CN102433195B - 用于开式齿轮的润滑脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于开式齿轮滑脂的组合物，采用以重量百分计包括以下组分：金属皂润滑脂：15～25％，植物油：40～50％，酯类油：15～25％，聚异丁烯：10～20％；以上述基础油与稠化剂总量为100％计算，加入以下添加剂：二烷基二硫代胺基甲酸酯：2～5％，硼酸酯：0～4％，硼酸盐：3～8％，二烷基二硫代磷酸酯：1～3％，硫化脂肪：3～10％，石墨：3～10％，二硫化钼：2～8％，抗氧剂：0.5～1％，防腐剂：0～2％。本发明的润滑脂具有下述优点：由于选用了合适的原料配比，使得该润滑脂具有优良的极压抗磨性能、防护性能、粘附性能，由于选用了可生物降解原料，润滑脂具有较优良的环境友好性。
Description
技术领域
本发明涉及到一种由基础油、稠化剂和添加剂组成的具有优良极压抗磨性、环境友好性、优良粘附性能的用于开式齿轮的润滑脂组合物。
背景技术
随着制造技术及管理水平的提高和对单机生产效率水平的高要求，工矿设备有向大型化、高自动化发展的均势，水泥厂的回转窑、冶金行业或矿山的球磨机、冶金行业烧结厂的混料机、球团厂的回转窑、电铲等工程机械的回转机构及风电设备的偏航、变桨系统中的开齿轮对润滑脂的性能要求越来越高。
开式齿轮传动是指全部或部分暴露在空间的齿轮传动，由于开式齿轮结构简单、通风散热性好，适用于载荷很大、可以长期使用于恶劣工况条件下，所以在部分重载设备的机械传动中，都用到了开式齿轮传动。
开式齿轮设计、制造以及应用单位的使用习惯的不同，使开式齿轮润滑的供油方式有较大的差别，这对润滑剂的应用产生了较大的影响。常见的供油方式有人工涂抹润滑、浸油润滑和自动喷射润滑。开式齿轮要求润滑脂要有优良的极压抗磨性能、粘附性能、高低温性能、防护性能。
在我国应用开式齿轮的行业当中，润滑剂的应用各不相同，有的用普通齿轮油润滑开式齿轮、有的用开式齿轮润滑脂润滑开式齿轮，有的仍然在用溶剂沥青型产品及废润滑油润滑。通用齿轮油及废润滑油不能完全满足设备润滑要求，不适合在大型开式齿轮上应用，溶剂型产品应用范围较广，沥青中加入可挥发性溶剂，为沥青赋予较好的流动性能和可喷射性能，最早为含氯溶剂，后又发展为不含氯溶剂，由于这种产品粘附性能优良，加入添加剂后，使产品有了较好的极压抗磨性能、防锈性能，很好地解决了开式齿轮的润滑。但是，沥青本身的流动性非常差，供油量随气温的变化波动较大，由于供油间隔较长而供油喷嘴当中的溶剂挥发后或在冬天时，特别容易堵塞润滑管线，为设备润滑的安全性带来隐患，给生产经营带来不便。同时，沥青主要含重油、胶质和沥青质，还含有可挥发性溶剂，对人体、对环境都有危害，所以，在西方国家，沥青型产品一般已停止使用，而开式齿轮润滑脂具有独特的流变性及粘附性，加入添加剂后会附于润滑脂优良的防锈剂、极夺抗磨性，因此，开式齿轮润滑脂的应用会越来越广泛。
由于开式齿轮是半开放或全开放的，用过的润滑剂难免会进入环境当中，特别是电铲、风电设备，都为野外操作，对环境的污染风险会更大，因此，用可生物降解原料制造开式齿轮润滑脂是非常有必要的。
