CN106800966A - 一种盾构机主轴承密封油脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于盾构机的主轴承密封油脂及其制备方法。该主轴承密封油脂的组分及其质量百分数如下：基础油15～30％、润滑脂20～30％、增粘剂12～20％、可降解纤维5～12％、纳米颗粒填充材料20～40％、分散剂1～5％。采用本配方制备的盾构机主轴承密封油脂减摩抗磨性能优异，具有突出的润滑效果，能有效防止旋转部位的锈蚀，减少旋转部件的磨损；此外，还具有良好的抗水密封性和泵送性，不堵塞管道，且其纤维结构能更有效地防止杂质侵入盾构头部造成轴承等精密部件的损坏，提高主轴承的使用寿命；产品性能稳定，无毒无腐蚀，对环境友好，制备工艺简单。

Description

一种盾构机主轴承密封油脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种密封油脂，尤其涉及一种用于盾构机的主轴承密封油脂及其制备方法。
背景技术
近几年，随着我国交通事业的迅速发展，为了适应城市建设与发展的需求，地下工程日益兴建。目前盾构施工法在城市轨道建设、公路铁路、市政工程、水利工程、过江过海隧道及军工保密设施等领域得到了广泛的应用和推广，未来盾构施工法将成为隧道施工的主流。盾构机在施工过程中，通过刀盘对土体进行切削来开挖隧道，在刀盘和主驱动之间有一个旋转体，水、泡沫、膨润土都可以通过该旋转体注入到刀盘面，这样不仅可以大大改良开挖面土壤，还能有效的减少刀盘扭矩，改善土壤的流动性，以保证盾构机的掘进顺利进行。由于开挖隧道通常位于地面以下几十米处，开挖面存在很大的土压，使地下水、泥浆和渣土等杂质很容易进入旋转体内部，磨损筒体，严重影响隧道施工。因此，为了有效地防止盾构土仓内的地下水、泥浆和渣土等杂质侵入主轴承内，必须使用主轴承密封油脂。盾构机主轴承密封油脂应具有较好的抗水密封性和泵送性，良好的抗水密封性可以保护主轴承的小齿轮空间，不会受到来自盾构内的污染。良好的泵送性则可以保证施工按照一定的进度完成，如果泵送性不好，可能堵塞注脂管道或者泵送压力过大，造成管道破裂，影响施工进度。另外，主轴承密封油脂还应具有较好的减摩抗磨性能，以减少主轴承精密部件的磨损，从而延长主轴承的使用寿命，更有效地提高盾构机的掘进效率，并保证盾构施工的顺利进行。
目前盾构机主轴承密封油脂主要依赖进口，但国外的生产成本和运输费用较高，近几年国内虽然也展开了对主轴承密封油脂的研发，但在减摩抗磨性能和润滑性上还存在一定的差距，另外，抗水密封性和泵送性也有待提高。尤其是在盾构的施工环境温度较低时，不能同时兼顾抗水密封性和泵送性，而且润滑性较差，容易对旋转筒体造成磨损，影响正常掘进而造成严重的经济损失。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种盾构机主轴承密封油脂及其制备方法，本产品具有良好的减摩抗磨性能，润滑效果突出，能更有效地保护轴承内的精密部件，而且兼具良好的抗水密封性和泵送性。
目前行业内已有不少盾构机主轴承密封油脂的配方工艺，但相比之下，组分不同，制备工艺也不同。本发明所述的盾构机主轴承密封油脂，在制备中导入了纳米技术，使用纳米新材料，具有良好的减摩抗磨性，润滑效果突出，并且在其他性能上也有明显的进步。纳米颗粒具有优良的摩擦学性能，它的添加显著增强了主轴承密封油脂的减摩抗磨性能。本发明选用纳米颗粒作为填充材料，利用纳米颗粒在摩擦表面起到支撑载荷的“微轴承和支撑垫”作用，变滑动摩擦为滚动摩擦起到支撑负荷的“滚珠轴承”作用，提高了油脂的承载能力和减摩抗磨性能。纳米颗粒优选为纳米二硫化钼，二硫化钼为六方晶体层状结构，层与层之间的硫原子以范德华力相结合，容易产生滑移，使其具有较好的减摩抗磨特性，且二硫化钼与金属表面的接合能力强，形成的润滑膜不易破裂，再者其本身的强度较高，能承受较高载荷。
本发明所述的盾构机主轴承密封油脂，利用偶联剂具有两种不同性质官能团的特殊结构，一端与无机纳米粒子表面形成有机活性单分子层，另一端与油品、聚合物和纤维发生化学反应或通过范德华力产生缠绕作用，使无机纳米粒子和油品、聚合物和纤维成为有机整体，从而增强主轴承密封油脂的稳定性。
