CN103215114B - 环境友好型重负荷工业齿轮油 - Google Patents
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Abstract
一种环境友好型重负荷工业齿轮油，由基础油、极压抗磨剂、抗氧防腐剂、金属钝化剂、防锈剂、破乳剂、抗泡沫剂、油性剂、粘度指数改进剂组成。本发明的重负荷工业齿轮油.综合性能好，不仅有良好的抗氧化防腐性、防锈性、抗磨、防腐性、减摩、承载、高扭矩、高温稳定性、抗乳化性、抗泡沫性等，减少排放，生物可降解性好、价格较低，而且使工业齿轮在高扭矩或冲击负荷下迅速形成耐磨、耐高温、耐挤压的边界润滑油膜，保证齿轮的良好润滑。采用人工神经网络算法筛选添加剂，用遗传算法选取最优化配方，产品可满足GB5903—1995重负荷工业齿轮油粘度等级为100、150、220、320、460、680的性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境友好型重负荷工业齿轮油。
背景技术
工业齿轮传动是机械中最重要的传动方式之一。由于工业齿轮设备的发展和使用环境的不断变化，为避免工业齿轮在工作中产生磨损而损坏，需要用润滑剂(工业齿轮油)将其工作面隔开，以保持工业齿轮机构的正常工作和延长工业齿轮的使用寿命。有关资料介绍，大约54％的机械故障是由润滑问题引起的，其中润滑不足与不当各占34.4％和19.6％，可见润滑剂和润滑技术对齿轮传动的重要性。润滑油是一种十分有效并且应用广泛的润滑剂；对工业齿轮润滑油的性能要求不断提高。
由于各种工业齿轮传动设备的种类、构造、运行状况的不同，对工业齿轮设备的润滑方式和润滑剂的性能要求也不同，使用的工业齿轮润滑油产品，都只能满足部分设备在一般工况条件下的润滑需求。曾被视为工业化象征的各类工业齿轮传动机械的润滑，不仅需要润滑油具有良好的粘温性，还要求在齿面摩擦高温条件下仍能保持足够的润滑油膜，不致发生磨损；而且在低温时还要具有足够的流动性，齿面润滑部位有足够的厚度的油膜，防止启动磨损。近年来，人们对润滑油质量和环境保护日益重视，使易降解生物质油脂及合成齿轮油在齿轮润滑中的应用受到普遍关注。生物质油脂不仅无毒、具有良好的可生物降解性，而且是可再生性资源，是环境友好润滑剂技术发展的主要方向之一。本发明将以蓖麻油为原料生产癸二酸二辛酯，它具有优良的润滑性能、破乳化性、防腐性、耐高温性、低凝点和低粘度等特点，将癸二酸二辛酯作为重负荷工业齿轮油的基础油组分之一，与聚α-烯烃（PAO）复合作为重负荷工业齿轮油的基础油，并且采用人工神经网络算法进行多种功能添加剂的作用、特性进行数学模型模拟计算和筛选，采用遗传算法求得最佳性价比的添加剂使用量，研究它们的配伍性，最终得到环境友好型重负荷工业齿轮油。
发明内容
本发明涉及一种环境友好型重负荷工业齿轮油，该润滑油具有良好的抗氧化防腐性、防锈性、抗磨、减摩、承载、高扭矩、防腐性、高温稳定性、抗乳化性、换油周期长、减少废油、废气和颗粒物排放、生物可降解性好、价格相对传统润滑油较低的特点；同时，能使重负荷工业齿轮在高速、低速、重载、高扭矩或冲击负荷下，迅速形成耐磨、耐高温、耐挤压的边界润滑油膜，防止齿面发生磨损、擦伤、胶合、点蚀等破坏现象，以延长重负荷工业齿轮的使用寿命。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明的环境友好型重负荷工业齿轮油由以下组分及质量百分数组成：
| 组分 | 含量（质量百分比） |
| 基础油 | 88%～92% |
| 极压抗磨剂 | 4.0%～6.0% |
| 抗氧防腐剂 | 0.5%～1.0% |
| 金属钝化剂 | 0.1%～0.2% |
| 防锈剂 | 0.3%～0.8% |
| 破乳剂 | 0.05%～0.08% |
| 抗泡沫剂 | 0.005%～0.02% |
| 油性剂 | 0.7%～3% |
| 粘度指数改进剂 | 2%～5% |
其中：
基础油是质量比40%～45%的聚α-烯烃（PAO）与60～55%的癸二酸二辛酯复合。
极压抗磨剂是质量比30～35%的硫化异丁烯、30～35%的亚磷酸二正丁酯和40～30%的硫磷型含氮衍生物复合；
抗氧防腐剂是质量比40～50%的二烷基二硫代磷酸锌盐与60～50%的油溶性有机钼复合；
金属钝化剂是质量比40～30%的噻二唑衍生物与60～70%的烷基二苯胺复合；
防锈剂是质量比60～50%的二壬基萘硫酸钡盐与40～50%苯并三氮唑或衍生物复合；
破乳剂是质量比1:1环氧丙烷/环氧乙烷共聚物与胺/环氧乙烷缩聚物复合；
抗泡沫剂是甲基丙烯酸酯的均聚物；
