CN111040858A - 一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机主轴承的润滑密封油脂及其制备方法，该密封油脂包括按重量百分比计的下列组分：基础油5～20％、增塑剂5～15％、润滑脂10～40％、增粘剂1～10％、缓蚀剂1～5％、纤维1～8％、惰性无机粉状填料20～45％、活性抗极压粉状成分1～10％。本发明通过引入新型增粘剂成分、防水成分及抗极压粉状成分，使材料内部细微颗粒与油相的结合程度大大提高，可以整体提高材料的抗水密封性，使轴承的磨损程度减少，润滑程度增加；除了优异的防水和润滑性能，产品还兼具良好的泵送性，不堵塞管道；此外，能有效防止旋转部位的锈蚀，减少旋转部件的磨损；产品性能稳定，无毒无腐蚀，对环境友好，制备工艺简单，适合广泛推广。

Description

一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及盾构施工用的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

隧道掘进机(盾构机)是现代隧道掘进的主要设备，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。盾构机主轴承密封脂是盾构法施工中对盾构机主轴承密封保护的主要材料，具有防水密封和润滑作用，可有效地保护盾构机的主轴承隔绝渣土，保护主轴承，保障盾构施工的顺利推进，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。所以，盾构机的主轴承密封对盾构机的运行至关重要，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。

中国专利CN 102604725 A公开了一种盾构机主轴承专用密封脂，以该密封脂的总重量为基准，包含以下组分：35～50重量％的基础油、5～15重量％的增强剂、5～11重量％的增粘剂、5～10重量％的稠化剂、3～10重量％的固体润滑剂以及余量的填料，其还提供了一种所述密封脂的制备方法。

中国专利CN109135882A公开了一种盾构机主轴承专用密封脂，以该密封脂的总重量为基准，包含以下组分：10-20％的基础油、2-6％的纤维材料、10-20％的润滑脂、15-24％的增粘剂、1-5％的缓蚀剂、0.5-3％离子液体，40-50％为粉状填料。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有良好的密封性、抗水冲性和抗极压性能的盾构机主轴承的润滑密封油脂及其制备方法。

本发明提供一种技术方案：

一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，包括按重量百分比计的下列组分：基础油5～20％、增塑剂5～15％、润滑脂10～40％、增粘剂1～10％、缓蚀剂1～5％、纤维1～8％、惰性无机粉状填料20～45％、活性抗极压粉状成分1～10％。

进一步地，所述基础油包括齿轮油、机械液压油、矿物油、植物油、合成油中的一种或多种；

所述增塑剂包括二甘醇二苯甲酸酯、乙酰蓖麻醇酸酯、氯化石蜡、环氧化油中的一种或多种；

所述润滑脂包括锂基脂、极压锂基脂、钙基脂、钠基脂中的一种或多种；

所述的缓蚀剂包括咪唑啉类、亚磷酸芳香脂、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多种；

所述的无机填料包括细颗粒碳酸钙、滑石粉、云母粉、膨润土、高岭土中的一种或多种。

进一步地，所述增粘剂包括聚异丁烯、乙丙共聚物中的一种或多种。

进一步地，所述增粘剂包括聚二茂烯/棕榈酸异丙酯。

进一步地，所述的纤维为植物纤维和化学纤维中的一种或多种；所述纤维的长度为0.5～5mm。

进一步地，所述的活性抗极压粉状成分包括二硫化钼、二硫化钨、二硒化铌的一种或多种。

进一步地，所述的活性抗极压粉状成分包括石墨、氟化石墨、石墨烯中的一种或多种。

进一步地，所述密封油脂还包括防水增强粉料，所述防水增强粉料占总量的质量百分比为1～5％。

进一步地，所述防水增强粉料是超级高分子吸水材料粉体，包括交联的聚丙烯酸钠盐、交联的聚丙烯酸钾盐、交联的聚甲基丙烯酸钠盐、交联的聚甲基丙烯酸钾盐中的一种或多种，所述防水增强粉料的颗粒大小在300目以下。

本发明还提供一种技术方案：

上述用于盾构机主轴承的润滑密封油脂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)将基础油和增粘剂投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至50～100℃后，保持恒温直至基础油和增粘剂完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤2)待基础油和增粘剂的混合物冷却至50～60℃后，依次投入除纤维外的其它组分，继续搅拌0.5～1h；

步骤3)加入纤维，并捏合搅拌1～2h，即可制得盾构机主轴承的润滑密封油脂。

本发明与现有技术相对比，其有益效果在于：本发明通过引入新型的活性抗极压粉状成分，提升了抗磨性能，使轴承的磨损程度减少，润滑程度增加；本发明通过引入防水增强粉料，增加了本发明的抗水压性能；本发明通过引入新型的增粘剂成分：聚二茂烯/棕榈酸异丙酯，提升了本发明的抗水冲性能；与此同时，本发明还兼具良好的密封性、防锈性能、抗乳化性能以及可泵送性能，有良好粘附性，稳定性高，具有优异的整体性能。

