CN107557114B

CN107557114B - 一种盾构机主轴承密封油脂及其制备方法

Info

Publication number: CN107557114B
Application number: CN201610518202.4A
Authority: CN
Inventors: 蔡海华; 李惠明; 李小潞; 蔡敏岳
Original assignee: Guangzhou Aorun Synthetic Material Co ltd
Current assignee: Guangzhou Aorun Synthetic Material Co ltd
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2036-07-01
Also published as: CN107557114A

Abstract

本发明提供一种盾构机主轴承密封油脂，该密封油脂包括的组分及其质量百分比如下：4‑10％的基础油、2‑6％的纤维材料、2‑7％的固体润滑剂、14‑20％的润滑脂、15‑24％的增粘剂、4‑8％的缓蚀剂、40‑50％的粉状填料、0.5‑3％的纳米稀土氧化物。本发明还提供上述密封油脂的制备方法。与现有盾构机主轴承密封油脂相比，采用本发明的配方制备的盾构机主轴承密封油脂具有较好的抗乳化性、耐磨性和密封性：(1)耐磨性优异，在ASTM D4172标准下的磨斑直径最小为0.49；(2)密封油脂的抗乳化性得到提高，这也有利于提高本发明密封油脂的耐水冲性能，使密封油脂具有更好的密封性。

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及其制备方法。特别地，涉及一种盾构机主轴承密封油脂及其制备方法。

技术背景

盾构机是指在软土和软岩地层中进行地下工程作业的工程机械，因其施工不受自然条件的影响，机械化、自动化程度高，所以广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。而盾构机主轴承是整个盾构机的核心部位，起支撑盾构刀盘的作用，其可靠性左右着盾构机施工的质量和安全性。盾构机在工作过程中，刀盘在泥沙、岩石、水、粉尘的环境下运行，同时，还承受着一定的土压或水压。为避免杂质进入主轴承和螺旋输送轴承而造成盾构机的损坏，必须使用盾构机主轴承密封油脂对主轴承进行密封。如果主轴承密封失效，施工过程中的泥沙等杂质将会与主轴承直接接触，影响主轴承的运行，增大盾构施工的风险，并影响施工的效果，更严重时会损坏主轴承，甚至直接造成盾构机停机。并且，由于外界条件限制，在地下对盾构机主轴承进行修复是十分困难的。这将额外增加施工难度，延长工期，增加成本，给施工企业带来巨大的损失。所以，盾构机的主轴承密封对盾构机的运行至关重要。因此，需要一种同时兼具良好的密封性、耐磨性和泵送性的主轴承密封油脂。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种盾构机主轴承密封油脂，该密封油脂具有良好的密封性，可以有效地防止杂质进入主轴承和螺旋输送轴承而造成盾构机的损坏，同时还具有良好的耐磨性能、抗乳化性以及可泵送性能。

本发明的第二个目的在于提供一种上述盾构机主轴承密封油脂的制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明提供一种盾构机主轴承密封油脂，其包括的组分及其质量百分数如下：

4-10％的基础油、2-6％的纤维材料、2-7％的固体润滑剂、14-20％的润滑脂、15-24％的增粘剂、4-8％的缓蚀剂、40-50％的粉状填料、0.5-3％的纳米稀土氧化物。

其中基础油优选为植物油中的一种或多种。该植物油包括蓖麻油、玉米油、花生油、大豆油。

进一步地，纳米稀土氧化物为油溶性纳米CeO₂、纳米La₂O₃或两者的组合。本申请中添加纳米稀土氧化物，除了提高密封油脂的抗磨性能和润滑性能外，还显著的提高了密封油脂的抗乳化性，使其具有更好的密封性。

进一步地，缓蚀剂为咪唑啉类、亚磷酸芳香酯、磷酸三烷基酯、巯基三嗪化合物、脂肪酸氨基酰胺、磺化烷基酚中的一种或几种。其中，巯基三嗪化合物优选为2,4,6-三巯基-1,3,5- 三嗪。

