CN109207233A - 一种环境友好型盾尾密封油脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及润滑密封材料领域，具体的涉及一种环境友好型盾尾密封油脂，其由如下质量百分比的组分组成：30％‑45％的基础油、25％‑50％的辅助填料、10％‑15％的稠化剂、3％‑8％的纤维，5％‑15％的增粘剂、1％‑5％的固体润滑剂。本发明所制备本发明的盾尾密封油脂可以在低温条件下应用，并具有良好的泵送性、密封性、润滑性、抗压抗冲击性和氧化稳定性等优点；此外，盾尾密封油脂泵送性良好，可较好的防止盾构机盾尾部泥沙等对其的损害作用。

Description

一种环境友好型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。当前条件下工程技术不断发展，盾构机技术也越发完善，越来越多的现代化，便利化技术如盾尾电子控制技术开始普遍应用于盾构机中，使得盾构机在施工过程中越来越简便话，对土层沉降颗粒的控制也更加容易，盾构施工也变得更加顺利安全。如今先进的电子科学技术能够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、更换等一系列问题，这就要求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、润滑性的同时还应做到环保无污染等的要求。

发明内容

本发明一种弥补现有技术不足的可在低温环境使用的一种环境友好型盾构机盾尾密封油脂。采用一种通过环氧醚化酯化反应得到的倾点可达-46℃的具有很好低温性以及抗氧化、润滑、环保性能优异的改性蓖麻油和酯类油作为基础油。提供了一种在寒冷低温条件下使用的具有良好泵送性、优异的润滑性、密封性、良好的金属粘附性以及氧化稳定性的环境友好型盾构机盾尾密封油脂的制备方法。

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尾密封油脂，其特征在于，其由如下质量百分比的组分组成：30％-45％的基础油、25％-50％的辅助填料、10％-15％的稠化剂、3％-8％的纤维，5％-15％的增粘剂、1％-5％的固体润滑剂。

优选地，基础油为通过环氧醚化酯化反应得到的倾点可以达到-46℃的改性蓖麻油或双脂中的一种或两种的混合物。

优选地，辅助填料选自超细碳酸钙、膨润土、云母粉、高岭土、白炭黑中的一种或多种的混合物。

优选地，稠化剂为复合磺酸钙。

优选地，纤维选自环保性合成纤维、天然植物纤维、动物纤维中的一种或多种混合物，优选的，选自天然植物纤维。

优选地，增粘剂选自可降解型增粘剂阿拉伯胶、聚氨酯、明胶、卡拉胶、瓜尔胶、聚酯树脂、胡麻胶中的一种或多种的混合物，优选地，选自阿拉伯胶、卡拉胶、瓜尔胶、胡麻胶。

优选地，固体润滑剂选自石墨、氮化硼、二硫化钨、聚四氟乙烯、石墨烯中的一种或两种以上的混合，优选的是石墨烯、氮化硼和二硫化钨。

一种环境友好型盾尾密封油脂，其特征在于，其由如下质量百分比的组分组成：30％-40％的基础油、27％-40％的辅助填料、10％-15％的稠化剂、3％-8％的纤维，5％-10％的增粘剂、1％-5％的固体润滑剂。

一种环境友好型盾尾密封油脂，其特征在于，其由如下质量百分比的组分组成：35％的基础油、40％的辅助填料、12％的稠化剂、3％的纤维，8％的增粘剂、2％的固体润滑剂。

一种环境友好型盾尾密封油脂，其特征在于，其由如下质量百分比的组分组成：38％的基础油、29％的辅助填料、13％的稠化剂、6％的纤维，10％的增粘剂、4％的固体润滑剂。

本发明的环保型盾构机盾尾密封油脂的制备方法，其包括如下步骤：

(1)首先在室温环境条件下将基础油、增粘剂以及稠化剂加入反应釜加热升温至60-80℃混合均匀；

(2)再向其中加入纤维和固体润滑剂在60-80℃下混合搅拌30-60分钟；

(3)最后向其中加入辅助填料混合搅拌均匀，经冷却、研磨即得一种盾构机用环境友好型盾尾密封油脂。

首先在室温环境条件下将环境友好型基础油、可生物降解性增粘剂、以及稠化剂复合磺酸钙加入反应釜加热升温至60-80℃混合均匀；再向其中加入纤维材料和固体润滑剂在60-80℃下混合搅拌30-60分钟；最后向其中加入辅助填料混合搅拌均匀，经冷却、研磨即得一种盾构机用环境友好型盾尾密封油脂。

