CN107164029A - 一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及润滑密封材料领域，具体说是一种盾构机盾尾用环境友好型盾尾密封油脂及其制备方法。以该密封油脂的总重量为基准，所述原料的组分为：30％‑45％的基础油、10％‑15％的稠化剂、5％‑15％的增粘剂、1％‑5％的固体润滑剂、3％‑8％的纤维、25％‑50％的粉状填料。该发明所使用的基础油为经过环氧化异构酯化得到的改性豆油异构丙脂与聚醚通过一定比例调配的具有很低倾点(＜‑50℃)的可降解型很好环境友好型耐低温性基础油。同现有技术所使用的矿物油、液压油相比，生物降解性能优异、抗氧化性能较好、黏温性能和低温流动性较好，泵送性能和摩擦润滑性能优异所制备的润滑脂密封油脂性能优异。解决了现在存在的盾构机用盾尾密封油脂在低温环境下的流动性与环保性问题。

Description

一种环境友好型盾构机盾尾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，尤其是用于低温环境下盾构机用环境友好型盾尾密封油脂。
背景技术
盾构机即盾构隧道掘进机是一种修建隧道时的施工工具，它可以起到开挖地层及拼装衬砌时起到撑起地底土层压力的作用。当前随着国内基础建设的发展、各大城市地铁、隧道、公路、市政工程、水电隧道工程的建设，盾构机已经成为被逐渐普遍采用的一种施工方式。地底空间的不断利用与有效的开发充分体现了一个城市乃至一个国家工程技术的发展水平，一项工程隧道的圆满完成起决定作用的就是盾构掘进机的使用及其性能能否满足于所在的施工环境以及地层结构的需要。
盾构机盾尾是由盾构外壳钢板延长构成，主要用于掩护隧道衬砌的安装工作。盾尾末端设有密封系统，由于在盾构机施工期间有水、土及注浆材料的产生则需要使用盾尾密封油脂来防止盾构机施工阶段产生的水、土、泥浆从盾尾与衬砌之间进入盾构内。尤其是在盾尾部的盾尾刷为了防止尾部渗入泥水和土渣等需要对其注入大量的盾尾密封油脂来保证盾尾部位的密封性。如今越来越多的先进电子科学技术开始应用在盾构机中大大提高其使用效率和施工进程这在很大程度上也要归功于盾构机中密封油脂的作用。由于润滑脂的润滑和密封作用使得盾构机尤其是盾尾设备在使用中在很大程度上提高了其使用寿命，同时加快了盾构机在使用过程中的掘进速度。但是随着盾构机掘进过程中地层结构的不断变化使得盾构机盾尾密封系统会时常的发生损坏、磨损、更换、遇到低温环境、遇水等一系列问题。所以盾构机用密封油脂应该具备以下特点：优异的密封性、泵送性、润滑性、抗氧化性、金属粘附性、稳定性、低温流动性以及环境友好性等。但是现有的技术还没能达到上述要求尤其实在低温环境下使用时在保证良好的泵送性、密封性、摩擦润滑性、低温流动性、抗氧化性的同时还应做到环保无污染等的要求。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种弥补现有技术不足的可在低温环境使用的环境友好型盾构机盾尾密封油脂。本发明所提供了一种盾构机盾尾在寒冷低温条件下使用时具有良好泵送性、优异的润滑性、密封性、良好的黏温性、低温流动性以及抗氧化性的环境友好型盾构机盾尾密封油脂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂，其特征在于，其由如下质量百分比的组分组成：基础油31％-48％、稠化剂10％-15％、粉状填料25％-50％、增粘剂5％-15％、纤维3％-7％、固体润滑剂0.5％-5％。
优选地，本发明的本发明的基础油为通过环氧化异构酯化得到的改性豆油异构丙脂和聚醚按照质量比2∶8～8∶2调配而成。且基础油的倾点可达-50℃以下，具有良好的降解性、抗氧化性、黏温性、摩擦润滑性以及低温流动性。
优选地，本发明的稠化剂为复合磺酸钙。
优选地，本发明的粉状填料选自白炭黑、膨润土、短棉纤维、竹子纤维、超细碳酸钙、云母粉、高岭土中的一种或多种的混合物，优选地，粉状填料颗粒直径范围为25-350微米。
优选地，本发明的增粘剂选自降解性聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨脂、聚醋酸乙烯中的一种或多种的混合物，优选的是聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯。
优选地，本发明的纤维为天然植物纤维，例如植物茎干纤维或竹子纤维、可降解合成纤维、动物纤维中的一种或多种混合物，优选选自天然植物纤维。
优选地，本发明的固体润滑剂选自石墨、氮化硼、二硫化钨、聚四氟乙烯、石墨烯中的一种或多种的混合物；优选的，选自石墨烯、氮化硼和二硫化钨。
本发明的第二方面提供一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂的制备方法，其包括如下步骤：
(1)配置基础油：通过环氧化异构酯化得到的改性豆油异构丙脂，然后将改性豆油异构丙脂和聚醚按照比例混合并搅拌均匀备用；
(2)将前的述步骤得到基础油，和可生物降解性增粘剂以及稠化剂加入捏合机，加热升温至60-80℃进行捏合；
(3)再向其中加入纤维材料和固体润滑剂在60-80℃下继续捏合反应一段时间；
(4)降温至40-60℃向其中加入粉状填料，捏合反应均匀，最后冷却、研磨即得环境友好型盾构机盾尾密封油脂。
本发明环境友好型盾构机盾尾密封油脂的制备方法，其包括如下步骤：首先在室温环境条件下将基础油、可生物降解性增粘剂、以及稠化剂加入捏合机，加热升温至60-80℃进行捏合1-2小时；再向其中加入纤维材料和固体润滑剂在60-80℃下捏合反应30-60分钟；最后降温至40-60℃向其中加入粉状填料捏合反应均匀，经冷却、研磨即得一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂。
本发明所制备的盾尾密封油脂具有较好的密封性、泵送性、粘附性、抗氧化性、低温流动性和环保性，能够有效地防止盾构机盾尾部泥沙等对其的损害作用，尤其是对盾构机盾尾刷在低温环境下的润滑和对密封装置的密封性能极为突出。与现有的技术相比，本发明的制备工艺简单，原材料便宜易得，且所使用的基础油的倾点可达-50℃以下，具有良好的降解性、抗氧化性、黏温性、摩擦润滑性以及低温流动性。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步阐述，但本发明的内容不限于此。本发明说明书中的实施方式仅用于对本发明进行说明，其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定，本领域技术人员在本发明公开的实施方式的基础上所做的任何省略、替换或修改都将落入本发明的保护范围。
