CN101831345B - 密封油脂、其制备方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密封油脂，其特征在于：按重量百分比包括，基础油20％～30％，纤维8％～14％，增粘剂12％～20％，稳定剂10％～18％，粉状填料余量。本发明与其它同类产品相比，具有以下突出优点：(1)低温性能优异：盾尾密封油脂能在零下二十度左右的我国东北地区使用，不变硬不结块，保持优异的泵送性。(2)密封性能强：在常温下可承受0.80MPa的压力不漏脂不漏水，表现出优秀的抗水性及抗水冲性。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种用于密封的密封油脂、其制备方法及用途。
背景技术
盾构是一种修建隧道时的施工机具，它能起到开挖地层及拼装衬砌时的支护作用。随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于软土层的地铁、隧道、市政管道等工程领域。目前，在地下工程日益增多的城市建设中，盾构施工法已经成为一种普遍采用的施工方法。为适应不同工程的需要，盾构机的形式也越来越多，目前，已生产了断面为圆形、矩形、双圆、三圆、球形盾构、子母盾构等，尺寸也从直径200mm到18m。21世纪我国城市地下空间有着开发利用的广阔市场，在2000年～2009年10年间，我国有20余座城市建设地铁，至少建250km。而2010年，南京、大连、石家庄以及长春等城市将开展地铁施工，总施工里程为330公里左右。采用盾构掘进机施工将是必然的选择。
盾尾由盾构外壳钢板延伸构成，起着掩护隧道衬砌拼装工作的作用，在盾尾末端设置有盾尾密封装置。盾尾密封脂则是为了防止地下水、土以及注浆材料从盾尾与衬砌间隙内进入盾构而使用的一种密封材料。随着高新技术的发展，盾构机的控制技术科技含量越来越高，如遥控控制技术等普遍应用于盾构机中，使得盾构机的操作、地表沉降的控制更趋简易，隧道的施工质量也越来越好。这些先进设备的工作效率能如此之高，还得益于在工作中的润滑密封油脂的绝对作用。它们可以使盾构的掘进速度大大增加，又可以使盾构的使用寿命大大延长。由于盾构推进时位置的千变万化，盾尾密封装置极易损坏，这就要求密封油脂具有以下诸多特点：极好的工作稳定性，较好的金属粘附性，耐水及抗水压性，优异的泵送性、耐腐蚀性，从而能够有效防止水土以及注浆材料的渗入，现有技术中使用的密封油脂，难以达到上述要求。尤其是在低温环境下，其泵送性对密封油脂的使用具有决定性的影响。现有技术中使用的密封油脂，在低温时的泵送性欠佳，影响了密封油脂的使用，尤其是影响了密封油脂在密封盾尾时的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种适于低温使用的密封油脂。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种密封油脂，其特征在于：按重量百分比包括，基础油20％～30％，纤维8％～14％，增粘剂12％～20％，稳定剂10％～18％，粉状填料余量。
优选地是：按重量百分比包括，基础油22％～25％，纤维10％～12％，增粘剂14％～17％，稳定剂12％～15％，粉料余量。
优选地是：所述基础油选自矿物油或合成油中的一种或几种的混合物。
可用的矿物油选自环烷基基础油。
按赛氏通用秒粘度分级，可用的环烷基基础油包括但不限于150DN、200DN、300DN、500DN、750DN、900DN。
优选地是所述合成油选自烷基苯、烷基萘、酯类合成油、聚丁烯油或者聚α-烯烃合成油中的一种或多种的混合物。
所述烷基苯又名十二烷基苯。
可用的烷基萘包括但不限于烷基萘5、烷基萘12。
可用的酯类合成油包括但不限于，葵二酸二辛酯、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、三羟甲基丙烷酯和油酸酯。
聚α-烯烃合成油在API-1509基础油分类中属于IV类。