具体实施方式

在本发明的实施例中，除非另外说明，所有的百分数为重量百分数，所采用的工艺压力都是一个标准大气压。

本发明提供的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂，包括以下组分：基础油、增塑剂、润滑脂、增粘剂、缓蚀剂、纤维、惰性无机粉状填料、活性抗极压粉状成分，其中活性抗极压粉状成分用于提升密封油脂的抗磨性能，优选的，活性抗极压粉状成分选用石墨、氟化石墨、石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、二硒化铌的一种或多种。石墨、石墨烯和传统抗磨成分的组合提高了轴承的抗磨性能，增加了润滑程度。

本发明中，增粘剂可以包含聚异丁烯、乙丙共聚物中的一种或多种混合物，作为一种优选实施例，也可以包含聚二茂烯/棕榈酸异丙酯，在增粘剂中添加聚二茂烯/棕榈酸异丙酯，可更有效地提升密封油脂的抗水冲性能。

在本发明的其它优选实施例中，本发明的密封油脂还包括防水增强粉料，防水增强粉料是超级高分子吸水材料粉体，包括交联的聚丙烯酸钠盐、交联的聚丙烯酸钾盐、交联的聚甲基丙烯酸钠盐、交联的聚甲基丙烯酸钾盐中的一种或多种混合物，优选地，防水增强粉料的颗粒大小在300目以下。防水增强粉料以细微颗粒状加入，与传统的配方相比，可使材料内部细微颗粒与油相的结合程度大大提高，从而整体提高材料的抗水密封性，同时可自动愈合由于各种原因造成的空隙。

本发明的其余组分均选用行业内常规用料或其可替代品，具体如下：基础油选用齿轮油、机械液压油、矿物油、植物油、合成油中的一种或多种；增塑剂选用二甘醇二苯甲酸酯、乙酰蓖麻醇酸酯、氯化石蜡、环氧化油中的一种或多种；润滑脂选用锂基脂、极压锂基脂、钙基脂、钠基脂中的一种或多种；缓蚀剂选用咪唑啉类、亚磷酸芳香脂、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多种；无机填料选用细颗粒碳酸钙、滑石粉、云母粉、膨润土、高岭土中的一种或多种；纤维选用植物纤维和化学纤维中的一种或多种；纤维的长度为0.5～5mm。

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

本实施例中的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂，其组分及质量百分比如下：

制备方法：

步骤1)将齿轮油、聚二茂烯/棕榈酸异丙酯投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至80～100℃后，保持恒温直至齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯完全混合均匀，随后停止搅拌和加热。

步骤2)待齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯的混合物冷却至50～60℃后，依次投入极压锂基脂、氯化石蜡、碳酸钙、云母粉、咪唑啉、二硫化钼，继续搅拌0.5～1h。

步骤3)加入棉短纤，并捏合搅拌1～2h，然后冷却，研磨，即可制得盾构机盾主轴承密封油脂。

实施例2

本实施例中的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂，其组分及质量百分比如下：

制备方法：

步骤1)将齿轮油、聚二茂烯/棕榈酸异丙酯投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至80～100℃后，保持恒温直至齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯完全混合均匀，随后停止搅拌和加热。

步骤2)待齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯的混合物冷却至50～60℃后，依次投入极压锂基脂、氯化石蜡、滑石粉、云母粉、咪唑啉、二硫化钼，继续搅拌0.5～1h。

步骤3)加入棉短纤，并捏合搅拌1～2h，然后冷却研磨，即可制得盾构机盾主轴承密封油脂。

实施例3

本实施例中的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂，其组分及质量百分比如下：

制备方法：

步骤1)将齿轮油、聚二茂烯/棕榈酸异丙酯投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至80～100℃后，保持恒温直至齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯完全混合均匀，随后停止搅拌和加热。

步骤2)待齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯的混合物冷却至50～60℃后，依次投入极压锂基脂、氯化石蜡、高岭土、云母粉、咪唑啉、二硫化钼，继续搅拌0.5～1h。

步骤3)加入棉短纤，并捏合搅拌1～2h，然后冷却研磨，即可制得盾构机盾主轴承密封油脂。

对比例1

组成及组分同实施例1，但聚二茂烯/棕榈酸异丙酯被聚异丁烯代替。

对上述各实施例的性能进行了测定，结果见表1。

表1

从表1中可看出，在其他性能大致相同的情况下，实施例1-3的水冲流失量低于对比例的水冲流失量，说明产品的抗水冲性能显著提高。

实施例4

本实施例中的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂，其组分及质量百分比如下：

制备方法：

步骤1)将齿轮油、聚二茂烯/棕榈酸异丙酯投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至80～100℃后，保持恒温直至齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯完全混合均匀，随后停止搅拌和加热。

步骤2)待齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯的混合物冷却至50～60℃后，依次投入极压锂基脂、氯化石蜡、云母粉、碳酸钙、咪唑啉、二硫化钼，继续搅拌0.5～1h。

