CN104059745A

CN104059745A - 一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂及其制备方法

Info

Publication number: CN104059745A
Application number: CN201410310544.8A
Authority: CN
Inventors: 孔晓伟
Original assignee: Lubrication Technology (shanghai) Co Ltd
Current assignee: NATOR LUBRICATION (JIANGSU) Co.,Ltd.
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2034-07-02
Also published as: CN104059745B

Abstract

本发明涉及润滑密封材料领域，具体的说是一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂及其制备方法。以该密封脂的总重量为基准，包含以下组分：38%～45%重量百分比的生物降解型基础油、5%～12%重量百分比的生物降解型增粘剂、7%～12%重量百分比的生物降解型稠化剂、5%～12%重量百分比的自修复型稳定剂、5%～10%重量百分比的无机固体润滑剂以及余量的填料。本发明同现有技术相比，所用的原料便宜易得，工艺简单，具有主动式自我修复能力，同时具有十分优异的泵送性能、密封性能、润滑性能、稳定性能；同时自修复稳定剂属于离子型纤维素，在地下施工中遇泥水会主动吸水膨胀，能够有效防止泥沙进入主轴承中。

Description

一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑密封材料领域，具体的说是一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂及其制备方法。

背景技术

盾构掘进机是一种既能支撑地底土层压力，又能有效保证正常掘进的施工工具，目前在国内外隧道施工中占有举足轻重的地位。地下空间的有效开发程度从某种意义上来说，也标志着一个国家地下工程技术的发展水平。一个隧道工程能否顺利圆满施工，关键是盾构机性能是否适应工程的地质条件及施工环境。

在盾构机设备中，刀盘操作系统是施工正常进行的最有效保证。刀盘控制系统在行业内被誉为盾构机心脏，其特殊性在于它的主轴承及密封在施工进程中是无法更换的，因此主轴承的寿命决定了盾构机的施工寿命以及工程施工劳动强度，因此从设计和维护角度，必须要对主轴承做好必要的安全防护。主轴承密封分为内密封以及外密封，外密封又分为三道唇形密封，主要防止泥沙进入主轴承，一旦刀盘运转，刀盘控制系统就会自动将油脂注入密封系统中，以保护主轴承系统中进入泥沙。然而面临地下苛刻的施工环境，泥沙很容易侵入主轴承的三道唇型密封处，且土仓内的泥沙具有一定压力，如果旋转密封及金属基体在运转过程中出现较大磨损，那么泥沙及水很容易侵入主轴承，造成主轴承锈蚀、磨损以及失效。由于地下施工特殊性，主轴承密封脂在使用后会长期存在于自然环境中，因此对于此种密封脂来说，其生物降解性对于环保尤其重要。同时，地下环境苛刻复杂，一般油脂都是被动式进行密封，不能积极主动应对地下环境变化。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，创造性的提供了一种在使用过程中具有主动式自我修复能力的生物降解型盾构机主轴承专用密封脂，它在使用过程中具有自我修复能力，且粘附性好、泵送性强、密封性能佳，具有优良的润滑性能，能够有效保护主轴承磨损及泥沙侵入，在使用后也对环境无进一步不良影响。

为实现上述目的，设计一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂，以该密封脂的总重量为基准，包含以下组分： 38%～45%重量百分比的生物降解型基础油、5%～12%重量百分比的生物降解型增粘剂、7%～12%重量百分比的生物降解型稠化剂、5%～12%重量百分比的自修复型稳定剂、5%～10%重量百分比的无机固体润滑剂以及余量的填料。

该盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂的制备方法，其特征在于按上述原料采用如下工艺步骤制备而成：在常温下将生物降解型基础油、生物降解型增粘剂混合，加热升温至50～60℃，混合均匀；再向其中加入生物降解型稠化剂、生物降解型自修复稳定剂，搅拌30分钟；最后向其中加入无机固体润滑剂与填料，然后在50～60℃下搅拌混合60～90分钟，即可得盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂。

所述生物降解型基础油选自可以生物降解的癸二酸酯、壬二酸酯、三羟甲基丙烷酯中的一种或多种的混合物。

所述生物降解型增粘剂选自可以生物降解的瓜尔胶、胡麻胶、明胶、阿拉伯胶中的一种或多种混合物。

所述生物降解型稠化剂为0.5～4.0mm长度的天然针叶木质纤维。

所述自修复稳定剂选自可生物降解的羟甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钾、羟乙基纤维素钠、羟乙基纤维素钾中的一种或两种的混合物。

