CN111500343B - 一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,包括高碱值磺酸钙10‑30%、基础油65‑85%、混合醇0.1‑0.6%、有机酸0.2‑0.6%、十二羟基硬脂酸0.2‑0.7%、硼酸0.1‑0.4%、氢氧化钙0.1‑0.3%、抗氧剂0.3‑0.8%、防锈剂0.1‑0.4%和固体添加剂0.8‑1.2%,所述百分比是润滑脂总量为基数的质量百分比,其制备方法包括以下步骤:将高碱值磺酸钙和基础油加入反应釜充分搅拌;加入水、醇和酸,升温至80‑89℃恒温1‑3h;加入氢氧化钙、硼酸和十二羟基硬脂酸95‑100℃复合0.5‑1h;升温至130‑150℃脱水;降温至80‑90℃加入添加剂,剪切、均化、脱气即可得产品,本发明具有优异的机械安定性、极压抗磨性、抗水性、防锈和粘附性,长期储存不硬化,能保持极好的泵送性和喷射能力,适应我国南北冬夏季温度变化,全天候使用。
Description
技术领域
本发明涉及润滑脂领域,特别涉及一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂及其制备方法。
背景技术
铁路机车在运行过程中,由于列车在运行中倾斜,造成车轮轮缘与钢轨内侧相接触,从而产生频繁摩擦。特别是机车运行于曲线路段时,由于离心力作用,车轮向钢轨极压,钢轨的内侧面与车轮轮缘剧烈摩擦而造成严重磨损,缩短了钢轨和车轮的使用寿命。用润滑脂对钢轨内侧和车轮边缘进行润滑,是减少轮缘和钢轨间的摩擦力,降低机车动力损耗,改善轮轨间相互作用,减轻轮轨磨损最有效的方法之一。
随着现代铁路的发展,尤其是重载铁路的发展,机车速度和轴载的不断提高,轮轨润滑问题变得越来越突出。同时,我国铁路快速发展,运行速度不断加快,铁路运行环境复杂,电力机车在大量的曲线铁路段运行,轮对的维修周期越来越短。轮轨摩擦与润滑关系到机车牵引能量消耗、行车安全、轮轨材料消耗及维修成本等。研发和制备高效的润滑脂可减少轮轨磨损,对节能和提高机车牵引效率具有重要意义,同时可提高列车运行的安全性,延长轮轨的使用寿命。
目前,国内外铁路行业采用轮轨润滑技术大致分为车载轮缘润滑系统、车载钢轨润滑系统、地面钢轨润滑系统和车载轮缘固体润滑技术。无论哪种润滑方法,其目的是在轮缘和轨道内侧的接触面上行成一层润滑膜。其中,使用车载润滑系统,即轮缘润滑喷脂系统,是最有效的一种润滑方式。铁路轨道所使用的轮缘润滑喷脂器采用压缩空气操纵,润滑脂存储在常压油罐里,由定量泵将润滑脂注入系统。当控制压缩空气的电磁阀被激发,系统动力源被接通,定量气动泵在压缩空气的驱动下启动,精确定量的润滑脂被送入系统,与压缩空气汇合形成油气混合物;每行驶一定距离后,由电子控制仪触发一定时间的润滑脉冲,储脂罐中的润滑脂在压缩空气的作用下通过一个按喷枪原理工作的喷嘴喷射到机车轮缘上,形成润滑油膜达到减摩和抗磨的目的。喷射过程都由一个可自由编程的智能系统控制。
现在铁路轮轨的润滑脂目前多以极压锂基润滑脂或石墨锂基润滑脂或二硫化钼锂基润滑脂为主,但由于这类脂皂结构限制,使用中经常出现被雨雪冲刷而流失或变稀的现象,使用周期较短,喷脂频繁,轮轨因缺少足够润滑造成轮缘与曲线钢轨侧面严重磨损,降低了轮缘与曲线外轨寿命,增加了线路机车维修费用,影响了列车的正常运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂及其制备方法,其优点在于具有优异的极压、抗磨、抗水、防锈、抗剪切和高温性能,除具有复合磺酸钙基润滑脂本身的优异特性外,还具有宽的使用温度范围、使用过程中能保持极好的泵送性和喷射能力,适合南方北方全天候条件;具有足够的附着力和粘附性,减少润滑脂流失或变稀的现象。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,包括润滑脂基数的质量百分比的组分:包括磺酸钙10-30%、基础油65-85%、混合醇0.1-0.6%、有机酸0.2-0.6%、十二羟基硬脂酸0.2-0.7%、硼酸0.1-0.4%、氢氧化钙0.1-0.3%、抗氧剂0.3-0.8%、防锈剂0.1-0.4%和固体添加剂0.8-1.2%。
进一步的,所述磺酸钙为高碱值合成磺酸钙。
进一步的,所述高碱值合成磺酸钙的总碱值为380-410mgKOH/g。
进一步的,所述基础油是聚α烯烃或石蜡基矿物油中的一种,基础油40℃的粘度是40-200mm2/s,倾点不高于-30℃。
进一步的,所述混合醇为甲醇、正丁醇、异丙醇、戊醇、乙二醇和己二醇中的两种或两种以上的混合物。
