一种电动工具气缸用润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑脂技术领域,涉及一种电动工具气缸用润滑剂及其制备方法,尤其涉及一种耐高温、长寿命以及冲击频率5200Hz以上的电动工具气缸用含高苯基硅油、有机钼盐和重负荷柴油机油复合剂的润滑脂及其制备方法。
背景技术
电动工具是一种由电动机或电磁铁为动力,通过传动机构驱动工作头进行作业的手持式或可移式的机械化工具。随着工业经济的飞速发展,中国已经成为电动工具的生产大国和消费大国。据不完全统计,中国电动工具市场润滑脂年使用量在2000吨左右。但是,电动工具润滑脂产品技术良莠不齐,由于成本的压力,多数民营企业,股份制企业研究开发了锂基脂,极压复合锂基脂等产品。这些产品在市场上得以流通,但是高温性能较差,不能满足设备润滑的寿命要求。而外国独资企业选用的润滑脂多为指定产品,产品完全依赖进口,其多为合成油极压锂基脂,极压型复合锂或聚脉类产品。这些产品综合性能较好,价格昂贵,但仍不能完全满足电动工具汽缸的润滑要求。由此可见,研究开发自主知识产权的电动工具汽缸用脂意义重大。
随着我国电动工具行业的发展,对电动工具汽缸润滑的润滑脂的要求不仅用量增加,而且性能也在提高。电动工具对润滑脂的性能要求有适宜的流变性能和触变性能、较宽的高低温适应性、优良的极压抗磨性能和优良的抗氧和防腐性能。
前期电动工具的频率普遍较低,一般为4400~4700Hz,目前的频率提高到5200Hz以上,同时工作时间比以前更长,以前普遍是30秒开/30秒停或40秒开/20秒停,现要求是4分开/1分停,因此,已有的电动工具润滑脂已不能满足高频率的使用要求。
本申请人的在先申请CN101597539A和CN102604726A,其公开的润滑脂仅能用于低频率和工作时间较短的场合,其无法适用于高频率(5200Hz以上)的场合。
发明内容
针对已有技术的问题,本发明的目的之一在于提供一种摩擦性能更加优异,抗磨性能更好,高温性能优异,低挥发,从而减少电动工具传动器间摩擦造成的能量损失,延长润滑脂及电动工具的使用寿命,可适用于冲击频率为5200Hz以上的高频率应用场合,满足了现有的高频率以及长寿命的使用要求。
为了达到上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种电动工具气缸用润滑脂,包括如下组分:
a)基础油:所述基础油为苯基含量为30~40%的苯基硅油,其占润滑脂总重量的70~90%;
b)稠化剂:所述稠化剂为气相白炭黑或有机膨润土,其占润滑脂总重量的9~25%;
c)添加剂:所述添加剂为有机钼盐和重负荷柴油机油复合剂,其占润滑脂总重量的1~5%。
所述基础油占润滑脂总重量的70~90%,例如71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%或89%。
所述稠化剂占润滑脂总重量的9~25%,例如10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%或24%。
所述添加剂占润滑脂总重量的1~5%,例如1.3%、1.6%、1.9%、2.2%、2.5%、2.8%、2.8%、3.1%、3.4%、3.7%、4%、4.3%、4.6%或4.9%。
所述苯基含量例如为31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%或39%。
苯基硅油是由苯基氯硅烷单体、甲基氯硅烷单体经水解、聚合、蒸馏等工艺制成,苯基含量为30~40%的高苯基硅油与二甲基硅油(硅油)相比,具有更高的高温性能,高温蒸发损失小、抗氧化性更优越等特点。
硅油,包括苯基硅油,由于在黑色金属(钢和铁)表面的表面张力小,在钢-钢摩擦副中表现较差的润滑性,一般不作为润滑目标钢-钢摩擦副中的润滑油或润滑脂的基础油。但本发明所涉及的摩擦副不是钢-钢摩擦副,而是钢-铝、铝-氟橡胶和氟橡胶-钢等摩擦,经研究发现,高苯基硅油对这些摩擦副有优良的润滑性。同时高苯基硅油引入了苯基,挥发度、热稳定性和抗氧化稳定性大幅提高。二甲基硅油的挥发度为0.3%(40克油,149℃,30天),高苯基硅油的挥发度为0.1%,二甲基硅油的热分解温度为316℃,高苯基硅油热分解温度为371℃,二甲基硅油抗氧化凝胶时间在各温度下分别为200℃/270小时,250℃/240小时,288℃/<88小时,高苯基硅油抗氧化凝胶时间在各温度下分别为250℃/>3000小时,288℃/500~600小时。因此,高苯基硅油作为电动工具汽缸脂的基础油有着明显的优势。