所述无机固体润滑剂选自颗粒度5000目以上的炭黑或白炭黑粉末中的一种或多种的混合物。

所述填料选自硫酸钡、硅藻土、轻钙、重钙、滑石粉、高岭土、钛白粉中的一种或多种混合物。

本发明同现有技术相比，所用的原料便宜易得，工艺简单，具有主动式自我修复能力，同时具有十分优异的泵送性能、密封性能、润滑性能、稳定性能；其中生物降解型基础油、生物降解型增粘剂、生物降解型稠化剂、生物降解型稳定剂均为绿色环保、可生物降解材料，无机固体润滑剂、填料均为天然无机盐成分；由于生物降解型稠化剂为针叶木质纤维，结构严密，杂细胞含量少，不易吸水润涨，稳定性高；同时自修复稳定剂属于离子型纤维素，在地下施工中遇泥水会主动吸水膨胀，能够有效防止泥沙进入主轴承中；固体润滑剂能够维持密封圈与金属基件润滑，同时易附着在密封圈上避免可能的磨损。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

以下实施例用于描述本发明，但不作为本发明的限制。

实施例一：

在实施例一中使用以下组分制备本发明中的密封脂，其中的百分数是以该密封脂总重量为基准的重量百分比：选取38%重量百分比的癸二酸酯作为生物降解型基础油、5%重量百分比的瓜尔胶作为生物降解型增粘剂、9%重量百分比的针叶木质纤维作为生物降解型稠化剂、6%重量百分比的羟甲基纤维素钠作为自修复稳定剂、5%重量百分比的炭黑作为无机固体润滑剂以及37%重量百分比的硫酸钡和滑石粉作为填料。

其制备方法为：将癸二酸酯和瓜尔胶投入反应釜内，搅拌并加热升温至50～60℃，再加入针叶木质纤维、羟甲基纤维素钠、炭黑，控温50～60℃搅拌30分钟，最后加入硫酸钡和滑石粉搅拌混合90分钟。

实施例二：

在实施例二中使用以下组分制备本发明中的密封脂，其中的百分数是以该密封脂总重量为基准的重量百分比：选取40%重量百分比的癸二酸酯作为生物降解型基础油、8%重量百分比的胡麻胶作为生物降解型增粘剂、12%重量百分比的针叶木质纤维作为生物降解型稠化剂、7%重量百分比的羟甲基纤维素钠作为自修复稳定剂、7%重量百分比的白炭黑作为无机固体润滑剂以及26%重量百分比的高岭土和重钙作为填料。

其制备方法为：将癸二酸酯和胡麻胶投入反应釜内，搅拌并加热升温至50～60℃，再加入针叶木质纤维、羟甲基纤维素钠、白炭黑，控温50～60℃搅拌30分钟，最后加入高岭土和重钙搅拌混合90分钟。

实施例三：

在实施例三中使用以下组分制备本发明中的密封脂，其中的百分数是以该密封脂总重量为基准的重量百分比：选取39%重量百分比的壬二酸酯作为生物降解型基础油、10%重量百分比的明胶作为生物降解型增粘剂、11%重量百分比的针叶木质纤维作为生物降解型稠化剂、7%重量百分比的羟甲基纤维素钠作为自修复稳定剂、7%重量百分比的白炭黑作为无机固体润滑剂以及26%重量百分比的硫酸钡、高岭土和硅藻土作为填料。

其制备方法为：将壬二酸酯、明胶投入反应釜内，搅拌并加热升温至50～60℃，加入针叶木质纤维、羟甲基纤维素钠、白炭黑，控温50～60℃搅拌30分钟，加入硫酸钡、高岭土和硅藻土搅拌混合90分钟。

实施例四：

在实施例四中使用以下组分制备本发明中的密封脂，其中的百分数是以该密封脂总重量为基准的重量百分比：选取41%重量百分比的壬二酸酯作为生物降解型基础油、6%重量百分比的瓜尔胶作为生物降解型增粘剂、10%重量百分比的针叶木质纤维作为生物降解型稠化剂、5%重量百分比的羟乙基纤维素钠作为自修复稳定剂、4%重量百分比的炭黑和4%重量百分比的白炭黑作为无机固体润滑剂以及30%重量百分比的滑石粉、硅藻土和轻钙作为填料。