本发明的盾尾密封油脂所使用的基础油为经环氧醚化酯化得到的倾点可达到-46℃的改性蓖麻油和可降解型的酯类油，由于改性蓖麻油倾点较低的，低温性能优异，几乎可完全降解对环境、土壤无污染。其它原料，例如增粘剂、稠化剂、纤维、固体润滑剂以及填料等都是可降解性材料或者对环境无污染性环保原材料。本发明的盾尾密封油脂可以在低温条件下应用，并具有良好的泵送性、密封性、润滑性、抗压抗冲击性和氧化稳定性等优点；此外，盾尾密封油脂泵送性良好，可较好的防止盾构机盾尾部泥沙等对其的损害作用。

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

使用如下组分制备该盾尾密封润滑脂：质量分数为35％的改性蓖麻油作为基础油、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％的聚酯树脂和聚氨酯混合物作为增粘剂、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、白炭黑作为辅助填料。

其制备方法为：在室温条件下将基础油和聚酯树脂和聚氨酯的混合物以及复合磺酸钙加入到反应釜内加热升温至60-80℃搅拌均匀再加入天然植物纤维和石墨在60-80℃条件下搅拌30-60分钟；最后向反应釜内加入短棉纤维、竹子纤维和白炭黑搅拌均匀后经冷却研磨即得一种盾构机用环境友好型盾尾密封油脂。

实例2

使用如下组分制备该盾尾密封润滑脂：质量分数为32％的改性蓖麻油和双脂混合物(质量比为3:1)作为基础油、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％的阿拉伯胶、明胶、瓜尔胶混合物作为增粘剂、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、高岭土作为辅助填料。

其制备方法为：在室温条件下将改性蓖麻油、双脂混合物和阿拉伯胶、明胶、瓜尔胶的混合物以及复合磺酸钙加入到反应釜内加热升温至60-80℃搅拌均匀再加入动物纤维和氮化硼在60-80℃条件下搅拌30-60分钟；最后向反应釜内加入超细碳酸钙、膨润土、云母粉、高岭土搅拌均匀后经冷却研磨即得一种盾构机用环境友好型盾尾密封油脂。

实例3

使用如下组分制备该盾尾密封润滑脂：质量分数为38％的改性蓖麻油作为基础油、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％的卡拉胶、阿拉伯胶、明胶、瓜尔胶、胡麻胶混合物作为增粘剂、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、白炭黑作为辅助填料。

其制备方法为：在室温条件下将改性蓖麻油和卡拉胶、阿拉伯胶、明胶、瓜尔胶、胡麻胶的混合物以及复合磺酸钙加入到反应釜内加热升温至60-80℃搅拌均匀再加入合成纤维和氮化硼、石墨烯、二硫化钨在60-80℃条件下搅拌30-60分钟；最后向反应釜内加短棉纤维、竹子纤维、超细碳酸钙、膨润土、云母粉、高岭土、白炭黑搅拌均匀后经冷却研磨即得一种盾构机用环境友好型盾尾密封油脂。

本发明的盾尾密封润滑脂解决了现存技术中所存在的极压抗磨、润滑、泵送、环保等方面存在的不足的问题。

实例3润滑脂性能测定数据

序号	检测项目	检测结果
			1	外观	灰黑色纤维状膏体
2	密度	1.23--1.36
			3	低温流动性(-20℃以下)	良好
4	锥入度	265
			5	相似粘度(-15℃，10S<sup>-1</sup>)/Pa·S()	560
6	泵送性(中号黄油枪)	可打出
			7	抗水压密封性	不漏水

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尾密封油脂，其特征在于，其由如下质量百分比的组分组成：30％-45％的基础油、25％-50％的辅助填料、10％-15％的稠化剂、3％-8％的纤维，5％-15％的增粘剂、1％-5％的固体润滑剂。

2.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于，所述基础油为通过环氧醚化酯化得到的改性蓖麻油或双脂中的一种或两种的混合物。

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，所述增粘剂选自可降解型增粘剂阿拉伯胶、聚氨酯、明胶、卡拉胶、瓜尔胶、聚酯树脂、胡麻胶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，所述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。

6.根据权利要求1所述的密封油脂，其特征在于，所述辅助填料选自超细碳酸钙、膨润土、云母粉、高岭土、白炭黑中的一种或多种的混合物。

7.根据权利1所述的密封油脂，其特征在于，所述纤维选自环保性合成纤维、天然植物纤维、动物纤维中的一种或多种混合物。

8.制备如权利1-7任一项所述盾构机用环境友好型盾尾密封油脂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先在室温环境条件下将基础油、增粘剂以及稠化剂加入反应釜加热升温至60-80℃混合均匀；

(2)再向其中加入纤维和固体润滑剂在60-80℃下混合搅拌30-60分钟；

(3)最后向其中加入辅助填料混合搅拌均匀，经冷却、研磨即得一种盾构机用环境友好型盾尾密封油脂。