CN106497650A - 一种盾构机专用盾尾密封油脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种盾构机专用盾尾密封油脂及其制备方法，包括润滑剂20％～35％；防水密封材料50％～60％；粘度指数改进剂5％～15％；抗氧化剂1％～5％；防锈剂0.5％～1.5％；助分散剂1％～5％；在反应釜中将润滑剂、粘度指数改进剂混合、升温至70～100℃保持30～60分钟；将加入防水密封材料，搅拌反应30～60分钟；预先用5％润滑剂加热溶解抗氧化剂，加入到反应体系中搅拌均匀；用助分散剂预先溶解防锈剂，加入到反应体系中并搅拌均匀；得到盾构机专用盾尾密封油脂。本发明所用的原料来源广泛、成本较低，产品粘附性强、密封性能好、泵送效果佳，满足盾构施工过程中盾尾密封及润滑要求，具有广泛的应用前景。

Description

一种盾构机专用盾尾密封油脂及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑组合物技术领域，特别是涉及一种高性价比的盾构机专用盾尾密封油脂及其制备方法。
背景技术
盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种在地下及山体工程施工中开挖软弱地质如淤泥、粘土、粉砂、卵石、岩石等使之成洞的隧道掘进专用工程机械，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。盾构机施工过程中所用的润滑油脂、化学品主要有齿轮油、液压油、主轴承密封脂、主轴承润滑脂、盾尾密封脂及泥浆添加剂等，盾尾密封脂是一种用量最大、性能特殊的专用密封脂，是一种保证盾构机正常工作非常重要和必须的密封脂。盾尾密封脂设计用于盾构机的尾部起到密封作用(密封地下水、泥浆等)、润滑作用(减小盾尾和管片外壁之间的摩擦，有效保护盾尾)、防锈作用(对钢丝刷和钢结构有防锈、防腐蚀作用)，因此盾构机盾尾密封脂应具有良好的水密封性、抗磨损和撕裂能力、抗爬行能力、在较宽的温度范围内有较好的可泵送能力、较好的粘附性、良好的承载机械压力和机械稳定性。
当前有关盾尾密封脂的研究也有不少报道，制备的产品性能存在差异。CN200510023635发明了一种盾构掘进机钢丝刷型盾尾密封油脂，该产品不会出现结块和变硬的现象，主要解决产品稠度较高、挥发性大、储存不稳定等方面的不足；CN200610126873发明的盾尾密封油脂特点在于造价较低，密封性能强，产品质量稳定；CN200910046408发明的盾尾密封油脂组合物的特点在于采用了大量的防水密封材料，粘附性能较强；CN201410113771发明的盾尾密封油脂具有较好的抗水压密封性，大大减少了注脂管的堵塞，提高了盾构机工作效率。
市场上盾尾密封油脂质量和品种参差不齐，主要存在宽温度范围泵送性能较差、抗水压密封性能参差不齐、粘附性能与泵送性能不能兼顾等问题。
本发明研制出一种具有突出的抗水压密封性、粘附性能、泵送性能和优良的润滑性能的盾尾密封油脂，专门应用于盾构机施工过程中盾尾部分的集中润滑系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构机专用盾尾密封油脂及其制备方法。本发明通过大量试验筛选配方和工艺制得，该产品具有突出的抗水压密封性、粘附性能、泵送性能和优良的润滑性能，满足盾构施工过程中盾尾润滑与密封需求。
本发明的技术如下：
一种盾构机专用盾尾密封油脂，其组分和质量百分含量如下：
润滑剂 20-35％；
防水密封材料 50-60％；
粘度指数改进剂 5-15％；
抗氧化剂 1-5％；
防锈剂 0.5-1.5％；
助分散剂 1-5％；
所述润滑剂的40℃运动粘度为100-700mm2/s；100℃运动粘度为10-50mm2/s；所述润滑剂为矿物油、合成油或两者配比的混合物。
所述防水密封材料包括纤维以及填料，其中纤维包括化纤以及木纤维等，填料为二硫化钼、石墨、三聚氰胺氰尿酸盐、云母、炭黑、钙粉、二氧化硅、PTFE、滑石粉、石膏中的一种或多种。
所述粘度指数改进剂是聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、天然橡胶、石油沥青高分子化合物或混合物。
所述抗氧化剂是二苯胺、二烷基二苯胺、N-苯基-α-萘胺的胺类抗氧剂或2,6-二叔丁基对甲苯酚、2,6-二叔丁基混合酚的酚类抗氧剂。
所述防锈剂为石油磺酸钡、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钡、环烷酸锌、亚硝酸钠、苯并三氮唑等。
所述助分散剂为邻苯二甲酸二丁酯、石油磺酸盐、丁二酸酯、山梨醇单油酸脂等。
