CN107164027B - 轨道螺栓防锈润滑脂组合物及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道螺栓防锈润滑脂组合物及制备工艺，属于石油化工及有机合成技术领域。由下列质量份的原料制成：基础油50～60、稠化剂35～45、防锈剂3～10、抗氧化剂0.5～1；所述基础油选用低凝点中间基矿物油；所述稠化剂选用高级脂肪酸锂钙复合皂；所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；所述抗氧化剂选用二苯胺。本发明在潮湿环境及含酸、碱、盐条件下，对轨道螺栓有较好的防锈性能，适合我国南、北方‑50～100℃环境温度，在全天候条件下使用不流失，不固化，不龟裂，能保持较好的油膜状态。同时对环境不产生污染、对工人身体健康不带来危害的油脂。

Description

轨道螺栓防锈润滑脂组合物及制备工艺
技术领域
本发明涉及一种轨道螺栓防锈润滑脂组合物及制备工艺，属于石油化工及有机合成技术领域。
背景技术
截止2016年底我国铁路营业里程已达到12.4万公里，其中高铁营业里程达到2.2万公里.根据国家铁路技术政策，我国铁路线路普遍采用钢筋混泥土枕木，目前全路已铺设钢筋混凝土枕木约2.3亿根，而且用于连接钢轨和轨枕的螺栓由于暴露在自然环境中，日晒雨淋，加上列车动力作用及列车载运货物中酸、碱、盐、水的侵蚀作用，易使铁道螺栓发生化学、电化学腐蚀，轻则使配件锈死，影响轨距调整和轨道水平等而引发的重大行车事故养路工作，重则使螺栓根部腐蚀以至折断，严重影响行车安全。因此要求使用防腐性能好、使用寿命长的防锈润滑油脂，同时还须具有良好的抗水淋、抗氧化性、抗腐蚀性、润滑性、黏附性和气候适应性，对防护对象的配套构件不易产生溶胀作用，涂刷方便，易于维护保养，确保铁路运输安全。
工务、电务部门每年都要花费大量的人力、物力对铁道螺栓、钢丝绳进行点油、涂油和封顶养护。据调查，工务、电务部门大多采用涂抹废旧机油或防锈油、通用脂等措施对铁道螺栓进行防锈防蚀处理。实际使用中，因为在用的各类均存在有效作用时间短，抗雨淋冲刷能力差，对环境污染大，对人体有害等缺陷，难以满足快速发展的铁路运输生产需要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种轨道螺栓防锈润滑脂组合物及制备工艺，在潮湿环境及含酸、碱、盐条件下，对轨道螺栓有较好的防锈性能，适合我国南、北方-50～100℃环境温度，在全天候条件下使用不流失，不固化，不龟裂，能保持较好的油膜状态。同时对环境不产生污染、对工人身体健康不带来危害的油脂。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种轨道螺栓防锈润滑脂组合物，由下列质量份的原料制成：
基础油50～60、稠化剂35～45、防锈剂3～10、抗氧化剂0.5～1；
所述基础油选用低凝点中间基矿物油；
所述稠化剂选用高级脂肪酸锂钙复合皂；
所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；
所述抗氧化剂选用二苯胺。
进一步的，所述高级脂肪酸锂钙复合皂由下列质量比的原料组成：十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙=25:10:6:4。
进一步的，所述石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的质量比为：油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡=2:1。
一种制备轨道螺栓防锈润滑脂组合物的工艺，该工艺包括如下步骤：
（1）、将第一质量份的硬脂酸和占总基础油质量百分比为25%～30%的第一质量份基础油投入到皂化釜中，在搅拌下加热至60℃～70℃，慢慢加入第二质量份的硬脂酸和十二羟基硬脂酸；
（2）、搅拌并加热至80℃～90℃，加入氢氧化钙制备的溶液；
（3）、当温度达到120℃～130℃，加入氢氧化锂制备的溶液；
（4）、常压下皂化3～4小时，皂化反应完成后，继续升温，脱除水分；