本发明的盾构机主轴承密封油脂按质量百分比由下列组分组成：基础油15～30％、润滑脂20～30％、增粘剂12～20％、可降解纤维5～12％、纳米颗粒填充材料20～40％、分散剂1～5％，以上各组分的质量百分比之和为100％。
进一步的，所述基础油为植物油、矿物油、机械液压油中的一种或多种。
进一步的，所述润滑脂为锂基脂、极压锂基脂、钙基脂、钠基脂中的一种或几种，优选为极压锂基脂，极压锂基脂具有优良的耐负荷性能、抗水性和泵送性。
进一步的，所述增粘剂为聚异丁烯、乙丙共聚物、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或几种，优选为聚异丁烯，粘温特性好，增粘能力强。
进一步的，所述可降解纤维为木质纤维、亚麻纤维、木棉纤维、可降解合成纤维中的一种或几种。
进一步的，所述可降解纤维的长度为0.5～6mm。
进一步的，所述纳米颗粒填充材料为纳米石墨、纳米氟化石墨、纳米二硫化钼、纳米二硫化钨、纳米二硒化铌的一种或几种。
进一步的，所述分散剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或几种。
进一步的，一种制备盾构机主轴承密封油脂的方法，其特征在于：步骤如下：
步骤1)按照各组分的质量百分比添加，依次将基础油、增粘剂、润滑脂和分散剂投入到捏合机中，捏合搅拌0.5-1h；其中各组分及其质量百分数如下：基础油15～30％、润滑脂20～30％、增粘剂12～20％、可降解纤维5～12％、纳米颗粒填充材料20～40％、分散剂1～5％；
步骤2)将纳米颗粒填充材料按5:3:2的质量比例分批投入到捏合机中，搅拌0.5～1h；
步骤3)最后缓慢投入可降解纤维，继续捏合搅拌1～2h，即可制得盾构机主轴承密封油脂。
有益效果：采用本配方制备的盾构机主轴承密封油脂减摩抗磨性能优异，具有突出的润滑效果，能有效防止旋转部位的锈蚀，减少旋转部件的磨损；此外，还具有良好的抗水密封性和泵送性，不堵塞管道，且其纤维结构能更有效地防止杂质侵入盾构头部造成轴承等精密部件的损坏，提高主轴承的使用寿命；产品性能稳定，无毒无腐蚀，对环境友好，制备工艺简单。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例中的盾构机主轴承密封油脂，其组分及质量百分比如下：18％的32#机械液压油；25％钙基脂；15％聚异丁烯；2％NDZ-105(钛酸酯偶联剂)；35％纳米石墨；5％木质纤维，其长度为0.5～6mm。
制备方法：依次将32#机械液压油、钙基脂、聚异丁烯、NDZ-105投入到捏合机中，搅拌捏合0.5-1h；然后将纳米石墨按5:3:2的比例分批投入到捏合机中，搅拌0.5h；最后投入木质纤维，搅拌捏合1～2h。
实施例2
本实施例中的盾构机主轴承密封油脂，其组分及质量百分比如下：15％矿物油；30％锂基脂；12％聚丙烯醇；5％OL-AT1618(铝钛复合偶联剂)；30％纳米石墨；8％亚麻纤维，其长度为0.5～6mm。
制备方法：依次将矿物油、锂基脂、聚丙烯醇、OL-AT1618投入到捏合机中，搅拌捏合0.5-1h；然后将纳米石墨按5:3:2的比例分批投入到捏合机中，搅拌1h；最后投入亚麻纤维，搅拌捏合1～2h。
实施例3
本实施例中的盾构机主轴承密封油脂，其组分及质量百分比如下：28％玉米油；20％极压锂基脂；20％聚异丁烯；2％OLAT-1618；25％纳米二硫化钼；5％亚麻纤维，其长度为0.5～6mm。
制备方法：依次将玉米油、极压锂基脂、聚异丁烯、OL-AT1618投入到捏合机中，搅拌捏合0.5-1h；然后将纳米二硫化钼按5:3:2的比例分批投入到捏合机中，搅拌1h；最后投入亚麻纤维，搅拌捏合1～2h。
实施例4
本实施例中的盾构机主轴承密封油脂，其组分及质量百分比如下：15％46#机械液压油；20％钠基脂；16％聚丙烯酰胺；1％DL-482(铝酸酯偶联剂)；40％纳米二硫化铌；8％可降解合成纤维，其长度为0.5～6mm。
