CN103031180B - 一种润滑脂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种润滑脂,含有六方氮化硼和全氟聚醚。本润滑脂100℃运动粘度为15~50mm2/s,NLGI工作锥入度(0.1mm)范围为220~340,在高温状态下依然保持白色而不变色,遇明火不燃烧,满足400℃以上的高温润滑要求,适用于纺织、冶金、陶瓷、石化等行业的窑炉、烘烤箱、高温输送带轴承、链条或轨道。

Description

一种润滑脂
技术领域
本发明属于特种润滑材料的技术范畴。更具体涉及一种耐高温、不可燃、使用寿命长的白色超高温润滑脂。
背景技术
传统润滑脂的使用在120℃以下,如钙基润滑脂使用温度不高于60℃,通用锂基润滑脂的使用温度不高于120℃。最高使用温度超过120℃的润滑脂一般称为高温润滑脂,如复合锂基润滑脂、复合钡基润滑脂、复合铝基润滑脂、聚脲润滑脂、膨润土润滑脂、硅脂、氟醚脂等。复合皂类高温润滑脂其最高使用温度极限一般不超过200℃,如需在更高温度下使用则可选聚脲脂或苯基含量较高的硅脂,其短时间可使用至200℃以上,而长期使用在200~250℃的润滑脂则以聚四氟乙烯稠化的全氟聚醚脂最受推崇。
聚四氟乙烯稠化的全氟聚醚润滑脂的优点是摩擦系数小、使用寿命长,在250℃以下能起到很好的润滑作用。但聚四氟乙烯作为有机氟塑料的一种,在超过300℃时会产生微量热分解物,达350℃时操作工人可能出现“聚合物烟尘热”,出现流感样反应,400℃以上时则生成可水解氟化物,如氟化氢和氟光气,对肺部有强烈的刺激作用,450℃可检出四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)及八氟环丁烷(OFCB),475℃时出现微量八氟异丁烯(OFIB),480~500℃时,八氟异丁烯浓度急剧上升,可达40.9mg/m3(5ppm),500℃以上OFIB可氧化生成COF2;继续提高温度至550~650℃时,COF2可达63%,遇水则分解生成HF和CO2。F46热解至500~600℃时也生成TFE、HFP和OFCB等,水蒸气存在时COF2则生成HF。聚四氟乙烯稠化的全氟聚醚润滑脂对人生健康造成威胁,且分油率高、稠化剂量大。有报导,2004年6月,浙江东阳某防腐设备厂工人加工聚四氟乙烯时发生过有机氟中毒。可见,此类高温润滑脂有其局限性。
随着我国工业技术水平的不断发展,纺织、石化、冶金等行业的设备升级换代,对设备润滑提出了更高的要求,在高温润滑脂方面则要求开发耐高温、长寿命润滑脂,减少设备维护成本,实现节能降耗。高温润滑脂通过使用在链条、轨道、轴承或某些烘烤、窑炉的闭合关节部位,使用形式多种多样,大多数情况下,温度在120~450℃之间,纺织染料烘干炉温度在180~250℃(部分先进机型已发展至400℃),陶瓷或砖的生产炉温度在280~560℃。通常传统使用工业大量二硫化钼(MoS2)、石墨(C)固体润滑剂粉末作为添加剂加入润滑油、润滑脂中,以改善润滑性能。但这两种润滑剂呈黑色,易污染环境,且在润滑油中容易沉淀,热稳定性也不够好,二硫化钼在400℃、石墨在450℃左右氧化,润滑性能急剧变坏,需要经常更换润滑剂。
发明内容
本发明针对上述的不足,提出了一种耐高温、不可燃、使用寿命长的白色超高温润滑脂。
为实现上述技术方案,本发明采用的具体技术内容为:
一种润滑脂,含有六方氮化硼和全氟聚醚。
优选的,所述六方氮化硼的平均粒度小于5微米。
优选的,所述全氟聚醚为PFPE-K型、PFPE-D型、PFPE-Y型和PFPE-Z型中的一种或任意两种或者两种以上;其中,PFPE-K型的结构式为:
PFPE-D型的结构式为:
PFPE-Y型的结构式为:
PFPE-Z型的结构式为:
优选的,所述六方氮化硼在润滑脂中的重量百分比为5~30%,所述全氟聚醚在润滑脂中的重量百分比为70~95%。