本发明的盾尾密封油脂制备方法，以油脂量为100％计，在反应釜中将15％～30％润滑剂、5～15％的粘度指数改进剂混合、搅拌加热，升温至70～100℃保持30～60分钟；将50％～60％防水密封材料加入到反应釜中，搅拌反应30～60分钟；预先用5％润滑剂加热溶解1％～5％抗氧化剂，加入到反应体系中并搅拌均匀；用1-5％助分散剂预先溶解0.5％～1.5％防锈剂，加入到反应体系中并搅拌均匀；分散均匀即得到盾构机专用盾尾密封油脂。
本发明所用的原料来源广泛，成本较低，产品性能优异，完全能够满足盾构施工过程中盾尾部分的润滑与抗水压密封要求，在盾构行业具有广泛的应用前景。
具体实施方式
在实验室进行了大量的研究工作，筛选出合适的配方及工艺，得到了不同性能的盾尾密封油脂，在此选出6个实施例进行考察。
本发明的效果通过下面的实施例进一步说明。但应明白，下面的实施例不单纯是限制本发明的范围，任何不超出本发明构思和范围的改动，都在本发明的范围之内。
实施例1：
物料配比如下：
润滑剂 20％
防水密封材料 60％
粘度指数改进剂 15％
抗氧化剂 2.5％
防锈剂 0.5％
助分散剂 2％
操作步骤为：
(1)以盾尾密封油脂总量为2000g计，在反应釜中加入300g的500SN润滑剂(40℃运动粘度为100mm2/s,100℃运动粘度为10mm2/s)和300g聚甲基丙烯酸酯，开启搅拌加热升温至85～90℃保持40～60分钟；(2)将900g滑石粉、100g石墨、50g二硫化钼、150g木质纤维加入到反应釜中，搅拌反应30～60分钟；(3)预先用100g的500SN加热溶解50g二苯胺，加入到反应体系中并搅拌均匀；(4)用40g邻苯二甲酸二丁酯预先溶解5g苯并三氮唑、5g二壬基萘磺酸钡，加入到反应体系中并搅拌均匀；(5)分散均匀即得到盾构机专用盾尾密封油脂。所制得的密封油脂性能列于表1。
实施例2：
物料配比如下：
润滑剂 35％
防水密封材料 50％
粘度指数改进剂 5％
抗氧化剂 3.5％
防锈剂 1.5％
助分散剂 5％
操作步骤为：
(1)以盾尾密封油脂总量为2000g计，在反应釜中加入600g的150BS润滑剂(40℃运动粘度为600mm2/s,100℃运动粘度为32mm2/s)和100g聚异丁烯，开启搅拌加热升温至80～85℃保持30～60分钟；(2)将800g云母粉、50g化纤、50g木质纤维、100g三聚氰胺氰尿酸盐加入到反应釜中，搅拌反应30～60分钟；(3)预先用100g150BS润滑剂加热溶解70g2,6-二叔丁基对甲苯酚，加入到反应体系中并搅拌均匀；(4)用100g石油磺酸盐预先溶解15g亚硝酸钠、15g石油磺酸钡，加入到反应体系中并搅拌均匀；(5)分散均匀即得到盾构机专用盾尾密封油脂。所制得的密封油脂性能列于表1。
实施例3：
物料配比如下：
润滑剂 24％
防水密封材料 59％
粘度指数改进剂 8％
抗氧化剂 5％
防锈剂 1％
助分散剂 3％
操作步骤为：
(1)以盾尾密封油脂总量为2000g计，在反应釜中加入380g的18号环烷油(40℃运动粘度为600mm2/s,100℃运动粘度为21mm2/s)和160g乙烯丙烯共聚物，开启搅拌加热升温至70～75℃保持30～60分钟；(2)将80g二硫化钼、100g炭黑、800g滑石粉以及100g木质纤维加入到反应釜中，搅拌反应30～60分钟；(3)预先用100g150BS加热溶解100g二烷基二苯胺，加入到反应体系中并搅拌均匀；(4)用60g石油磺酸盐预先溶解20g石油磺酸钠，加入到反应体系中并搅拌均匀；(5)分散均匀即得到盾构机专用盾尾密封油脂。所制得的密封油脂性能列于表1。
实施例4：
物料配比如下：
润滑剂 27％
防水密封材料 58％
粘度指数改进剂 12％
抗氧化剂 1％
防锈剂 1％
助分散剂 1％
操作步骤为：
(1)以盾尾密封油脂总量为2000g计，在反应釜中加入440g的PAO10润滑剂(40℃运动粘度为106mm2/s,100℃运动粘度为10mm2/s)和240g沥青，开启搅拌加热升温至95～100℃保持30～60分钟；(2)将1000g滑石粉、160g木质纤维加入到反应釜中，搅拌反应30～60分钟；(3)预先用100gPAO润滑剂加热溶解20g2,6-二叔丁基混合酚，加入到反应体系中并搅拌均匀；(4)用20g山梨醇单油酸脂预先溶解20g苯并三氮唑，加入到反应体系中并搅拌均匀；(5)分散均匀即得到盾构机专用盾尾密封油脂。所制得的密封油脂性能列于表1。
实施例5：
物料配比如下：
润滑剂 31％
防水密封材料 55％
粘度指数改进剂 10％
抗氧化剂 1％
防锈剂 0.5％
助分散剂 2.5％
操作步骤为：
(1)以盾尾密封油脂总量为2000g计，在反应釜中加入520g的环烷油润滑剂(40℃运动粘度为600mm2/s,100℃运动粘度为21mm2/s)和200g天然橡胶，开启搅拌加热升温至75～80℃保持30～60分钟；(2)将1000g滑石粉、100g木质纤维加入到反应釜中，搅拌反应30～60分钟；(3)预先用100g环烷油加热溶解20gN-苯基-α-萘胺，加入到反应体系中并搅拌均匀；(4)用50g邻苯二甲酸二丁脂预先溶解10g苯并三氮唑，加入到反应体系中并搅拌均匀；(5)分散均匀即得到盾构机专用盾尾密封油脂。所制得的密封油脂性能列于表1。