进一步地，纤维材料为植物纤维或矿物纤维中的一种或多种。该植物纤维包括棉纤维、亚麻纤维、竹纤维。矿物纤维包括海泡石纤维、水镁石纤维。

进一步地，纤维材料的长度为0-5mm。

进一步地，固体润滑剂为钽粉、铌粉、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮中的一种或几种。

进一步地，润滑脂为锂基脂、钛基脂、牛脂、复合磺酸钙基润滑脂中的一种或几种。

进一步地，增粘剂为聚异丁烯、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、乙烯丙烯共聚物、聚正丁基乙烯基醚中的一种或几种。

进一步地，粉状填料为碳酸钙、硫酸镁、膨润土、云母粉、滑石粉、高岭土中的一种或几种。该粉状填料优选200-2000目。

为实现上述第二个目的，本发明提供上述密封油脂的制备方法，该方法包括如下步骤：将质量分数为0.5-3％的纳米稀土氧化物加入4-10％的基础油中，常温下搅拌1-2h；加入2-7％的固体润滑剂、14-20％的润滑脂、4-8％的缓蚀剂、15～24％的增粘剂，搅拌2-3h，然后加入2-6％的纤维材料，搅拌2-3h，再加入40-50％的粉状填料，继续搅拌1-2h。

与现有盾构机主轴承密封油脂相比，采用本发明的配方制备的盾构机主轴承密封油脂具有较好的抗乳化性、耐磨性和密封性：

(1)耐磨性优异，在ASTM D4172标准下的磨斑直径最小为0.49；

(2)密封油脂的抗乳化性得到提高，这也有利于提高本发明密封油脂的耐水冲性能，使密封油脂具有更好的密封性。

具体实施方式

实施例1

一种盾构机主轴承密封油脂，其组分及其质量百分比如下：

制备方法：按上述质量百分比，将油溶性纳米CeO₂加入到蓖麻油中，常温下搅拌1h，然后加入铌粉、3号通用锂基脂、聚异丁烯、咪唑啉，搅拌2h，然后加入棉纤维材料，搅拌2h，再加入轻质碳酸钙，继续搅拌1h即可。

实施例2

一种盾构机主轴承密封油脂，其组分及其质量百分比如下：

制备方法：按上述质量百分比，将油溶性纳米CeO₂加入到花生油中，搅拌1.5h，然后加入二硫化钼、牛脂、聚异丁烯、聚丙烯酰胺、磷酸三烷基酯，搅拌2.5h，然后加入竹纤维材料，搅拌2.5h，再加入膨润土，继续搅拌1.5h即可。

实施例3

一种盾构机主轴承密封油脂，其组分及其质量百分比如下：

制备方法：按上述质量百分比，将油溶性纳米La₂O₃加入到大豆油中，搅拌2h，然后加入石墨、钛基脂、复合磺酸钙基润滑脂、乙烯丙烯共聚物、2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪，搅拌3h，然后加入海泡石纤维，搅拌3h，再加入滑石粉，继续搅拌2h即可。

实施例4

一种盾构机主轴承密封油脂，其组分及其质量百分比如下：

制备方法：按上述质量百分比，将油溶性纳米La₂O₃加入到玉米油中，搅拌2h，然后加入玉米油、聚醚醚酮、复合磺酸钙基润滑脂、聚丙烯醇、聚正丁基乙烯基醚、脂肪酸氨基酰胺，搅拌2h，然后加入水镁石纤维材料，搅拌2h，再加入高岭土，继续搅拌2h即可。

实施例5

一种盾构机主轴承密封油脂，其组分及其质量百分比如下：

制备方法：按上述质量百分比，将油溶性纳米CeO₂和La₂O₃加入到花生油和玉米油中，搅拌1.5h，然后加入铌粉、聚四氟乙烯、钛基脂、聚异丁烯、亚磷酸芳香酯、磺化烷基酚，搅拌2.5h，然后加入亚麻纤维，搅拌2.5h，再加入硫酸镁，继续搅拌1.5h即可。

实施例6

一种盾构机主轴承密封油脂，其组分及其质量百分比如下：

制备方法：按上述质量百分比，将油溶性纳米CeO₂加入到花生油中，搅拌1.5h，然后加入聚酰亚胺、钛基脂、聚异丁烯、磺化烷基酚，搅拌2.5h，然后加入亚麻纤维和竹纤维，搅拌2.5h，再加入云母粉和高岭土，继续搅拌1.5h即可。