其制备方法为：将壬二酸酯、瓜尔胶投入反应釜内，搅拌并加热升温至50～60℃，加入针叶木质纤维、羟乙基纤维素钠、炭黑、白炭黑，控温50～60℃搅拌30分钟，加入填料搅拌混合90分钟。

实施例五：

在实施例五中使用以下组分制备本发明中的密封脂，其中的百分数是以该密封脂总重量为基准的重量百分比：选取38%重量百分比的三羟甲基丙烷酯作为生物降解型基础油、6%重量百分比的瓜尔胶作为生物降解型增粘剂、7%重量百分比的针叶木质纤维作为生物降解型稠化剂、12%重量百分比的羟甲基纤维素钾作为自修复稳定剂、6%重量百分比的炭黑作为无机固体润滑剂以及31%重量百分比的轻钙和硫酸钡作为填料。

其制备方法为：将三羟甲基丙烷酯、瓜尔胶投入反应釜内，搅拌并加热升温至50～60℃，加入针叶木质纤维、羟甲基纤维素钾、炭黑，控温50～60℃搅拌30分钟，加入轻钙和硫酸钡搅拌混合90分钟。

如下表中所述，表一是本发明实施例一中产品根据不同检测方法检测后所得的各项性能表征。

表一

项　目	测试方法	实施例1
			外观	目测	黑色纤维均匀膏状物
不工作锥入度(25℃)，0.1mm	ASTM D217	260
			密度(20℃)，g/cm³	ASTM D1217	1.23
水喷淋实验(38℃)，%	ASTM D4049	3.0
			磨斑直径(40kg, 60min)，mm	ASTM D4172	0.55
泵送性(20℃,10bar)，g/min	NF60139	＞58
			挥发性（110℃，22h）	ASTM D972	2.3
防水性能	Matsumura修改方法	无水
			生物降解性能（除填料与固体润滑剂外）	CEC-L-33-A-93	＞90%
腐蚀(45^＃钢, 100℃, 3h)	SH/T 0331	合格

Claims

1.一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂，以该密封脂的总重量为基准，包含以下组分：38%～45%重量百分比的生物降解型基础油、5%～12%重量百分比的生物降解型增粘剂、7%～12%重量百分比的生物降解型稠化剂、5%～12%重量百分比的自修复型稳定剂、5%～10%重量百分比的无机固体润滑剂以及余量的填料。

2.一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂的制备方法，其特征在于按权利要求1中所述的原料采用如下工艺步骤制备而成：在常温下将生物降解型基础油、生物降解型增粘剂混合，加热升温至50～60℃，混合均匀；再向其中加入生物降解型稠化剂、生物降解型自修复稳定剂，搅拌30分钟；最后向其中加入无机固体润滑剂与填料，然后在50～60℃下搅拌混合60～90分钟，即可得盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂。

3.如权利要求1所述的一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂，其特征是：所述生物降解型基础油选自可以生物降解的癸二酸酯、壬二酸酯、三羟甲基丙烷酯中的一种或多种的混合物。

4.如权利要求1所述的一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂，其特征是：所述生物降解型增粘剂选自可以生物降解的瓜尔胶、胡麻胶、明胶、阿拉伯胶中的一种或多种混合物。

5.如权利要求1所述的一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂，其特征是：所述生物降解型稠化剂为0.5～4.0mm长度的天然针叶木质纤维。

6.如权利要求1所述的一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂，其特征是：所述自修复稳定剂选自可生物降解的羟甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钾、羟乙基纤维素钠、羟乙基纤维素钾中的一种或两种的混合物。

7.如权利要求1所述的一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂，其特征是：所述无机固体润滑剂选自颗粒度5000目以上的炭黑或白炭黑粉末中的一种或多种的混合物。

8.如权利要求1所述的一种盾构机主轴承专用的自修复生物降解型密封脂，其特征是：所述填料选自硫酸钡、硅藻土、轻钙、重钙、滑石粉、高岭土、钛白粉中的一种或多种的混合物。