实施例6：
物料配比如下：
润滑剂 32％
防水密封材料 52％
粘度指数改进剂 13％
抗氧化剂 1.5％
防锈剂 0.5％
助分散剂 1％
操作步骤为：
(1)以盾尾密封油脂总量为2000g计，在反应釜中加入540g的淄博3号润滑剂(40℃运动粘度为220mm2/s,100℃运动粘度为12mm2/s)和260g石油沥青，开启搅拌加热升温至90～95℃保持30～60分钟；(2)将800g钙粉、50g二氧化硅、30gPTFE、20g石膏、140g化纤加入到反应釜中，搅拌反应30～60分钟；(3)预先用100g淄博3号润滑剂加热溶解15g二苯胺、15g2,6-二叔丁基对甲苯酚，加入到反应体系中并搅拌均匀；(4)用20g丁二酸酯预先溶解10g环烷酸锌，加入到反应体系中并搅拌均匀；(5)分散均匀即得到盾构机专用盾尾密封油脂。所制得的密封油脂性能列于表1。
实施例分析检验结果如表1所示。
表1实施例1～6所得盾尾密封油脂性能评定结果
由表1中数据可知，本发明的盾尾密封油脂泵送性能良好，便于集中润滑；抗爬行能力强，具有较好的粘附性能；抗水压密封试验结果理想，可以起到很好地阻水密封作用；此外本发明的原料来源广泛，成本相对较低。因此采用本发明制备的盾尾密封油脂满足盾构施工过程中的集中润滑要求。
本发明提出的一种盾构机专用盾尾密封油脂已经通过较佳的实施例进行了描述，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与组合，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 (10)

1.一种盾构机专用盾尾密封油脂组合物；其特征是组份和质量百分比如下：
润滑剂 20-35％；
防水密封材料 50-60％；
粘度指数改进剂 5-15％；
抗氧化剂 1-5％；
防锈剂 0.5-1.5％；
助分散剂 1-5％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于润滑剂的40℃运动粘度为100-700mm2/s；100℃运动粘度为10-50mm2/s；润滑剂为矿物油、合成油或两者配比的混合物。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于防水密封材料中包括纤维以及填料。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于防水密封材料中纤维包括化纤以及木纤维。
5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于防水密封材料中填料为二硫化钼、石墨、三聚氰胺氰尿酸盐、云母、炭黑、钙粉、二氧化硅、PTFE、滑石粉或石膏中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于粘度指数改进剂是聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、天然橡胶或石油沥青高分子化合物或混合物。
7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于抗氧化剂为二苯胺、二烷基二苯胺、N-苯基-α-萘胺的胺类抗氧剂；或2,6-二叔丁基对甲苯酚、2,6-二叔丁基混合酚的酚类抗氧剂。
8.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于防锈剂为石油磺酸钡、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钡、环烷酸锌、亚硝酸钠或苯并三氮唑。
9.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于助分散剂为邻苯二甲酸二丁酯、石油磺酸盐、丁二酸酯或山梨醇单油酸脂。
10.权利要求1所述的盾构机专用盾尾密封油脂的制备方法，其特征是以盾尾密封油脂总量为100％计，在反应釜中将15％～30％润滑剂、5～15％的粘度指数改进剂混合、搅拌加热，升温至70～100℃保持30～60分钟；将50％～60％防水密封材料加入到反应釜中，搅拌反应30～60分钟；预先用5％润滑剂加热溶解1％～5％抗氧化剂，加入到反应体系中并搅拌均匀；用1-5％助分散剂预先溶解0.5％～1.5％防锈剂，加入到反应体系中并搅拌均匀；分散均匀即得到盾构机专用盾尾密封油脂。
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