（5）、当温度升170℃～180℃加入抗氧化剂，以防止基础油在高温下氧化，使长效脂质量变质；快速加热达到190℃～200℃时，停止加热，利用余热使皂化釜内物达到205～210℃，釜内物质完全熔溶；
（6）、将剩余基础油的二分之一的第二质量份基础油，快速加入皂化釜内，将釜内物质温度降至180℃以下，将其转入调和釜；待调和釜中温度达到100℃～110℃时，加入防锈剂，然后调节剪切机，使长效脂达到均化，在循环剪切过程中，将剩余的第三质量份基础油分批次加入釜中，剪切1～2h后，调解釜底出口阀，脱气30～60min；
即制得长效脂，待釜内温度降至60℃～70℃以下，取得螺栓防锈润滑脂组合物；
第一质量份的硬脂酸、第二质量份的硬脂酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化钙与氢氧化锂总和为高级脂肪酸锂钙复合皂的稠化剂；
所述第一质量份基础油与第二质量份基础油与第三质量份基础油的总和、稠化剂、防锈剂、抗氧化剂的质量比为：（50～60）:（35～45）:（3～10）:（0.5～1）。
进一步的，所述高级脂肪酸锂钙复合皂由下列质量比的原料组成：
十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙=25:10:6:4。
进一步的，所述基础油选用低凝点中间基矿物油；
所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；
所述抗氧化剂选用二苯胺。
进一步的，所述石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的质量比为：油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡=2:1。
原理说明：
基础油
为保证防锈脂具有优良的高低温性能，选用低凝点中间基矿物油作为基础油。其主要性能如下：
（1）100℃运动粘度，mm2/s 7～10cst；
（2）凝固点小于-40℃ ；
（3）粘度指数大于90；
（4）闪点大于160℃；
稠化剂
选用高级脂肪酸锂钙复合皂作为稠化剂（十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙）使脂具有较好的抗水性、较高的滴点等性能。
防锈剂添加剂的选择
防锈剂添加到润滑脂中，就可以防止氧透过油膜腐蚀钢铁表面，破坏上述物件表面微小原电池结构。一般认为，有机防锈剂分子牢固地吸附在金属表面上，其烃链向外垂直定向排列与油分子相互吸引，形成憎水性油膜。这层防锈油膜既能物理地阻碍水分和酸、碱、盐等腐蚀性介质渗透到金属表面上，又具有憎水性，能从金属表面上把水排挤出去。
常用的防锈剂有磺酸盐类 (Ba，Ca、Na等)、羧酸、羧酸盐及其衍生物、醋类 (如山梨 糖醇，单油酸醣，羊毛脂镁皂)、有机磷酸盐类。其中石油磺酸钡，二壬基萘磺酸钡是目前应用最广，产量最大的油溶性防锈剂，具有优良的抗潮湿，抗盐雾、抗盐水侵蚀性能及优良的水置换性，酸中和性。本防锈润滑脂的防锈剂配方为---石油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡。
抗氧化剂的选择
为了延缓防锈润滑脂被空气氧化，提高其抗氧化性能和延长储存及使用寿命而添加抗氧化剂。
对于润滑脂类产品，最适宜的抗氧化剂为胺类苯环化合物，从抗氧化效果及经济效益两方面综合考虑，我们选择了二苯胺作为此产品的抗氧化剂。
本发明的有益效果：
本发明的油脂为黑色均匀油膏，其抗水淋、防腐蚀、耐温性能均满足2003年铁路发布的《铁道螺栓专用防护脂》技术条件，并优于废旧机油或防锈油、通用脂。其化学性能稳定、防锈蚀效果明显，同时物理状态（稀稠）适度，使用寿命可达到三年，现场施工方便，不受气温的影响。
该防锈润滑脂无气味、无刺激，生产过程对环境无污染。工人使用该防锈润滑脂涂抹铁道螺栓时，对身体健康不产生危害，清洗容易。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
实施例1为本发明的轨道螺栓防锈润滑脂组合物：由下列质量份的原料制成：
基础油50、稠化剂35、防锈剂3、抗氧化剂0.5；
所述基础油选用低凝点中间基矿物油；所述稠化剂选用高级脂肪酸锂钙复合皂；所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；所述抗氧化剂选用二苯胺。