关于开式齿轮润滑脂的研究，国内外已有专利。高温开式齿轮润滑脂及制备方法(申请公布号：CN 101870910A)讲述了一种开式齿轮润滑脂的及制备方法，由多效高温脂、MCA、T361A、胶体石墨、MD-1013制成，开式齿轮润滑脂(公开号：CN 1970706A)讲述了一种溶剂稀释型开式齿轮润滑脂，由合成基础油、复合磺酸钙、极压剂、抗氧剂、稀释剂制成，一种开式齿轮润滑剂组合物(公开号：CN 101469288A)讲述了一种开式齿轮润滑脂剂的组合物，由纳米碳酸钙、稠化剂、防锈剂、矿物油、聚a烯烃等基础油制成，一种开式齿轮润滑脂组合物(公开号：CN 101235338A)讲述了一种开式齿轮润滑脂组合物，由稠化剂、矿物油、合成油、抗氧剂、油溶性抗磨极压剂、固体添加剂、防锈剂制成，一种重负荷齿轮润滑剂及其制备方法(申请公布号：CN 101787324A)讲述了一种重负荷齿轮润滑剂组合物，由合成烃、乙丙共聚物、稠化剂、硼酸盐等添加剂组成。专利LubricantMixtures And Grease Compositions Based Thereon(US 5190682)讲述了一种开式齿轮润滑脂剂组合物，其主要成分为聚异丁烯和聚a烯烃合成油，Lubricanting Grease(US4435296)讲述了一种浅颜色开式齿轮润滑脂脂组合物，由膨润土稠化剂、不规则聚丙烯、氧化锌、硼酸盐及二硫化芳香化合物(如二苄二硫)、基础油制成，Open Gear LubricantComposition(CA 2134798)讲述了一种由合成烃、高分子聚合物、极压剂、防锈剂、抗氧剂和固体添加剂等制成的开式齿轮润滑脂。以上专利都未提到润滑脂的环境友好性，所用的都为生物降解性差的材料，因此，开发一种含生物降解性好的材料制成的润滑脂是非常有必要的。
润滑脂中，基础油是主要组成成分，约占80～95％，基础油的可生物降解性在很大程度上影响到了润滑脂的可生物降解性。矿物油在现在的润滑油脂的应用中，占到约95％的比例，生物降解性差，芳烃物别是稠环芳烃，在进行微生物氧化开环时，因反应的活化能高，不易进行，对环境造成不良影响，不宜作为生物降解润滑脂的基础油。通过进一步降低基础油中的芳烃，特别是多环芳烃后油品提高生物可降解性。天然植物油属三甘油酯类物质，易水解，酯基中的不饱和双键易受微生物攻击发生氧化，因此，使它具有较强的生物降解能力。天然植物油中的油酸含量越高，其生物降解能力越强。同时，植物油分子含极性基团，可在金属表面形成形成吸附膜，其中的脂肪酸可以与金属表面反应形成金属皂的单层膜，两者均可起到抗磨减摩作用，使用植物油具有良好的润滑性能。由含有长链烷烃的醇及脂肪酸合成的酯类油优良好高低温性和较高的粘度指数，具有较好的润滑性能。酯类油特别是双酯和多元醇酯，具有较好的生物降解功能。
一般所熟知的稠化剂都可以用于可生物降解润滑脂，12-羟基硬脂酸锂、12-羟基硬脂酸钙、锂/钙基混合皂、复合铝基皂比较适合作为可生物降解润滑脂的稠化剂。
环保型润滑脂所用的添加剂，不含氯和亚硝酸盐，可以加入的抗氧剂如胺类、酚类及维生素等，抗磨/极压添加剂可以加入二硫代氨基甲酸盐(无灰)，S-P类化合物及硫化脂肪等，某些含P和N的添加剂有利于微生物的生长和繁殖，可提高生物降解性，硫化脂肪酸是特别重要的抗磨剂和极压剂，具有较好的可生物降解性。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优良极压抗磨性能、防护性能、粘附性能的用于开式齿轮的润滑脂组合物，并且环境友好，具有较好的可生物降解性。本发明提供的开式齿轮润滑脂采用植物油、酯类油、矿物油、聚异烯烃为基础油，金属皂为稠化剂，并添加了抗氧剂、防腐防锈剂、极压抗磨添加剂制成。这种润滑脂具有优良的极压抗磨性能、防护性能、粘附性能。
本发明的技术如下：
稠化剂为金属皂润滑脂，基础油为植物油、酯类油、聚异烯烃组成的混合基础油，加入一组复合极压抗磨添加剂，其组成及重量百分数如下：
金属皂润滑脂：15～25％；
植物油：40～50％，
酯类油：15～25％，
聚异丁烯：10～20％；