本发明润滑脂100℃运动粘度为15~50mm2/s,NLGI工作锥入度(0.1mm)范围为220~340,在高温状态下依然保持白色而不变色,遇明火不燃烧,满足400℃的高温润滑要求,适用于纺织、冶金、陶瓷、石化等行业的窑炉、烘烤箱、高温输送带轴承、链条或轨道。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
六方氮化硼为固体润滑剂的一种,呈松散的白色粉末状,无毒,莫氏硬度为2,真密度为2.27g/cm3。它是热的良导体,导热系数为25.1w/m·k,又是典型的电绝缘体,常温电阻率为1016~1018Ω·cm,即使在1000℃,电阻率仍有104~106Ω·cm。
六方氮化硼无明显熔点,在氮或氩气中的最高使用温度2800℃,在氧气气氛中使用温度可达900℃。六方氮化硼具有良好的润滑性,抗氧化性,抗腐蚀性,绝缘性,导热性和化学稳定性。
全氟聚醚是一种高分子聚合物,常温下为油状液体,全氟聚醚油是利用全氟化单体聚合而制备的,按照所用单体和聚合方法的不同,可以得到K型、Y型、Z型、D型4种分子结构不同的全氟聚醚油。
常用的全氟聚醚的4类结构:
PFPE-K型的结构式为:
PFPE-D型的结构式为:
PFPE-Y型的结构式为:
(m/n=40)
PFPE-Z型的结构式为:
(m/n=2/3)
全氟聚醚油具有良好的热稳定性、化学惰性和阻燃性能。广泛用于航天工业液体发动机的氧化剂泵、氧化环境下O形圈及阀门的密封、化学工业腐蚀环境下设备的润滑与密封、电动机轴承润滑等众多领域。
实施例1
将重量百分比为95%的全氟聚醚和重量百分比为5%的六方氮化硼混合搅拌充分后,再用布勒SDY200三辊机进行充分研磨加工,然后进行脱气,得到白色均匀润滑脂组合物。全氟聚醚为上述4种结构中的Y型,六方氮化硼的粒度小于5微米。按上述实验方法对得到的润滑脂组合物进行测量,润滑脂的滴点>340℃,工作锥入度(0.1mm)为326,密度(20℃)为1.99g/cm3,铜片腐蚀性能(100℃,24h)为合格,防腐蚀性能(52℃,48h)为合格,钢网分油率(100℃,24h)为5.5%,蒸发损失(260℃,22h)为2.0%,四球机实验的极压力为7840N。工作锥入度(0.1mm)为326,较小,表明润滑脂较硬,耐高温,钢网分油率(100℃,24h)为5.5%,较小,表明润滑脂稳定,蒸发损失(260℃,22h)为2.0%,较小,表明润滑脂耐高温,极压力为7840N,说明润滑脂使用寿命长。六方氮化硼无明显熔点,在氮或氩气中的最高使用温度2000℃,在氧气气氛中使用温度可达900℃,使得润滑脂具有耐高温的性能,满足400℃的高温润滑要求;全氟聚醚油的良好热稳定性、化学惰性使得润滑脂的使用寿命长,全氟聚醚油的阻燃性能,使得润滑脂不可燃,适用于纺织、冶金、陶瓷、石化等行业的窑炉、烘烤箱、高温输送带轴承、链条或轨道。
实施例2
将重量百分比为80%的全氟聚醚和重量百分比为20%的六方氮化硼混合搅拌充分后,再用布勒SDY200三辊机进行充分研磨加工,然后进行脱气,得到白色均匀润滑脂组合物。全氟聚醚为上述4种结构中的K型和Y型的混合物,六方氮化硼的粒度小于5微米。按上述实验方法对得到的润滑脂组合物进行测量,润滑脂的滴点>340℃,工作锥入度(0.1mm)为281,密度(20℃)为1.98g/cm3,铜片腐蚀性能(100℃,24h)为合格,防腐蚀性能(52℃,48h)为合格,钢网分油率(100℃,24h)为4.1%,蒸发损失(260℃,22h)为1.4%,四球机实验的极压力为7840N。工作锥入度(0.1mm)为281,较小,表明润滑脂较硬,耐高温,钢网分油率(100℃,24h)为4.1%,较小,表明润滑脂稳定,蒸发损失(260℃,22h)为1.4%,较小,表明润滑脂耐高温,极压力为7840N,表明润滑脂使用寿命长。六方氮化硼无明显熔点,在氮或氩气中的最高使用温度2000℃,在氧气气氛中使用温度可达900℃,使得润滑脂具有耐高温的性能,满足400℃的高温度润滑要求;全氟聚醚油具有良好的热稳定性、化学惰性和阻燃性能,使得润滑脂不可燃,使用寿命长,适用于纺织、冶金、陶瓷、石化等行业的窑炉、烘烤箱、高温输送带轴承、链条或轨道。