进一步的,所述有机酸为冰乙酸、月桂酸、十二羟基硬脂酸、十二烷基苯磺酸中的一种或多种的混合物。
进一步的,所述抗氧剂为二烷基二苯胺、苯基-α-萘胺、二叔丁基对甲酚、2-萘酚中的一种或多种混合物。
进一步的,所述防锈剂为苯并三氮唑、十二烯基丁二酸、十二烯基丁二胺、2-氨基乙基十七烯基咪唑啉十二烯基丁二酸中的一种或多种的混合物。
进一步的,所述固体添加剂为二硫化钼、聚四氟乙烯、胶体石墨中的一种或其混合物。
复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂的制备方法,包括以下步骤:
S1、加入高碱值合成磺酸钙和部分基础油搅拌均匀;
S2、加入水,混合醇和有机酸,搅拌升温至80-92℃恒温1-2小时,待物料变稠;
S3、加入余量基础油;
S4、加入氢氧化钙与氢氧化钙重量2-5倍水的悬浮液,硼酸和硼酸重量3-5倍水、温度为80-85℃的热水溶液,十二羟基硬脂酸,继续升温至95-100℃,在95-100℃温度条件下复合反应0.5-1小时;
S5、再次升温至130-150℃脱水;
S6、降温至80-90℃加入抗氧剂、防锈剂和固体添加剂,循环剪切、均质、脱气,即可得产品。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1.以低凝精制矿物油或聚α烯烃合成油为基础油,复合磺酸钙皂为稠化剂,除具有复合磺酸钙基润滑脂本身的优异特性外,还具有宽的使用温度范围、使用过程中能保持极好的泵送性和喷射能力,适合南方北方全天候条件;
2.具有足够的附着力和粘附性,可以克服车轮在运行中产生的离心力,不被甩落,减少润滑脂出现流失的现象,有利于延长有效润滑时间;同时在喷涂区及时扩展成均匀的油膜,可以降低轮缘与钢轨侧面的磨损。
附图说明
图1是复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂的制备方法的步骤示意图;
图2是复合磺酸钙型铁路轮润滑脂红外谱图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1:一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,包括以下组分:总碱值为400mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙40kg、40℃运动粘度为82.01mm2/s、倾点为-35℃的500N基础油200kg、水0.40kg,正丁醇和乙二醇的混合物0.6kg、十二烷基苯磺酸0.9kg、氢氧化钙0.40kg、硼酸0.53kg、十二羟基硬脂酸1.10kg、N-苯基-α-萘胺1.20kg、苯并三氮唑0.72kg,聚四氟乙烯2.40kg。
复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂的制备方法,包括以下步骤:
S1、准备容积为300L、带有加热、冷却和三重搅拌的常压反应釜作为容器,加入40kg总碱值为400mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙和40℃运动粘度为82.01mm2/s倾点为-35℃的500N矿物油120kg搅拌均匀。
S2、加入水0.40kg,正丁醇和乙二醇的混合物0.6kg和十二烷基苯磺酸0.9kg,搅拌加热到80-92℃范围内恒温2小时,待物料变稠。
S3、当物料变稠之后,向物料中缓慢加入剩余80kg基础油500N。
S4、加入氢氧化钙0.40kg,氢氧化钙提前分散在1.2kg水中形成悬浮液,之后加入硼酸0.53kg,硼酸也提前溶于1.59kg 85℃的水中,加入十二羟基硬脂酸1.10kg,之后升温到95-100℃,在95-100℃的温度条件下进行复合反应1小时;
S5、之后加热到130-150℃恒温40分钟脱水;
S6、之后降温,当降温至80-90℃加入N-苯基-α-萘胺1.20kg、苯并三氮唑0.72kg,聚四氟乙烯2.40kg,循环剪切、均质、脱气得成品。
实施例2:一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,包括以下组分:总碱值为380mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙60kg、40℃运动粘度为82.01mm2/s倾点为-35℃的500N基础油240kg、水0.44kg、正丁醇和乙二醇的混合物0.6kg、十二烷基苯磺酸0.90kg、氢氧化钙0.40kg、硼酸0.53kg、十二羟基硬脂酸1.10kg、加入N-苯基-α-萘胺1.20kg、苯并三氮唑0.72kg、聚四氟乙烯2.40kg。