以上述基础油与稠化剂总量为100％计算，加入添加剂；
二烷基二硫代胺基甲酸酯：2～5％，
硼酸酯：0～4％，
硼酸盐：3～8％
二烷基二硫代磷酸酯：1～3％，
硫化脂肪：3～10％，
石墨：3～10％，
二硫化钼：2～8％，
抗氧剂：0.5～1％；
防腐剂：0～2％。
本发明所用的金属皂润滑脂是12-羟基硬脂酸锂、12-羟基硬脂酸钙、12-羟基硬脂酸锂/钙基润滑脂、复合铝基润滑脂、复合锂基润滑脂，含70％的精制石蜡基矿物油，矿物油粘度(40℃)为100～320mm2/s。
植物油为亚麻油、大豆油、葵花籽油、棉籽油、蓖麻油、玉米油、菜子油、花生油、棕榈油的一种或混合油。
酯类油为双酯、三羟甲基丙烷酯、季戊四醇酯、双季戊四醇酯。
聚异丁烯为分子量在500～4000的高分子聚合物。
3.添加剂
抗氧剂：胺类、酚类抗氧剂，烷基化的胺类、酚类抗氧剂，加入量为0.5～1％；
防腐剂：苯三唑衍生物和噻二唑衍生物，石油磺酸盐类防腐防锈剂，加入量为0～2％；
极压抗磨剂：
二烷基二硫代胺基甲酸酯，烷基最好为丁基、辛基或二者的组合，加入量为2～5％，
硼酸酯，最好是含氮化合物与硼酸的酯化物，烷基可以是正丁基、辛基或乙基，加入量为0～4％，
硼酸盐：最好为硼酸钾，加入量为3～8％，
二烷基二硫代磷酸酯：烷基可以是正丁基、辛基或两种烷基组合，加入量为1～3％，
硫化脂肪：可以为硫化异烃棉籽油、硫化猪油，加入量为3～10％，
本发明的复合锂基润滑脂制造方法如下：
(1)将植物油、酯类油，升温至80～90℃，搅拌10～15分钟，
(2)加入聚异丁烯，恒温搅拌10～15分钟，
(3)加入皂基润滑脂，恒温搅拌20～30℃，
(4)加入添加剂，恒温搅拌20～40℃，
(5)三轴辊研磨。
本发明的润滑脂通过性能试验表明具有下述优点：由于选用了合适的原料配比，使得该润滑脂具有优良的极压抗磨性能、防护性能、粘附性能，由于选用了可生物降解原料，润滑脂具有较优良的环境友好性。
具体实施方式
实例1：
将40份(40％)大豆油、25份(25％)季戊四醇酯加入加入小试釜中，升温至85℃，搅拌10分钟，加入20份(20％)聚异丁烯，搅拌15分钟，加入15份(15％)锂基润滑脂，搅拌20分钟，然后以基础油与稠化剂总量为100％计算，加入0.5％二异辛基二苯胺，2％二烷基二硫代胺基甲酸酯，8％硼酸钾，1％二烷基二硫代磷酸酯，3％硫化烯烃棉籽油，10％石墨和2％二硫化钼。最后在三轴辊研磨均化，并测润滑脂性能。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能列于表1
表1
实例2：
将50份(50％)棉籽油、15份(15％)双季戊四醇酯加入加入小试釜中，升温至90℃，搅拌10分钟，加入10份(10％)聚异丁烯，搅拌15分钟，加入25份(25％)复合铝基润滑脂，搅拌20分钟，然后以基础油与稠化剂总量为100％计算，加入0.5％二苯胺，5％二烷基二硫代胺基甲酸酯，4％硼酸酯，3％硼酸钾，3％二烷基二硫代磷酸酯，10％硫化烯烃棉籽油，2％石油磺酸钙，3％石墨和5％二硫化钼。最后在三轴辊研磨均化，并测润滑脂性能。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能列于表2
表2
实例3：
将45份(45％)蓖麻油、20份(20％)季戊四醇酯加入小试釜中，升温至90℃，搅拌10分钟，加入15份(15％)聚异丁烯，搅拌15分钟，加入20份(20％)锂/钙基润滑脂，搅拌20分钟，然后以基础油与稠化剂总量为100％计算，加入1％二苯胺，3％二烷基二硫代胺基甲酸酯，2％硼酸酯，5％硼酸钾，2％二烷基二硫代磷酸酯，6％硫化烯烃棉籽油，1％石油磺酸钙，4％石墨和8％二硫化钼。最后在三轴辊研磨均化，并测润滑脂性能。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能列于表3