步骤3)加入棉短纤，并捏合搅拌1～2h，然后冷却研磨，即可制得盾构机盾主轴承密封油脂。

实施例5

本实施例中的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂，其组分及质量百分比如下：

制备方法：

步骤1)将齿轮油、聚二茂烯/棕榈酸异丙酯投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至80～100℃后，保持恒温直至齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯完全混合均匀，随后停止搅拌和加热。

步骤2)待齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯的混合物冷却至50～60℃后，依次投入极压锂基脂、氯化石蜡、云母粉、碳酸钙、交联聚丙烯酸钠、咪唑啉、石墨烯，继续搅拌0.5～1h。

步骤3)加入棉短纤，并捏合搅拌1～2h，然后冷却研磨，即可制得盾构机盾主轴承密封油脂。

实施例6

本实施例中的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂，其组分及质量百分比如下：

步骤1)将齿轮油、聚二茂烯/棕榈酸异丙酯投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至80～100℃后，保持恒温直至齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯完全混合均匀，随后停止搅拌和加热。

步骤2)待齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯的混合物冷却至50～60℃后，依次投入极压锂基脂、氯化石蜡、云母粉、碳酸钙、交联聚丙烯酸钠、咪唑啉、二硫化钼、石墨烯，继续搅拌0.5～1h。

步骤3)加入棉短纤，并捏合搅拌1～2h，然后冷却研磨，即可制得盾构机盾主轴承密封油脂。

实施例7

本实施例中的一种盾构机主轴承的润滑密封油脂，其组分及质量百分比如下：

制备方法：

步骤1)将齿轮油、聚二茂烯/棕榈酸异丙酯投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至80～100℃后，保持恒温直至齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯完全混合均匀，随后停止搅拌和加热。

步骤2)待齿轮油和聚二茂烯/棕榈酸异丙酯的混合物冷却至50～60℃后，依次投入极压锂基脂、氯化石蜡、云母粉、碳酸钙、交联聚丙烯酸钠、咪唑啉、二硫化钼、石墨烯，继续搅拌0.5～1h。

步骤3)加入棉短纤，并捏合搅拌1～2h，然后冷却研磨，即可制得盾构机盾主轴承密封油脂。

对上述实施例4～7的性能进行了测定，结果见表2。

表2

对比实施例4和5，可以发现在其他性能大体不变的前提下，防水增强粉料的加入增加了产品的抗水压性能。对比实施例4-7发现，石墨烯的加入，比单一使用二硫化钼作为活性抗极压粉状成分时，四球磨损要小，也就是抗磨性能要更加优越，这可能是由于石墨烯更易于在金属表面形成保护性薄膜，从而增加了产品的耐磨性能。

以上所述实施例仅为本发明较好的具体实施方式，但本发明的保护范围并不受限于此，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、替换和变型都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，包括按重量百分比计的下列组分：基础油5～20％、增塑剂5～15％、润滑脂10～40％、增粘剂1～10％、缓蚀剂1～5％、纤维1～8％、惰性无机粉状填料20～45％、活性抗极压粉状成分1～10％。

2.根据权利要求1所述的一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，所述基础油包括齿轮油、机械液压油、矿物油、植物油、合成油中的一种或多种；

所述增塑剂包括二甘醇二苯甲酸酯、乙酰蓖麻醇酸酯、氯化石蜡、环氧化油中的一种或多种；

所述润滑脂包括锂基脂、极压锂基脂、钙基脂、钠基脂中的一种或多种；

所述的缓蚀剂包括咪唑啉类、亚磷酸芳香脂、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多种；

所述的无机填料包括细颗粒碳酸钙、滑石粉、云母粉、膨润土、高岭土中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，所述增粘剂包括聚异丁烯、乙丙共聚物中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，所述增粘剂包括聚二茂烯/棕榈酸异丙酯。

5.根据权利要求1所述的一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，所述的纤维为植物纤维和化学纤维中的一种或多种；所述纤维的长度为0.5～5mm。

6.根据权利要求1所述的一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，所述的活性抗极压粉状成分包括二硫化钼、二硫化钨、二硒化铌的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，所述的活性抗极压粉状成分包括石墨、氟化石墨、石墨烯中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，所述密封油脂还包括防水增强粉料，所述防水增强粉料占总量的质量百分比为1～5％。

9.根据权利要求8所述的一种用于盾构机主轴承的润滑密封油脂，其特征在于，所述防水增强粉料是超级高分子吸水材料粉体，包括交联的聚丙烯酸钠盐、交联的聚丙烯酸钾盐、交联的聚甲基丙烯酸钠盐、交联的聚甲基丙烯酸钾盐中的一种或多种，所述防水增强粉料的颗粒大小在300目以下。

10.如权利要求1-9中任一项所述用于盾构机主轴承的润滑密封油脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1)将基础油和增粘剂投入到捏合机中，在搅拌的条件下升温至50～100℃后，保持恒温直至基础油和增粘剂完全混合均匀，随后停止搅拌和加热；

步骤2)待基础油和增粘剂的混合物冷却至50～60℃后，依次投入除纤维外的其它组分，继续搅拌0.5～1h；

步骤3)加入纤维，并捏合搅拌1～2h，即可制得盾构机主轴承的润滑密封油脂。