实施例3
将重量百分比为70%的全氟聚醚和重量百分比为30%的六方氮化硼混合搅拌充分后,再用布勒SDY200三辊机进行充分研磨加工,然后进行脱气,得到白色均匀润滑脂组合物。全氟聚醚为上述4种结构中的Y型、Z型和D型的混合物,六方氮化硼的粒度小于5微米。按上述实验方法对得到的润滑脂组合物进行测量,润滑脂的滴点>340℃,工作锥入度(0.1mm)为225,密度(20℃)为1.98g/cm3,铜片腐蚀性能(100℃,24h)为合格,防腐蚀性能(52℃,48h)为合格,钢网分油率(100℃,24h)为3.6%,蒸发损失(260℃,22h)为1.2%,四球机实验的极压力为7840N。工作锥入度(0.1mm)为225,较小,表明润滑脂较硬,耐高温,钢网分油率(100℃,24h)为3.6%,较小,表明润滑脂稳定,蒸发损失(260℃,22h)为1.2%,较小,表明润滑脂耐高温,极压力为7840N,表明润滑脂使用寿命长。六方氮化硼无明显熔点,在氮或氩气中的最高使用温度2000℃,在氧气气氛中使用温度可达900℃,满足400℃的高温度润滑要求;全氟聚醚油具有良好的热稳定性、化学惰性和阻燃性能,使得润滑脂不可燃,使用寿命长,适用于纺织、冶金、陶瓷、石化等行业的窑炉、烘烤箱、高温输送带轴承、链条或轨道。
实施例4
将实施例2中的六方氮化硼换成聚四氟乙烯与实施例2进行对比实验,将重量百分比为80%的全氟聚醚和重量百分比为20%的聚四氟乙烯混合搅拌充分后,再用布勒SDY200三辊机进行充分研磨加工,然后进行脱气,得到白色均匀润滑脂组合物。按上述实验方法对得到的润滑脂组合物进行测量,润滑脂的滴点>340℃,工作锥入度(0.1mm)为316,密度(20℃)为1.96g/cm3,铜片腐蚀性能(100℃,24h)为合格,防腐蚀性能(52℃,48h)为合格,钢网分油率(100℃,24h)为8.6%,蒸发损失(260℃,22h)为2.1%,四球机实验的极压力为7840N。滴定温度超过聚四氟乙烯的使用温度250℃,聚四氟乙烯会热分解,对人身健康造成威胁,工作锥入度(0.1mm)为316,大于实施例2中的工作锥入度(0.1mm)281,润滑脂的钢网分油率为8.6%,大于实施例2中的4.1%的钢网分油率,蒸发损失为2.1%,大于实施例2中的1.4%的蒸发损失。由于工作锥入度越小,润滑脂越硬,越能耐高温,钢网分油率越小,润滑脂越稳定,蒸发损失越小,润滑脂越稳定,越能耐高温,所以使用聚四氟乙烯稠化全氟聚醚得到的润滑脂的性能远低于使用六方氮化硼稠化全氟聚醚得到的润滑脂。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出其它修改或/和补充或采用类似的方法来代替,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种润滑脂,其组成成分是六方氮化硼和全氟聚醚,所述六方氮化硼的平均粒度小于5微米,所述全氟聚醚为PFPE-K型、PFPE-D型、PFPE-Y型和PFPE-Z型中的一种或任意两种或两种以上:其中,PFPE-K型的结构式为:
PFPE-D型的结构式为:
PFPE-Y型的结构式为:
PFPE-Z型的结构式为:
所述六方氮化硼在润滑脂中的重量百分比为5~30%,所述全氟聚醚在润滑脂中的重量百分比为70~95%。
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