优选地是：所述纤维选自植物纤维或无机纤维中的一种或多种的混合物。
可用的植物纤维如种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维和竹纤维。优选韧皮纤维和竹纤维。更优选采用木质纤维。
可用的无机纤维如涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氨纶。
可用的无机纤维如玻璃纤维、金属纤维、陶瓷纤维和碳纤维。
以上可用的纤维，其长度范围为0.5毫米～5毫米。
优选地是：所述的增粘剂选自丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、苯乙烯丙烯酸酯共聚物树脂、三元共聚高弹性树脂、聚丁烯树脂、不饱和聚酯树脂、硅树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、糠醛树脂中的一种或多种的混合物。
可用的丙烯酸树脂包括但不限于，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸苯甲酯。
可用的环氧树脂包括但不限于，双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，酚醛环氧树脂，丙烯酸环氧树脂，聚丁二烯环氧树脂。
可用的三元共聚高弹性树脂包括但不限于，SBS树脂，ABS树脂。
可用的不饱和聚酯树脂包括但不限于，二甲苯型不饱和聚酯树脂，间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂，双酚A型不饱和聚酯树脂，乙烯基酯型不饱和聚酯树脂，对苯二甲酸型不饱和聚酯树脂。
可用的硅树脂包括但不限于，牌号为W30-11(1053)，W30-12(1152)，W30-14(955)，W31-11(948)，W33-11(940)，W33-12(941)，W33-15(1153)，W35-11(947S)，1151，956，1054。
优选地是：所述稳定剂选自润滑脂。
所述稳定剂选自单皂基润滑脂、混合皂基润滑脂、复合皂基润滑脂、非皂基润滑脂和烃基润滑脂中的一种或几种的混合物。
可用的单皂基润滑脂包括但不限于钙基润滑脂、钠基润滑脂、铝基润滑脂、铅基润滑脂、钡基润滑脂、锂基润滑脂。它们既可以单独使用，也可以混合使用。
可用的复合皂基润滑脂包括但不限于钙-钠基润滑脂、钙铝基润滑脂、钡铅基润滑脂。它们既可以单独使用，也可以混合使用。
非皂基润滑脂包括但不限于膨润土润滑脂、硅胶润滑脂或者酰胺钠润滑脂中的一种或多种混合物。
可用的烃基润滑脂如酰胺润滑脂、脲基润滑脂。
优选地是粉状填料粒径为38微米～450微米
更优选地是，所述的粉状填料选自氧化锌、氧化钛、氧化镁、碳酸钡、硫酸钡、碳酸锌或者硫酸锌中的一种或多种的混合物。
本发明的另一个目的是提供前述密封油脂的制备方法：首先将基础油、增粘剂和稳定剂混合后加热升温至50℃～100℃，搅拌使其混合均匀，再加入纤维，保温搅拌40min～60min，再加入粉状填料在50℃～100℃下搅拌90min～180min。
本发明的另一个目的是提供前述密封油脂在盾构机盾尾密封领域的用途。特别是在盾构掘进机钢丝刷型盾尾密封中的应用。
本发明中的密封油脂为灰色纤维状膏体，性能稳定，不结块不发硬不析油，在低温下仍能保持优异的泵送性和粘附性，能满足低温地区使用，在盾构推进过程中能有效防止水土及注浆材料的渗入，保障了施工安全，提高了生产效率。
本发明产品的适用范围是，在常温至零下二十度左右、尤其在低温下使用，适用于盾构法中盾构掘进机钢丝刷型盾尾的密封。本发明的优点是：本产品是粘性带纤维的膏状物，无毒、无气味、不污染环境：性能稳定，低温下不变硬、不结块、不析油，低温泵送性优良，耐水压，密封性好，在盾构推进过程中具有防止土层中的泥土、注浆材料以及地下水等的渗入，可保证盾构的正常掘进。
本发明克服了现有技术中同类产品性能不稳定，尤其在低温易结块发硬致使泵送性变差等问题。由于采用了性能优异的基础油，在低温下仍能保持良好的流动性；在产品中采用了增粘剂，使得本发明产品耐水性强，密封性能好，工作效率高。