制备方法：依次将46#机械液压油、钠基脂、聚丙烯酰胺、DL-482投入到捏合机中，搅拌捏合0.5-1h；然后将纳米二硫化铌按5:3:2的比例分批投入到捏合机中，搅拌1h；最后投入可降解合成纤维，搅拌捏合1～2h。
实施例5
本实施例中的盾构机主轴承密封油脂，其组分及质量百分比如下：30％68#机械液压油；23％极压锂基脂；12％乙丙共聚物；3％DL-429(铝酸酯偶联剂)；20％纳米二硫化钨；12％木棉纤维，其长度为0.5～6mm。
制备方法：依次将68#机械液压油、极压锂基脂、乙丙共聚物、DL-429投入到捏合机中，搅拌捏合0.5-1h；搅拌均匀后将纳米二硫化钨按5:3:2的比例分批投入到捏合机中，搅拌0.5h；最后投入木棉纤维，搅拌捏合1～2h。
对比例
本实施例中的盾构机主轴承密封油脂，其组分及质量百分比如下：28％玉米油；20％极压锂基脂；20％聚异丁烯；2％OLAT-1618；25％二硫化钼；5％亚麻纤维，其长度为0.5～6mm。
制备方法：依次将玉米油、极压锂基脂、聚异丁烯、OL-AT1618投入到捏合机中，搅拌捏合0.5-1h；然后将二硫化钼按5:3:2的比例分批投入到捏合机中，搅拌1h；最后投入亚麻纤维，搅拌捏合1～2h。
本发明的盾构机主轴承密封油脂的质量检测指标对比如下表：
表1盾构机主轴承密封油脂的质量检测指标对比表
以上数据表明本发明制备的盾构机主轴承密封油脂具有优异的抗水密封性和粘附性，易于泵送，不堵塞管道；根据对比数据可以发现，在保证良好的抗水密封性和泵送性的同时，纳米颗粒的添加使产品在减摩抗磨性能方面表现更为优异。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种盾构机主轴承密封油脂，其特征在于，所述盾构机主轴承密封油脂按质量百分比由下列组分组成：基础油15～30％、润滑脂20～30％、增粘剂12～20％、可降解纤维5～12％、纳米颗粒填充材料20～40％、分散剂1～5％。
2.根据权利要求1所述的盾构机主轴承密封油脂，其特征在于，所述基础油为机械液压油、矿物油、植物油中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的盾构机主轴承密封油脂，其特征在于，所述润滑脂为锂基脂、极压锂基脂、钙基脂、钠基脂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的盾构机主轴承密封油脂，其特征在于，所述增粘剂为聚异丁烯、乙丙共聚物、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的盾构机主轴承密封油脂，其特征在于，所述的可降解纤维为木质纤维、亚麻纤维、木棉纤维、可降解合成纤维中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的盾构机主轴承密封油脂，其特征在于，所述的可降解纤维的长度为0.5～6mm。
7.根据权利要求1所述的盾构机主轴承密封油脂，其特征在于，所述纳米颗粒填充材料为纳米石墨、纳米氟化石墨、纳米二硫化钼、纳米二硫化钨、纳米二硒化铌的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的盾构机主轴承密封油脂，其特征在于，所述分散剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的一种或几种。
9.一种制备权利要求1至8中任一项所述的盾构机主轴承密封油脂的方法，其特征在于：步骤如下：
步骤1)按照权利要求1所述的各组分的质量百分比添加，依次将基础油、增粘剂、润滑脂和分散剂投入到捏合机中，捏合搅拌0.5-1h；
步骤2)将纳米颗粒填充材料按5:3:2的质量比例分批投入到捏合机中，搅拌0.5～1h；
步骤3)最后投入可降解纤维，继续捏合搅拌1～2h，即可制得盾构机主轴承密封油脂。
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