所述高苯基硅油中苯基含量为30~40%,所述苯基硅油具有如下通式:
其中:C6H5为苯基,CH3为甲基,R、R1和R2可以为苯基或甲基,m、n为2~100的正整数。
所述苯基硅油为25℃时运动粘度为200~400mm2/s的苯基硅油,优选为25℃时运动粘度为200~300mm2/s的苯基硅油。
气相白炭黑和有机膨润土的使用,均可获得较好的润滑脂结构,这克服了已有的皂类稠化剂,包括锂皂、钙皂、铝皂、复合锂、复合钙(包括复合磺酸钙)以及复合铝等,由于化学结构方面的原因,不能稠化高苯基硅油,制得的体系是一种固-液分离的体系,不能制成润滑脂的缺点。
气相白炭黑的比表面积为200~400m2/g,有机膨润土为锂型膨润土。
以上组成润滑脂的各组分用量均以润滑脂总重量为100%计,各成分用量之和为100%。
本发明中所述的有机钼盐添加剂,为二烷基二硫代氨基甲酸钼,商品代号T351,具有优异的抗磨性能,该添加剂为固体,钼含量高,而不像市售的其它有机钼盐添加剂含溶剂,钼含量已被溶液稀释。
本发明中所述的添加剂之一重负荷柴油机油复合剂,是雅富顿公司的HiTEC8799B。作为柴油机油复合剂,其主要成分有清净剂、分散剂、粘度指数改进剂和抗氧剂等,其主要作用是中和电动工具汽缸燃烧过程中产生的酸性物质和分散燃烧过程中产生的烟炱和胶质。
本发明通过将上述作为基础油的高苯基硅油、稠化剂及添加剂按一定比例复配,利用上述三种组分之间的相互配合协同作用,使得到的润滑脂摩擦性能更加优异,抗磨性能更好,高温性能优异,低挥发,从而减少电动工具传动器间摩擦造成的能量损失,延长润滑脂及电动工具的使用寿命,可适用于冲击频率为5200Hz以上的高频率应用场合,满足了现有的高频率以及长寿命的使用要求,可用于苛刻工况条件下的各类电动工具,特别是电锤汽缸等工作条件苛刻的工具的润滑与保护。
本发明的目的之二在于提供一种如上所述的电动工具气缸用润滑脂的制备方法,所述方法包括如下步骤:
将苯基硅油加入反应釜中,加热至130℃时,加入晶体二苯基硅二醇,当晶体完全熔化后,在130~150℃,真空吸入气相白炭黑,并在此温度范围内保持10~60分钟;降温至80~100℃,加入有机钼盐和重负荷柴油机油复合剂,搅拌10~30分钟,经间隙设定为5μ的胶体磨研磨1遍,再经间隙设定为前0.05/后0.02mm的三辊机研磨1遍,即得电动工具气缸用润滑脂。
本发明的目的之三在于提供一种如上所述的电动工具气缸用润滑脂的制备方法,所述方法包括如下步骤:
加入1/2的苯基硅油、有机膨润土以及极性分散剂,加热并搅拌,使分散剂挥发,继续加热至130~150℃,并恒温10~30分钟,加入剩余的苯基硅油调整润滑脂的稠度,降温至80~100℃,加入有机钼盐和重负荷柴油机油复合剂,搅拌10~30分钟,经间隙设定为5μ的胶体磨研磨1遍,再经间隙设定为前0.05/后0.02mm的三辊机研磨1遍,即得电动工具气缸用润滑脂。
所述极性分散剂选自乙醇水溶液、甲醇水溶液或丙酮水溶液中的任意一种或者至少两种的混合物。
与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明通过将上述苯基硅油、稠化剂及添加剂按一定比例,经规定工艺配制备而成润滑脂,所得到的润滑脂具有优异的抗磨性能、耐高温性能、低挥发以及长寿命,可用于苛刻工况条件下的各类电动工具,特别是电锤汽缸等工作条件苛刻的工具的润滑与保护。
具体实施方式
根据以下实施例,可以更好地理解本发明。实施案例中所描述的具体的物料配比,制备方法及电锤实验仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
将837.8g高苯基硅油(苯基含量30%)(V25℃,289mm2/s)、27.4g二苯基硅二醇加入反应釜,加热待完全熔解后,加入比表面积为380m2/g气相白炭黑82.2g,保持20min,降温80~100℃,加入T53130g、雅富顿柴油机油复剂HiTEC8799B 50g,混合搅拌20min,经间隙设定为5μm胶体磨打1遍,再用间隙设定为前10μ/后2μ三辊研磨机研磨1遍即可。