本发明与其它同类产品相比，具有以下突出优点：
(1)低温性能优异：盾尾密封油脂能在零下二十度左右的我国东北地区使用，不变硬不结块，保持优异的泵送性。
(2)密封性能强：在常温下可承受0.80MPa的压力不漏脂不漏水，表现出优秀的抗水性及抗水冲性。
具体实施方式：
实施例1：
按重量百分比的配比为：油酸酯23.5％、膨润土润滑脂13％，硅树脂7％，聚丁烯8％，竹纤维11.5％，竹纤维长度为0.5毫米～1毫米；氧化锌20％，氧化钛17％；氧化锌与氧化钛粒径范围100微米～150微米。
制备方法为：首先将油酸酯、膨润土润滑脂、硅树脂及聚丁烯计量投入搅拌机内混合，升温至55℃充分搅拌使其混合均匀，加入竹纤维，保温搅拌40～60min后再加入氧化锌和氧化钛，保温搅拌90min即可。
实施例2：
按重量百分比的配比为：十二烷基苯24.8％，钠基润滑脂12.0％，三聚氰胺树脂15.0％，玻璃纤维10.2％，玻璃纤维长度为2毫米～3毫米，硫酸锌38.0％硫酸锌粒径范围300微米～400微米。
制备方法为：将十二烷基苯、钠基润滑脂、三聚氰胺树脂计量投入搅拌机内混合，加热至70℃并搅拌使其混合均匀，加入玻璃纤维，保温搅拌后50分钟加入硫酸锌，保温搅拌120分钟后即可得密封油脂。
本发明实例所得密封油脂粘附性显著增强，并具有较强的密封性及抗水压性，尤其在低温下仍保持较好的泵送性。
实施例3：
按重量百分比配比为：环烷基油N50 24.2％，硅胶润滑脂14.8％，苯乙烯丙烯酸酯共聚物树脂16.0％，韧皮纤维11.0％，韧皮纤维长度为4毫米～5毫米碳酸钡34％，硫酸钡粒径范围50微米～100微米。
将环烷基油N50、硅胶润滑脂、苯乙烯丙烯酸酯共聚物树脂计量加入搅拌机内混合，升温至95℃并充分搅拌使其混合均匀，加入韧皮纤维，保温搅拌50分钟后加入碳酸钡，保温搅拌170分钟后即可得所述密封油脂。
本发明实施例1-3产品质量检测指标如下：
| 序号 | 项目 | 指标 |
| 1 | 外观 | 灰色纤维状半固体 |
| 2 | 锥入度(25℃)，0.1mm | 230～260 |
| 3 | 密度(25℃)，g/cm3 | 1.2±0.2 |
| 4 | 密封性0.8MPa | 不漏脂不漏水 |
| 5 | 腐蚀(45#钢，100℃，3h) | 未变黑或绿 |
| 6 | 可泵送性/(g/min)(压力0.8MPa、温度为-20℃) | 18～30 |
实施例4：
按重量百分比配比：十二烷基苯10％；环烷基油N50 12.3％；酰胺钠润滑脂8％；钠基润滑脂6.0％；双酚A型环氧树脂15.3％；竹纤维10.8％，竹纤维长度为2毫米～3毫米；氧化镁25％、硫酸锌12.6％，氧化镁与硫酸锌粒径范围100微米～150微米。
将十二烷基苯及环烷基油N50，酰胺钠润滑脂及钠基润滑脂、环氧树脂计量后加入搅拌机内混合，升温至85℃并充分搅拌使其混合均匀，加入竹纤维，保温58分钟后加入氧化镁和硫酸锌，保温搅拌150分钟后即可得所述密封油脂。
实施例5～13各组分按照重量百分比配比如下：
| 实施例 | 基础油 | 纤维 | 增粘剂 | 稳定剂 | 粉状填料 |
| 5 | 20.5％ | 8％ | 12％ | 10％ | 49.5％ |
| 6 | 30％ | 14％ | 20％ | 18％ | 18％ |
| 7 | 2266％ | 12％ | 16％ | 15％ | 31％ |
| 8 | 29％ | 9％ | 13％ | 11％ | 38％ |
| 9 | 21％ | 13％ | 15％ | 16％ | 35％ |
| 10 | 23％ | 14％ | 12％ | 12％ | 39％ |
| 11 | 25％ | 10％ | 18％ | 13％ | 34％ |
| 12 | 2277％ | 9％ | 12％ | 17％ | 35％ |
| 13 | 22％ | 11％ | 12％ | 10％ | 45％ |
实施例5～13组分名称如下：
| 实施例 | 基础油 | 纤维 | 增粘剂 | 稳定剂 | 粉状填料 |