复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂的制备方法,包括以下步骤:
S1、准备容积为300L、带有加热、冷却和三重搅拌的常压反应釜作为容器,向反应釜中投入总碱值为380mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙60kg,加入40℃运动粘度为82.01mm2/s倾点为-35℃的500N矿物油160kg,将物料搅拌均匀。
S2、加入水0.44kg,正丁醇和乙二醇的混合物0.6kg和十二烷基苯磺酸0.9kg,搅拌加热到80-92℃范围内恒温2小时,使物料变稠。
S3、缓慢加入剩余80kg基础油500N。
S4、加入氢氧化钙0.40kg,氢氧化钙提前分散在1.2kg水中形成悬浮液,之后加入硼酸0.53kg,硼酸也提前溶于1.59kg 85℃的水中,加入十二羟基硬脂酸1.10kg,之后升温到95-100℃,在95-100℃的温度条件下进行复合反应1小时。
S5、之后加热到130-150℃恒温40分钟脱水。
S6、之后降温,当降温至80-90℃加入N-苯基-α-萘胺1.20kg、苯并三氮唑0.72kg,聚四氟乙烯2.40kg,循环剪切、均质、脱气得成品。
实施例3:一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,包括以下组分:总碱值为400mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙60kg、40℃运动粘度为82.01mm2/s倾点为-35℃的500N基础油300kg、水0.60kg、正丁醇和乙二醇的混合物0.47kg、十二烷基苯磺酸2.13kg、氢氧化钙0.60kg、硼酸0.80kg、十二羟基硬脂酸1.45kg、N-苯基-α-萘胺1.87kg、苯并三氮唑1.08kg、聚四氟乙烯3.61kg。
复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂的制备方法,包括以下步骤:
S1、准备容积为500L、带有加热、冷却和三重搅拌的常压反应釜作为容器,向反应釜中投入总碱值为400mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙60kg,40℃运动粘度为82.01mm2/s倾点为-35℃的500N矿物油180kg,将物料搅拌均匀。
S2、加入水0.60kg,正丁醇和乙二醇的混合物0.47kg和十二烷基苯磺酸2.13kg,搅拌加热到80-92℃范围内恒温2小时,使物料变稠。
S3、缓慢加入剩余120kg基础油500N。
S4、加入氢氧化钙0.60kg,氢氧化钙提前分散在2.0kg水中形成悬浮液,之后加入硼酸0.80kg,硼酸也提前溶于2.4kg 85℃的水中,再加入十二羟基硬脂酸1.45kg,升温到95-100℃,反应1小时。
S5、之后加热到130-150℃恒温40分钟,脱水。
S6、降温至80-90℃加入N-苯基-α-萘胺1.87kg、苯并三氮唑1.08kg,聚四氟乙烯3.61kg,循环剪切、均质、脱气得成品。
实施例4:一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,包括以下组分:总碱值为380mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙90kg、40℃运动粘度为82.01mm2/s倾点为-35℃的500N基础油300kg、水0.60kg、正丁醇和乙二醇的混合物0.47kg、十二烷基苯磺酸2.13kg、氢氧化钙0.60kg、硼酸0.80kg、十二羟基硬脂酸1.45kg、N-苯基-α-萘胺1.87kg、苯并三氮唑1.08kg、聚四氟乙烯3.61kg。
复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂的制备方法,包括以下步骤:
S1、准备容积为500L、带有加热、冷却和三重搅拌的常压反应釜作为容器,向反应釜中投入总碱值为380mgKOH/g的高碱值合成磺酸钙90kg,40℃运动粘度为82.01mm2/s倾点为-35℃的500N矿物油180kg,将物料搅拌均匀。
S2、加入水0.65kg,正丁醇和乙二醇的混合物0.47kg和十二烷基苯磺酸2.13kg,搅拌加热到80-92℃范围内恒温2小时,使物料变稠。
S3、缓慢加入剩余120kg基础油500N。