所述高级脂肪酸锂钙复合皂由下列质量比的原料组成：
十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙=25:10:6:4。
所述石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的质量比为：油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡=2:1。
实施例2
实施例2为本发明的轨道螺栓防锈润滑脂组合物：由下列质量份的原料制成：
基础油55、稠化剂40、防锈剂7、抗氧化剂0.8；
所述基础油选用低凝点中间基矿物油；所述稠化剂选用高级脂肪酸锂钙复合皂；所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；所述抗氧化剂选用二苯胺。
所述高级脂肪酸锂钙复合皂由下列质量比的原料组成：
十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙=25:10:6:4。
所述石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的质量比为：油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡=2:1。
实施例3
实施例3为本发明的轨道螺栓防锈润滑脂组合物：由下列质量份的原料制成：
基础油60、稠化剂45、防锈剂10、抗氧化剂1；
所述基础油选用低凝点中间基矿物油；所述稠化剂选用高级脂肪酸锂钙复合皂；所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；所述抗氧化剂选用二苯胺。
所述高级脂肪酸锂钙复合皂由下列质量比的原料组成：
十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙=25:10:6:4。
所述石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的质量比为：油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡=2:1。
实施例4
实施例4为本发明的轨道螺栓防锈润滑脂组合物：由下列质量份的原料制成：
基础油57、稠化剂37、防锈剂9、抗氧化剂0.6；
所述基础油选用低凝点中间基矿物油；所述稠化剂选用高级脂肪酸锂钙复合皂；所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；所述抗氧化剂选用二苯胺。
所述高级脂肪酸锂钙复合皂由下列质量比的原料组成：
十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙=25:10:6:4。
所述石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的质量比为：油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡=2:1。
实施例5
实施例5为一种制备轨道螺栓防锈润滑脂组合物的工艺，其该工艺包括如下步骤：
（1）、将第一质量份的硬脂酸和占总基础油质量百分比为25%的第一质量份基础油投入到皂化釜中，在搅拌下加热至60℃，慢慢加入第二质量份的硬脂酸和十二羟基硬脂酸；
（2）、搅拌并加热至80℃，加入氢氧化钙制备的溶液；
（3）、当温度达到120℃，加入氢氧化锂制备的溶液；
（4）、常压下皂化3小时，皂化反应完成后，继续升温，脱除水分；
（5）、当温度升170℃加入抗氧化剂，以防止基础油在高温下氧化，使长效脂质量变质；快速加热达到190℃时，停止加热，利用余热使皂化釜内物达到205℃，釜内物质完全熔溶；
（6）、将剩余基础油的二分之一的第二质量份基础油，快速加入皂化釜内，将釜内物质温度降至180℃以下，将其转入调和釜；待调和釜中温度达到100℃℃时，加入防锈剂，然后调节剪切机，使长效脂达到均化，在循环剪切过程中，将剩余的第三质量份基础油分批次加入釜中，剪切1h后，调解釜底出口阀，脱气30min；