实施例2
将796.3g高苯基硅油(苯基含量40%)(V25℃,321mm2/s)、27.4g二苯基硅二醇加入反应釜,加热待完全熔解后,加入比表面积为308m2/g气相白炭黑96.5g,保持30min,降温80~100℃,加入T53142g、雅富顿柴油机油复剂HiTEC8799B 65.2g,混合搅拌30min,经间隙设定为5μm胶体磨打1遍,再用间隙设定为前10μ/后2μ三辊研磨机研磨1遍即可。
实施例3
将410g高苯基硅油(苯基含量30%)(V25℃,289mm2/s)、96.5g锂型膨润土,和极性分散剂30g乙醇水溶液(95%),加热并搅拌,使分散剂挥发,继续加热至135℃,并恒温30分钟,加入其余的410g高苯基硅油调整润滑脂的稠度,降温至80~100℃,加入添加剂T35143g和HiTEC 8799B 40.5g,搅拌20分钟。经间隙设定为5μ的胶体磨研磨1遍,再经间隙设定为前5μ/后2μ的三辊机研磨1遍,脱气、包装即得成品。
对比例1
将450g HVI油、220g PAG油和164g二甲基硅油,加入釜中混合,再加入100g锂型改性膨润土和34g乙醇,17g 95%甲醇水溶液,搅拌混合,加热物料至72℃,降低加热速度,充分搅拌,待大量乙醇和甲醇挥发后,再继续加热至140℃保温25min,然后自然冷却至100℃,加入50g硼酸盐油剂,1g N-苯基-α-萘胺和10g 2,6-二叔丁基苯酚,以及5g二戊基二硫代氨基甲酸锌,搅拌30min,经间隙设定为5μm胶体磨打1遍,再用间隙设定为前10μ/后2μ三辊研磨机研磨1遍即可。
对比例2
将380g PAO油、200g PAG油和270g二甲基硅油,加入釜中混合,再加入99g锂型改性膨润土和34g乙醇,17g 95%甲醇水溶液,搅拌混合,加热物料至65℃,降低加热速度,充分搅拌,待大量乙醇和甲醇挥发后,再继续加热至135℃保温30min,然后自然冷却至95℃,加入20g硼酸盐油剂,10g N-苯基-α-萘胺和20g 2,6-二叔丁基苯酚,以及5g二戊基二硫代氨基甲酸锌,搅拌25min,经间隙设定为5μm胶体磨打1遍,再用间隙设定为前10μ/后2μ三辊研磨机研磨1遍即可。
对比例3
将400gHVI油、27.4g二苯基硅二醇加入反应釜,加热待完全熔解后,加入比表面积为380m2/g气相白炭黑90.6g,保持30min,降温80~100℃,加入T53142g、雅富顿柴油机油复剂HiTEC 8799B 60.0g,混合搅拌30min,经间隙设定为5μm胶体磨打1遍,再用间隙设定为前10μ/后2μ三辊研磨机研磨1遍即可。
对比例4
将822.8g高苯基硅油(苯基含量30%)(V25℃,289mm2/s)、27.4g二苯基硅二醇加入反应釜,加热待完全熔解后,加入比表面积为380m2/g气相白炭黑80.8g,保持20min,降温80~100℃,加入20g硼酸盐油剂,10g N-苯基-α-萘胺和20g 2,6-二叔丁基苯酚,以及5g二戊基二硫代氨基甲酸锌,混合搅拌20min,经间隙设定为5μm胶体磨打1遍,再用间隙设定为前10μ/后2μ三辊研磨机研磨1遍即可。
成品经过电动工具电锤台架试验验证其使用性能,最终产品台架试验工作时间都在100h以上。台架试验所选用电锤为国内电锤厂家的1024C重型电锤。台架试验装脂要求:将汽缸和汽缸壁上均匀涂抹一层研制电锤汽缸脂,特别是汽缸O型圈部位,汽缸放入后,稍微回来下以使润滑脂在汽缸内分布均匀,然后将连杆上均匀涂抹一层汽缸脂,后在齿轮上均匀涂抹齿轮脂,然后将电锤组装。台架试验成功要求:加载10kg力实验,电压设定216V,设定电锤开4min/停1min,连续运行,且电锤装有钻夹头垂直向下对钢板进行连续打击,直到活塞损坏,并记录总时间和工作时间。
本发明中的实例1~3与对比例相比:理化性质中的蒸发度(150℃和180℃)明显降低很多,高温性能更加优越;同时电锤台架试验都更加优越,实施例的台架试验净工作时间均130小时以上,而对比例仅为73小时以下。因此,电锤台架试验结果表明,本发明的成品更能满足国内电锤市场越来越苛刻的高品质要求。