S4、加入氢氧化钙0.60kg,氢氧化钙提前分散在2.0kg水中形成悬浮液,之后加入硼酸0.80kg,硼酸也提前溶于2.4kg 85℃的水中,再加入十二羟基硬脂酸1.45kg,升温到95-100℃,反应1小时。
S5、之后加热到130-150℃恒温40分钟,脱水。
S6、降温至80-90℃加入N-苯基-α-萘胺1.87kg、苯并三氮唑1.08kg,聚四氟乙烯3.61kg,循环剪切、均质、脱气得成品。
对比例:使用市面上现有的昆仑KL-B轮轨润滑脂。
润滑脂的理化性能实验:
实验准备:取实施例1-4及对比例润滑脂做理化实验,各组的理化性能见表1。
表1实施例1-4和对比例润滑脂的理化性能检测数据
实施例和对比例的样品检验数据可以看出,在-20℃的条件下,实施例1-4的布氏粘度变化值远远小于对比例,说明在低温条件下,实施例的润滑脂布氏粘度变化较小,能保持良好的泵送性和喷射能力。
从四球机试验项目结果分析,实施例1-4的PB和PD高于对比例,说明实施例具有更优异的极压性能。从磨斑直径项目的数据来看,实施例1-4的磨斑直径小于对比例,说明实施例具有更优异的抗磨性能。
本发明制备的复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂较目前常用的轮轨润滑脂具有更优异的极压性能、抗磨性能和低温性能。除具有复合磺酸钙基润滑脂本身的优异特性外,还具有宽的使用温度范围,适合南方北方全天候条件。
使用傅里叶红外光谱仪对这种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂进行测试,得到红外光谱图见图2,其中无定型碳酸钙的特征峰865cm-1消失,在881-883cm-1有方解石型碳酸钙的特征吸收峰,无876cm-1球霰石型碳酸钙的特征吸收峰,表明转化完全。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,其特征在于,包括润滑脂基数的质量百分比的组分:包括高碱值磺酸钙10-30%、基础油65-85%、混合醇0.1-0.6%、有机酸0.2-0.6%、十二羟基硬脂酸0.2-0.7%、硼酸0.1-0.4%、氢氧化钙0.1-0.3%、抗氧剂0.3-0.8%、防锈剂0.1-0.4%和固体添加剂0.8-1.2%,所述基础油是聚α烯烃或石蜡基矿物油中的一种,基础油40℃的粘度是40-200mm2/s,倾点不高于-30℃,所述混合醇为甲醇、正丁醇、异丙醇、戊醇、乙二醇和己二醇中的两种或两种以上的混合物,所述有机酸为冰乙酸、月桂酸、十二羟基硬脂酸、十二烷基苯磺酸中的一种或多种的混合物,所述固体添加剂为二硫化钼、聚四氟乙烯、胶体石墨中的一种或其混合物。
2.根据权利要求1所述的一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,其特征在于:所述磺酸钙为高碱值合成磺酸钙。
3.根据权利要求2所述的一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,其特征在于:所述高碱值合成磺酸钙的总碱值为380-410mgKOH/g。
4.根据权利要求1所述的一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,其特征在于:所述抗氧剂为二烷基二苯胺、苯基-α-萘胺、二叔丁基对甲酚、2-萘酚中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂,其特征在于:所述防锈剂为苯并三氮唑、十二烯基丁二酸、十二烯基丁二胺、2-氨基乙基十七烯基咪唑啉十二烯基丁二酸中的一种或多种的混合物。
6.如权利要求1-5任一项所述的复合磺酸钙型铁路轮轨润滑脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、加入高碱值合成磺酸钙和部分基础油搅拌均匀;
S2、加入水,混合醇和有机酸,搅拌升温至80-92℃恒温1-2小时,待物料变稠;
S3、加入余量基础油;
S4、加入氢氧化钙与氢氧化钙重量2-5倍水的悬浮液,硼酸和硼酸重量3-5倍水、温度为80-85℃的热水溶液,十二羟基硬脂酸,继续升温至95-100℃,在95-100℃温度条件下复合反应0.5-1小时;
S5、再次升温至130-150℃脱水;
S6、降温至80-90℃加入抗氧剂、防锈剂和固体添加剂,循环剪切、均质、脱气,即可得产品。
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