即制得长效脂，待釜内温度降至60℃以下，取得螺栓防锈润滑脂组合物；
第一质量份的硬脂酸、第二质量份的硬脂酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化钙与氢氧化锂总和为高级脂肪酸锂钙复合皂的稠化剂。
实施例6
实施例6为一种制备轨道螺栓防锈润滑脂组合物的工艺，其该工艺包括如下步骤：
（1）、将第一质量份的硬脂酸和占总基础油质量百分比为30%的第一质量份基础油投入到皂化釜中，在搅拌下加热至70℃，慢慢加入第二质量份的硬脂酸和十二羟基硬脂酸；
（2）、搅拌并加热至90℃，加入氢氧化钙制备的溶液；
（3）、当温度达到130℃，加入氢氧化锂制备的溶液；
（4）、常压下皂化4小时，皂化反应完成后，继续升温，脱除水分；
（5）、当温度升180℃加入抗氧化剂，以防止基础油在高温下氧化，使长效脂质量变质；快速加热达到200℃时，停止加热，利用余热使皂化釜内物达到210℃，釜内物质完全熔溶；
（6）、将剩余基础油的二分之一的第二质量份基础油，快速加入皂化釜内，将釜内物质温度降至180℃以下，将其转入调和釜；待调和釜中温度达到110℃时，加入防锈剂，然后调节剪切机，使长效脂达到均化，在循环剪切过程中，将剩余的第三质量份基础油分批次加入釜中，剪切2h后，调解釜底出口阀，脱气60min；
即制得长效脂，待釜内温度降至70℃以下，取得螺栓防锈润滑脂组合物；
第一质量份的硬脂酸、第二质量份的硬脂酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化钙与氢氧化锂总和为高级脂肪酸锂钙复合皂的稠化剂。
实施例7
实施例7为一种制备轨道螺栓防锈润滑脂组合物的工艺，其该工艺包括如下步骤：
（1）、将第一质量份的硬脂酸和占总基础油质量百分比为28%的第一质量份基础油投入到皂化釜中，在搅拌下加热至65℃，慢慢加入第二质量份的硬脂酸和十二羟基硬脂酸；
（2）、搅拌并加热至85℃，加入氢氧化钙制备的溶液；
（3）、当温度达到125℃，加入氢氧化锂制备的溶液；
（4）、常压下皂化3.5小时，皂化反应完成后，继续升温，脱除水分；
（5）、当温度升175℃加入抗氧化剂，以防止基础油在高温下氧化，使长效脂质量变质；快速加热达到195℃时，停止加热，利用余热使皂化釜内物达到208℃，釜内物质完全熔溶；
（6）、将剩余基础油的二分之一的第二质量份基础油，快速加入皂化釜内，将釜内物质温度降至180℃以下，将其转入调和釜；待调和釜中温度达到105℃时，加入防锈剂，然后调节剪切机，使长效脂达到均化，在循环剪切过程中，将剩余的第三质量份基础油分批次加入釜中，剪切1.5h后，调解釜底出口阀，脱气45min；
即制得长效脂，待釜内温度降至65℃以下，取得螺栓防锈润滑脂组合物；
第一质量份的硬脂酸、第二质量份的硬脂酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化钙与氢氧化锂总和为高级脂肪酸锂钙复合皂的稠化剂。
实施例8
实施例8为一种制备轨道螺栓防锈润滑脂组合物的工艺，其该工艺包括如下步骤：
（1）、将第一质量份的硬脂酸和占总基础油质量百分比为27%的第一质量份基础油投入到皂化釜中，在搅拌下加热至62℃，慢慢加入第二质量份的硬脂酸和十二羟基硬脂酸；
（2）、搅拌并加热至83℃，加入氢氧化钙制备的溶液；
（3）、当温度达到127℃，加入氢氧化锂制备的溶液；
（4）、常压下皂化3.2小时，皂化反应完成后，继续升温，脱除水分；
（5）、当温度升172℃加入抗氧化剂，以防止基础油在高温下氧化，使长效脂质量变质；快速加热达到193℃时，停止加热，利用余热使皂化釜内物达到207℃，釜内物质完全熔溶；
（6）、将剩余基础油的二分之一的第二质量份基础油，快速加入皂化釜内，将釜内物质温度降至180℃以下，将其转入调和釜；待调和釜中温度达到107℃时，加入防锈剂，然后调节剪切机，使长效脂达到均化，在循环剪切过程中，将剩余的第三质量份基础油分批次加入釜中，剪切1.3h后，调解釜底出口阀，脱气35min；
即制得长效脂，待釜内温度降至68℃以下，取得螺栓防锈润滑脂组合物；
第一质量份的硬脂酸、第二质量份的硬脂酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化钙与氢氧化锂总和为高级脂肪酸锂钙复合皂的稠化剂。