| 5 | 150DN | 腈纶 | 甲基丙烯酸甲酯 | 钙基润滑脂 | 氧化镁 |
| 6 | 聚丁烯 | 玻璃纤维 | 双酚A型环氧树脂 | 钡铅基润滑脂 | 氧化钛 |
| 7 | 己二酸二辛酯 | 木质纤维 | ABS树脂 | 膨润土润滑脂 | 碳酸钡 |
| 8 | 14％200DN；15％十二烷基苯 | 5％玻璃纤维；4％木质纤维 | W30-11(1053) | 锂基润滑脂 | 硫酸钡 |
| 9 | 8％十二烷基苯； | 5％木质纤 | 8％丙烯酸环氧树脂； | 铝基润滑脂 | 硫酸锌 |
| 13％邻苯二甲酸二丁酯 | 维；8％锦纶 | 7％糠醛树脂 | |||
| 10 | 5％聚丁烯；18％烷基萘5 | 5％玻璃纤维；9％陶瓷纤维 | 6％三聚氰胺树脂；6％甲基丙烯酸辛酯 | 硅胶润滑脂 | 碳酸锌 |
| 11 | 10％聚α-烯烃；15％500DN | 竹纤维； | 10％ABS树脂；8％聚丁二烯环氧树脂 | 聚脲基润滑脂 | 14％氧化钛；20％硫酸钡 |
| 12 | 12％葵二酸二辛酯；15％烷基萘12 | 3％氨纶；6％叶纤维 | 5％二甲苯型不饱和聚酯树脂；7％W31-11(1053) | 10％钠基润滑脂；7％硅胶润滑脂 | 10％碳酸钡；25％硫酸锌 |
| 13 | 9％十二烷基苯；13％烷基萘12 | 5％涤纶纤维；6％木质纤维 | 4％ABS树脂；W33-15(1153) | 5％膨润土润滑脂；5％酰胺钠润滑脂 | 20％碳酸锌；25％氧化钛 |
其中，实施例5-10的纤维，平均长度为0.5毫米～1毫米；实施例11-13的纤维，平均长度为2毫米～5毫米。
实施例5-7的粉状填料，粒径范围38微米～80微米；实施例8-10的粉状填料，粒径范围200微米～300微米；实施例11-13的粉状填料，粒径范围350微米～400微米。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
Claims (7)
1.密封油脂，其特征在于：按重量百分比包括，基础油20%～30%，纤维8%～14%，增粘剂12%～20%，稳定剂10%～18%，粉状填料余量；所述基础油选自烷基苯、烷基萘、酯类合成油、聚丁烯油或者聚α-烯烃合成油中的一种或多种的混合物；所述稳定剂选自单皂基润滑脂、混合皂基润滑脂、复合皂基润滑脂中的一种或几种的混合物；其制备方法为：首先将基础油、增粘剂和稳定剂混合后加热升温至50℃～100℃，搅拌使其混合均匀，再加入纤维，保温搅拌40min～60min，再加入粉状填料在50℃～100℃下搅拌90min～180min。
2.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于：按重量百分比包括，基础油22%～25%，纤维10%～12%，增粘剂14%～17%，稳定剂12%～15%，粉状填料余量。
3.根据权利要求1或2所述的密封油脂，其特征在于：所述纤维选自植物纤维、合成纤维或无机纤维中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的密封油脂，其特征在于：所述的增粘剂选自丙烯酸树脂、环氧树脂、氯乙烯树脂、苯乙烯丙烯酸酯共聚物树脂、三元共聚高弹性树脂、聚丁烯、聚酯树脂、硅树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、糠醛树脂中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的密封油脂，其特征在于：所述的粉状填料粒径为38微米～450微米。
6.根据权利要求5所述的密封油脂，其特征在于：所述粉状填料选自氧化锌、氧化钛、氧化镁、碳酸钡、硫酸钡、碳酸锌或者硫酸锌中的一种或多种的混合物。
7.权利1至6任一权利要求所述的密封油脂的用途，其特征在于：用于密封盾构的盾尾。
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