实施例7

一种盾构机主轴承密封油脂，其组分及其质量百分比如下：

制备方法：按上述质量百分比，将油溶性纳米CeO₂加入到花生油中，搅拌1.5h，然后加入聚酰亚胺、牛脂、聚异丁烯、磺化烷基酚，搅拌2.5h，然后加入竹纤维，搅拌2.5h，再加入云母粉，继续搅拌1.5h即可。

对比例1

本实施例中各组分及其含量与实施例3一致，其不同仅在于没有添加纳米稀土氧化物。

其制备方法也与实施例3一致：按实施例3的用量，将石墨、钛基脂、复合磺酸钙基润滑脂、乙烯丙烯共聚物、2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪加入到大豆油中，搅拌3h，然后加入海泡石纤维，搅拌3h，再加入滑石粉，继续搅拌2h即可。

本发明的密封油脂的各项指标如下：

表1

从表1可以看出，本发明实施例1-3都表现除了优异的抗水冲性(水冲流失量和耐水喷射性的测试)、泵送性、耐磨性和密封性，并且由于缓蚀剂的加入，在腐蚀测试和轴承腐蚀测试中也都表现优异。

实施例1-3都添加了纳米稀土氧化物，对比例1中各组分及其含量与实施例3一致，其不同仅在于没有添加纳米稀土氧化物。根据表1，可以看出添加了纳米稀土氧化物的实施例3中，磨斑直径为0.52mm，而未添加纳米稀土氧化物的对比例1中，磨斑直径为0.62mm，说明纳米稀土氧化物的添加提高了密封油脂的耐磨性。

本发明的盾构机一般是在含有泥沙、水、粉尘等环境下工作，如果在运行过程中密封油脂与混入密封油脂中的水分形成乳化液，会导致乳化后的密封油质量变差，油脂理化性能降低，润滑作用、密封作用下降，同时，还会产生有害酸性物质腐蚀设备，对主轴承造成损坏。根据GB/T7305标准进行的抗乳化性实验，该数据指的是油和水混合后，在82℃下分离出40ml 油，37ml水和3ml乳化层所用的时间。根据表1，实施例3的抗乳化性测试数据为25，而对比例 1的抗乳化性测试数据为35，可见对比例1中的抗乳化性相比实施例3降低，说明纳米稀土氧化物的添加不仅提高耐磨性，也提高了抗乳化性能。这也有利于提高本发明密封油脂的耐水冲性能，这点从对比例1与实施例3的耐水喷射性和水冲流失量的数据也可以看出，从而使密封油脂具有更好的密封性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种盾构机主轴承密封油脂，其特征在于：所述密封油脂包括的组分及其质量百分比如下：4-10％的基础油、2-6％的纤维材料、2-7％的固体润滑剂、14-20％的润滑脂、15-24％的增粘剂、4-8％的缓蚀剂、40-50％的粉状填料、0.5-3％的纳米稀土氧化物；

所述纳米稀土氧化物为油溶性纳米CeO₂、纳米La₂O₃或两者的组合，所述缓蚀剂为咪唑啉类、亚磷酸芳香酯、磷酸三烷基酯、磺化烷基酚中的一种或几种，所述润滑脂为锂基脂、钛基脂、牛脂、复合磺酸钙基润滑脂中的一种或几种，所述基础油为蓖麻油、玉米油、花生油、大豆油中的一种或多种。

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：所述纤维材料为植物纤维或矿物纤维中的一种或多种。

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：所述固体润滑剂为钽粉、铌粉、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮中的一种或几种。

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、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、乙烯丙烯共聚物、聚正丁基乙烯基醚中的一种或几种。

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：所述粉状填料为碳酸钙、硫酸镁、膨润土、云母粉、滑石粉、高岭土中的一种或几种。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的盾构机主轴承密封油脂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将质量分数为0.5-3％的纳米稀土氧化物加入4-10％的基础油中，常温下搅拌1-2小时；加入2-7％的固体润滑剂、14-20％的润滑脂、4-8％的缓蚀剂、15～24％的增粘剂，搅拌2-3小时，然后加入2-6％的纤维材料，搅拌2-3小时，再加入40-50％的粉状填料，继续搅拌1-2小时。