油性剂是质量比40～45%的辛胺油酸盐与60～55%的硼化脂肪酸酯复合；
粘度指数改进剂是分子量在C4-C10范围内的低分子量聚异丁烯。
本发明的环境友好型重负荷工业齿轮油的显著优点有：
1.综合性能好，不仅具有良好的抗氧化防腐性、防锈性、抗磨、防腐性、减摩、承载、高扭矩、高温稳定性、抗乳化性、抗泡沫性、长换油期等性能，减少废油、废气和颗粒物排放、生物可降解性好、价格相对传统润滑油较低；而且能使工业齿轮在高速、低速、重载、高扭矩或冲击负荷下，迅速形成一种耐磨、耐高温、耐挤压的边界润滑油膜，保证工业齿轮的良好润滑。同时，能防止齿面发生磨损、擦伤、胶合、点蚀等破坏现象，适用于重负荷工业齿轮的润滑。
2.聚α-烯烃（PAO）与癸二酸二辛酯复合作为基础油，倾点低，粘度指数高，低挥发性，高温抗氧化性、抗剪切安定性以及低温流动性强，生物可降解性相对传统润滑油高。
3.针对不同的使用重负荷工业齿轮油规格工况条件，采用人工神经网络算法，有针对性的对多种功能添加剂筛选和预测；并采用遗传算法进行最优化配方的选取，寻求获得不同规格、性价比的重负荷工业齿轮油。
4．各项性能指标均符合使用要求，可以满足GB5903—1995重负荷工业齿轮油粘度等级为：100、150、220、320、460、680的性能要求。
具体实施方式
研究环境友好型重负荷工业齿轮油有利于保护生态环境，能够做到节能、减排、减少颗粒物排放、适应社会的发展；同时，研制蓖麻油改性润滑材料添加剂也将会带动多项技术的进步和改革，促进社会生产力的发展。
由于齿轮的工作条件日益苛刻：齿轮受重载、冲击负荷作用；或者齿轮工作温度较高，使得润滑油容易氧化；且水分和杂质等也可加速润滑油的氧化。因此，在本发明中的添加剂以复合型添加剂的形式出现，充分利用性能优良的单剂，和诸多的附剂进行合理地配伍，寻求添加剂的协同效应，从而构成性能优良的复合剂，满足实际工况的需要。例如，根据试验可知，硫系添加剂的极压性好于磷系添加剂，磷系添加剂抗磨性好于硫系添加剂，但两者单独使用都不能满足高级润滑剂综合性能的要求，而将两者复配使用可以显著改善油的极压抗磨性能。同样，抗氧剂、油性剂、防锈剂、抗泡剂和破乳剂等添加剂也都是充分利用性能优良的单剂，和诸多的附剂进行合理地配伍，从而构成性能优良的复合剂。
在本发明中所采用癸二酸二辛酯与聚α-烯烃（PAO）复合作为重负荷工业齿轮油的基础油，与矿物油相比，复合的基础油具有优异的低温泵送行及流动性、抗剪切、抗磨、减摩性，具有良好粘温性能；癸二酸二辛酯制取过程为：所采用的癸二酸二辛酯是蓖麻子经过压榨或浸渍萃取得到蓖麻油；蓖麻油经催化水解或加碱皂化生成蓖麻油酸后；再以苯酚作为稀释剂，在260～280℃温度下加碱裂解；经酸化和净化处理得到癸二酸；再将癸二酸与二辛醇进行酯化反应，并经过一系列精制后得到癸二酸二辛酯。随着癸二酸二辛酯制取技术和精制工艺的越来越成熟，以复合蓖麻油基制癸二酸二辛酯作为环境友好、可生物降解的重负荷工业齿轮油也必然成为未来润滑油的发展趋势之一。
癸二酸二辛酯的理化性质见表1。
表1癸二酸二辛酯的理化性质
实施例1
将下列质量百分比的组份调和制成：
以上各组分之和为100%。
实施例2
将下列质量百分比的组份调和制成：
以上各组分之和为100%。
实施例3
将下列质量百分比的组份调和制成：
以上各组分之和为100%。
实施例1的油品通过润滑油主要评定方法，满足GB5903—1995重负荷工业齿轮油粘度等级为：100、150、220、320、460、680的性能要求，各项理化指标见表2。
表2实施例1的理化性指标
Claims (1)
1.一种环境友好型重负荷工业齿轮油，其特征是由以下组分及质量百分数组成：
以上各组分质量百分数总和为100％；
其中：
基础油是质量比40％～45％的聚α-烯烃PAO与60～55％的癸二酸二辛酯复合；
极压抗磨剂是质量比30～35％的硫化异丁烯、30～35％的亚磷酸二正丁酯和40～30％的硫磷型含氮衍生物复合，各组分质量百分数总和为100％；
抗氧防腐剂是质量比40～50％的二烷基二硫代磷酸锌盐与60～50％的油溶性有机钼复合；
金属钝化剂是质量比40～30％的噻二唑衍生物与60～70％的烷基二苯胺复合；
破乳剂是质量比1:1的环氧丙烷/环氧乙烷共聚物与胺/环氧乙烷缩聚物复合；
抗泡沫剂是甲基丙烯酸酯的均聚物；
油性剂是质量比40～45％的辛胺油酸盐与60～55％的硼化脂肪酸酯复合；
各项性能指标均可满足GB5903重负荷工业齿轮油粘度等级为100、150、220、320、460、680的性能要求。
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