表3
实例4：
将20份(20％)葵花籽油、20份(20％)菜子油、25份(25％)三羟甲基丙烷酯加入小试釜中，升温至90℃，搅拌10分钟，加入20份(20％)聚异丁烯，搅拌15分钟，加入15份(15％)复合锂基润滑脂，搅拌20分钟，然后以基础油与稠化剂总量为100％计算，加入0.5％二苯胺，3％二烷基二硫代胺基甲酸酯，2％硼酸酯，3％硼酸钾，1％二烷基二硫代磷酸酯，8％硫化烯烃棉籽油，1％石油磺酸钙，8％石墨和2％二硫化钼。最后在三轴辊研磨均化，并测润滑脂性能。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能列于表3
表3
实例5：
将30份(30％)玉米油、20份(20％)花生油、20份(20％)双季戊四醇酯加入小试釜中，升温至90℃，搅拌10分钟，加入20份(20％)聚异丁烯，搅拌15分钟，加入10份(10％)钙基润滑脂，搅拌20分钟，然后以基础油与稠化剂总量为100％计算，加入0.5％二异辛基二苯胺，5％二烷基二硫代胺基甲酸酯，8％硼酸钾，2％二烷基二硫代磷酸酯，8％硫化猪油，1％石油磺酸钙，10％石墨和2％二硫化钼。最后在三轴辊研磨均化，并测润滑脂性能。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能列于表3
表3
本发明提出的一种开式齿轮润滑脂组合物，已经通过较佳的实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的组分和方法进行改动或适当变更改组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (9)
1.一种用于开式齿轮的润滑脂组合物，其特征是组成及重量百分数如下：
金属皂润滑脂：15～25%；
植物油：40～50%，
酯类油：15～25%，
聚异丁烯：10～20%；
以上述金属皂润滑脂、植物油、酯类油和聚异丁烯总量为100%计算，加入如下添加剂；
二烷基二硫代氨基甲酸酯：2～5%，
硼酸酯：0～4%，
硼酸盐：3～8%
二烷基二硫代磷酸酯：1～3%，
硫化脂肪：3～10%，
石墨：3～10%，
二硫化钼：2～8%，
抗氧剂：0.5～1%；
防腐剂：0～2%。
2.按照权利要求1所说组合物，其特征是所述的植物油为亚麻油、大豆油、葵花籽油、棉籽油、蓖麻油、玉米油、菜子油、花生油或棕榈油的一种或混合油。
3.按照权利要求1所说的组合物，其特征是所述的酯类油为双酯、三羟甲基丙烷酯、季戊四醇酯或双季戊四醇酯。
4.按照权利要求1所说的组合物，其特征是所述的聚异丁烯为分子量在500～4000的高分子聚合物。
5.按照权利要求1所说的组合物，其特征是所述的抗氧剂为胺类、酚类抗氧剂。
6.按照权利要求1所说的组合物，其特征是所述的抗氧剂为烷基化的胺类、酚类抗氧剂。
7.按照权利要求1所说的组合物，其特征是所述的防腐剂为苯三唑衍生物、噻二唑衍生物或石油磺酸盐类防腐防锈剂。
8.按照权利要求1所说的组合物，其特征是所述的二烷基二硫代氨基甲酸酯，烷基为丁基、辛基或二者的组合。
9.按照权利要求1所说的组合物，其特征是所述的二烷基二硫代磷酸酯，烷基为正丁基、辛基或两种烷基组合。
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