在实施例5-8的制备工艺中，其原料的组成参考实施例1-4中的描述，其具体原料范围如下：
第一质量份基础油与第二质量份基础油与第三质量份基础油的总和、稠化剂、防锈剂、抗氧化剂的质量比为：（50～60）:（35～45）:（3～10）:（0.5～1）。
可选的，所述高级脂肪酸锂钙复合皂由下列质量比的原料组成：
十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙=25:10:6:4。
可选的，所述基础油选用低凝点中间基矿物油；
所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；
所述抗氧化剂选用二苯胺。
可选的，所述石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的质量比为：油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡=2:1。
主要技术性能和参数：
主要性能：
轨道螺栓防锈润滑脂是由大于90粘度指数的润滑油为基础油，氢化蓖麻油酸锂为主，石油磺酸钙为辅的混和稠化剂，并加入防氧化剂和防锈剂等组成的防锈油脂。它就有很好的抗水淋性、附着力强，在高温下不易流失，不滑落，可以长期滞留在被防护的金属表面，从而能搞笑持久的防止腐蚀介质、水及氧透过油膜侵蚀金属表面。
实施例中的主要技术参数：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
随着铁路运行速度的提高，列车密度的增大，线路检修时间越来越少，延长线路部件检修周期，保证线路良好状态成为越来越受关注。这就要求防锈润滑脂不单要有良好的防锈性能，还要有长效性能。因此，在防锈润滑脂加入抗氧化剂来分解含硫及过氧化物，提高其抗氧化性能并延长储存和使用寿命。

Claims (2)

1.一种轨道螺栓防锈润滑脂组合物，其特征在于由下列质量份的原料制成：
基础油50～60、稠化剂35～45、防锈剂3～10、抗氧化剂0.5～1；
所述基础油选用低凝点中间基矿物油；
所述稠化剂选用高级脂肪酸锂钙复合皂；
所述防锈剂选用石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的组合物；
所述抗氧化剂选用二苯胺；
所述高级脂肪酸锂钙复合皂由下列质量比的原料组成：
十二羟基硬脂酸：硬脂酸：氢氧化锂：氢氧化钙=25:10:6:4；
所述石油磺酸钡与二壬基萘磺酸钡的质量比为：油磺酸钡：二壬基萘磺酸钡=2:1。
2.一种用于权利要求1所述的轨道螺栓防锈润滑脂组合物的制备工艺，其特征在于该工艺包括如下步骤：
（1）、将第一质量份的硬脂酸和占总基础油质量百分比为25%～30%的第一质量份基础油投入到皂化釜中，在搅拌下加热至60℃～70℃，慢慢加入第二质量份的硬脂酸和十二羟基硬脂酸；
（2）、搅拌并加热至80℃～90℃，加入氢氧化钙制备的溶液；
（3）、当温度达到120℃～130℃，加入氢氧化锂制备的溶液；
（4）、常压下皂化3～4小时，皂化反应完成后，继续升温，脱除水分；
（5）、当温度升至170℃～180℃加入抗氧化剂，以防止基础油在高温下氧化，使长效脂质量变质；快速加热达到190℃～200℃时，停止加热，利用余热使皂化釜内物达到205～210℃，釜内物质完全熔溶；
（6）、将剩余基础油的二分之一的第二质量份基础油，快速加入皂化釜内，将釜内物质温度降至180℃以下，将其转入调和釜；待调和釜中温度达到100℃～110℃时，加入防锈剂，然后调节剪切机，使长效脂达到均化，在循环剪切过程中，将剩余的第三质量份基础油分批次加入釜中，剪切1～2h后，调解釜底出口阀，脱气30～60min；
即制得长效脂，待釜内温度降至60℃～70℃以下，取得螺栓防锈润滑脂组合物；
第一质量份的硬脂酸、第二质量份的硬脂酸、十二羟基硬脂酸、氢氧化钙与氢氧化锂总和为高级脂肪酸锂钙复合皂的稠化剂；
所述第一质量份基础油与第二质量份基础油与第三质量份基础油的总和、稠化剂、防锈剂、抗氧化剂的质量份数比为：（50～60）:（35～45）:（3～10）:（0.5～1）。
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