实施例1
使用如下组分制备盾尾密封润滑脂：质量分数为35％的改性异构豆油丙脂、聚醚混合物为基础油，且改性异构豆油丙脂、聚醚的质量比为5:5、质量分数为12％的复合磺酸钙作为稠化剂、质量分数为3％的天然植物纤维作为纤维添加剂、质量分数为8％的聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨脂、聚醋酸乙烯作为增粘剂、质量分数为2％的石墨、氮化硼、聚四氟乙烯作为固体润滑剂、质量分数为40％的短棉纤维、竹子纤维、白炭黑作为粉状填料。
其制备方法为：在室温条件下将基础油和聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨脂、聚醋酸乙烯的混合物以及复合磺酸钙加入到捏合机内加热升温至60-80℃进行捏合1-2小时；再向其中加入天然植物纤维和固体润滑剂在60-80℃下捏合反应30-60分钟；最后降温至40-60℃向其中加入粉状填料捏合反应均匀，经冷却、研磨即得一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂。
实施例2
使用如下组分制备该盾尾密封润滑脂：质量分数为32％的改性异构豆油丙脂、聚醚混合物作为基础油，且改性异构豆油丙脂、聚醚的质量比为3:7、质量分数为15％的复合磺酸钙作为稠化剂、质量分数为5％的动物纤维作为纤维添加剂、质量分数为12％的聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨脂混合物作为增粘剂、质量分数为3％的氮化硼作为固体润滑剂、质量分数为33％的超细碳酸钙、膨润土、云母粉、高岭土作为粉状填料。
其制备方法为：在室温条件下将基础油和聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨脂的混合物以及复合磺酸钙加入到捏合机内加热升温至60-80℃进行捏合1-2小时；再向其中加入动物纤维和固体润滑剂在60-80℃下捏合反应30-60分钟；最后降温至40-60℃向其中加入粉状填料捏合反应均匀，经冷却、研磨即得一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂。
实施例3
使用如下组分制备该盾尾密封润滑脂：质量分数为38％的改性异构豆油丙脂、聚醚混合物作为基础油，且改性异构豆油丙脂、聚醚的质量比为2:8、质量分数为13％的复合磺酸钙作为稠化剂、质量分数为6％的合成纤维作为纤维添加剂、质量分数为10％的聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨脂、聚醋酸乙烯混合物作为增粘剂、质量分数为4％的氮化硼、石墨、二硫化钨作为固体润滑剂、质量分数为29％的短棉纤维、竹子纤维、超细碳酸钙、膨润土、云母粉、高岭土、白炭黑作为粉状填料。
其制备方法为：在室温条件下将基础油和聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨脂、聚醋酸乙烯的混合物以及复合磺酸钙加入到捏合机内加热升温至60-80℃进行捏合1-2小时；再向其中加入可降解合成纤维和固体润滑剂在60-80℃下捏合反应30-60分钟；最后降温至40-60℃向其中加入粉状填料捏合反应均匀，经冷却、研磨即得一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂。
技术检测：将以上实施例1-3得到的密封油脂进行理化性质的检测分析，结果如下表：
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂，其特征在于，其由如下质量百分比的组分组成：基础油31％-48％、稠化剂10％-15％、粉状填料25％-50％、增粘剂5％-15％、纤维3％-7％、固体润滑剂0.5％-5％。
2.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于，本发明的基础油为通过环氧化异构酯化得到的改性豆油异构丙脂和聚醚按照质量比2∶8～8∶2调配而成。
3.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于，所述稠化剂为复合磺酸钙。
4.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于，所述粉状填料选自白炭黑、膨润土、短棉纤维、竹子纤维、超细碳酸钙、云母粉、高岭土中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于，增粘剂选自降解性聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨脂、聚醋酸乙烯中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于，纤维为天然植物纤维、可降解合成纤维、动物纤维中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于，固体润滑剂选自石墨、氮化硼、二硫化钨、聚四氟乙烯、石墨烯中的一种或多种的混合物。
8.制备如权利要求1-7任一项所述的环境友好型盾构机盾尾密封油脂的方法，其包括如下步骤：
(1)配置基础油：通过环氧化异构酯化得到的改性豆油异构丙脂，然后将改性豆油异构丙脂和聚醚按照比例混合并搅拌均匀备用；
(2)将前的述步骤得到基础油，和增粘剂以及稠化剂加入捏合机，加热升温至60-80℃进行捏合；
(3)再向其中加入纤维材料和固体润滑剂在60-80℃下继续捏合反应一段时间；
(4)降温至40-60℃向其中加入粉状填料，捏合反应均匀，最后冷却、研磨即得环境友好型盾构机盾尾密封油脂。
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