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.6kg、CaltexCepheus 68基础油960kg、无灰磷酸酯0.9kg、长链伯烷基二硫代磷酸锌35kg、10％聚乙烯醇17-88溶液85kg。制备方法基本同实施例1。

实施例13一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.8kg、CaltexCepheus 68基础油920kg、苄胺1.2kg、硫磷双辛基碱性锌盐30kg、10％聚乙烯醇17-88溶液65kg。制备方法基本同实施例1。

实施例14一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉(10～50nm)0.7kg、GL-5齿轮油930kg、丁二酸酯0.9kg、3，7-二(1，1，3，3-四甲基-丁基)-吩噻嗪49kg、壳聚糖衍生物溶液78kg。制备方法基本同实施例2。

实施例15一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.6kg、极压锂基润滑脂910kg、无灰磷酸酯0.7kg、长链伯烷基二硫代磷酸锌10kg、2，6-二叔丁基对甲酚20kg、10％聚乙烯醇17-88溶液85kg。制备方法基本同实施例1。

实施例16一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.8kg、SF/CD发动机油930kg、苄胺0.8kg、硫磷丁辛基锌盐50kg、壳聚糖衍生物溶液85kg。制备方法基本同实施例2。

实施例17一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉0.3kg、CaltexCepheus 68基础油990kg、苄胺0.6kg、吩噻嗪25kg、10％聚乙烯醇17-88溶液20kg。制备方法基本同实施例1。

实施例18一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉1.1kg、GL-5齿轮油960kg、苄胺0.3kg、无灰磷酸酯0.6kg、四聚氧丙撑衍生物30kg、2，6-二叔丁基对甲酚25kg、壳聚糖衍生物溶液90kg。制备方法基本同实施例2。

实施例19一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉1.3kg、极压锂基润滑脂940kg、苄胺1.3kg、硫磷双辛基碱性锌盐56kg、壳聚糖衍生物溶液98kg。制备方法基本同实施例2。

实施例20一种纺机齿轮专用节能剂，含有纳米铜粉(20～60nm)1.0kg、Caltex Cepheus 68基础油88kg、无灰磷酸酯1.4kg、长链伯烷基二硫代磷酸锌40kg、吩噻嗪20kg、10％聚乙烯醇17-88溶液100kg。制备方法基本同实施例1。

实施例21加入节能剂的齿轮摩擦系数变化试验

为了验证纺机齿轮专用节能剂的性能，将普通的齿轮油和按实施例1制备的节能剂进行摩擦系数对比测定，试验采用pin-on-plate试验平台，采用的是半流体齿轮润滑剂，试验发现加入节能剂的摩擦系数比半流体齿轮润滑剂平均下降20％，而且长时间试验性能稳定。以其它实施例的纺机齿轮专用节能剂进行上述试验，均得到与此相类似的试验结果。这表明本节能剂的具有良好的减摩效果。

实施例22纺机齿轮专用节能剂的节电试验

为了进一步验证节能剂在工厂中的实际使用效果，选择一台A201D型精梳机做实验，在精梳机的总进线处我们接入PMC-5600电力监测电表，先将这台精梳机加入普通精梳机用润滑油，细纱机正常运行三个小时，监测电流波形，记录电流数据(I_a)，然后换掉普通润滑油，擦拭干净，注入实施例2所述的节能剂，同等试验条件精梳机正常运行三个小时，记录电流数据(I_b)，把加入节能剂前和加入后的电流进行对比表明，该节能剂可以使得精梳机的摩擦和磨损减小，直观地反应在负载电流(I_b)上，出现下降。通过基线比较，可以看出试验添加前后，电流下降【(I_a-I_b)/I_a】8％。以本台设备为例，每天节约电能4.2度，年节约电能1512度电，结果参见图1。用其它实施例的纺机齿轮专用节能剂进行上述试验，均得到与此相类似的试验结果。

Claims

1.一种纺机齿轮专用节能剂，其特征在于，以重量份计，它含有纳米铜粉0.1～1.5份、基础油或润滑油900～1000份、纳米铜粉分散剂0.5～1.5份、润滑油抗氧化剂10～50份、壳聚糖衍生物溶液20～100份，所述壳聚糖衍生物溶液的制备方法为：取壳聚糖1.5kg溶入50～100L 1％的醋酸溶液中，并加丙烯酸丁酯0.5kg，再加入50～100L乙醇后升温至70～90℃放置2～3小时即成。

2.根据权利要求1所述的纺机齿轮专用节能剂，其特征在于，所述润滑油抗氧化剂为胺的四聚氧丙撑衍生物、长链伯烷基二硫代磷酸锌、硫磷丁辛基锌盐、硫磷双辛基碱性锌盐、2，6-二叔丁基对甲酚、吩噻嗪中的至少一种。

3.根据权利要1所述的纺机齿轮专用节能剂，其特征在于，所述纳米铜粉分散剂为丁二酰亚胺、丁二酸酯、无灰磷酸酯、苄胺中的至少一种；所述基础油或润滑油为Caltex Cepheus 68基础油、SF/CD发动机油、GL-5齿轮油、极压锂基润滑脂中的至少一种。

4.根据权利要求5所述的纺机齿轮专用节能剂，其特征在于，所述纳米铜粉的粒度分布范围为10～80nm；所述纳米铜粉分散剂的粒度分布范围为50～100nm。

5.权利要求1所述的纺机齿轮专用节能剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以重量份计，取纳米铜粉0.1～1.5份、纳米铜粉分散剂0.5～1.5份和20～100份壳聚糖衍生物溶液加入搅拌机，调节温度为38℃～50℃，以4500～6000r/min的转速搅拌分散至少2小时；所述壳聚糖衍生物溶液的制备方法为：取壳聚糖1.5kg溶入50～100L 1％的醋酸溶液中，并加丙烯酸丁酯0.5kg，再加入50～100L乙醇后升温至70～90℃放置2～3小时即成；

(2)然后置入超声波发生装置，加入润滑油抗氧化剂10～50份进行强制分散处理，然后将上述处理过的各原料加入900～1000份基础油或润滑油中，升温至75～85℃，搅拌1～2个小时即可。

6.根据权利要求5所述的纺机齿轮专用节能剂的制备方法，其特征在于，所述基础油或润滑油为Caltex Cepheus 68基础油、SF/CD发动机油、GL-5齿轮油、极压锂基润滑脂中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的纺机齿轮专用节能剂的制备方法，其特征在于，所述润滑油类抗氧化剂为胺的四聚氧丙撑衍生物、长链伯烷基二硫代磷酸锌、硫磷丁辛基锌盐、硫磷双辛基碱性锌盐、2，6-二叔丁基对甲酚、吩噻嗪中的至少一种；所述纳米铜粉分散剂为丁二酰亚胺、丁二酸酯、无灰磷酸酯、苄胺中的至少一种。