CN115125049A - 一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工技术领域，公开了一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油及制备方法，本发明的齿轮油是一种以纯烯烃为原料经化学反应而成的系列粘度高分子基础油，添加多种特异性极强的单剂，并以独特的化学工艺调配而成。所得到的产品可以满足严苛条件下使用，改善抗磨损性、抗寒性和耐热性。解决了目前旋翼无人机传动系统使用矿物型润滑油润滑，达不到很好的保护要求，尤其是更长时间的断油，容易引起磨损，而且不适用于高、低温等恶劣环境的问题。

Description

一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油及制备方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，更具体的说是涉及一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油。
背景技术
旋翼无人机(飞行器)现如今以其灵活、稳定、易操纵、造价低等特点在各个领域应用广泛，无人机能够实现更高的机动飞行能力，能够在各种各样的飞行姿态下可靠工作，这就必然要求无人机所有的零部件能够承受更大的机动飞行载荷，满足各种飞行条件下的使用要求，这也必然要求无人机传动系统具有承受比有人机更大机动飞行载荷以及更为严苛的飞行姿态能力。
目前无人机基本使用有人机现有的矿物型润滑油进行润滑，达不到很好的保护要求，尤其是更长时间的断油，容易引起磨损，并且无人机会经常在各式各样的恶劣条件下进行工作，旋翼无人机一般都是应用于拍摄相关方面的，拍摄场景常会遇到比较极端的环境，例如：火山口、冰川等等，这些都是温度较高或者较低的环境，所以无人机上所用的润滑油的要求也是十分苛刻。另外，旋翼无人机特殊的适应性设计，具有更大的机动飞行载荷、更为苛刻的飞行姿态要求、更长时间的瞬时断油。要求我们需要考虑润滑油的温度性能，耐高、低温的润滑油在高温下不会结焦积碳导致机械卡死，在低温环境下也不会冻结，可以充分地发挥无人机的性能。此外还要保障无人机的正常运作要考虑其润滑油的润滑性能，良好的粘附性以及润滑性等。
在现有的矿物型润滑油不能满足旋翼无人机高要求的情况下，如何提供一种旋翼无人机传动系统专用齿轮油，在保证满足旋翼无人机高要求外，还具有优良的耐高、低温性能，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，该旋翼无人机传动系统专用齿轮油具有优良的抗磨减摩性能，在高温、低温的极端环境下仍然具有良好的粘附性以及润滑性，而且生物可降解率高，是一种适宜推广应用的使用性能和环保性能均优异的旋翼无人机传动系统专用齿轮油。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，由包含如下质量份数的原料制备而成：
Figure BDA0002995081970000021
Figure BDA0002995081970000031
作为优选，所述酯类合成型基础油为饱和多元醇酯和聚酯的混合物。
具体地说，所述饱和多元醇酯和聚酯的混合物具有长效稳定性(包含水解稳定性、氧化稳定性、剪切稳定性、热稳定性)，可改善油膜强度，减少点蚀和微点蚀。该系列合成油是由日本三井化工株式会社提供的TMP 108D多元醇酯和SPJ 115聚酯。
作为优选，所述清净剂为高碱值清净剂，优选为高碱值硫化烷基酚钙。
具体地说，所述高碱值硫化烷基酚钙具有良好的清净分散性及抗水性。该剂是由沈阳华伦油品化学有限公司提供的T115B清净剂。
作为优选，所述分散剂为无灰分散剂，优选为高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺。
具体地说，所述高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺具有优异的高温清净性和较好的低温分散性，且不含氯。该剂是由沈阳华伦油品化学有限公司提供的T154分散剂。
作为优选，所述减摩剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼。
具体地说，所述二烷基二硫代氨基甲酸钼具有良好的抗氧化性和铜腐蚀抑制性，能在金属表面形成惰性膜或与金属离子形成螯合物，阻止金属氧化，抑制金属对氧化反应的催化加速作用。该剂由沈阳华伦油品化学有限公司提供。
作为优选，所述抗磨剂为极压抗磨剂，优选为磷酸三甲酚酯和氨基硫代酯的混合物。
具体地说，所述磷酸三甲酚酯和氨基硫代酯的混合物是一种无灰型多效添加剂，除了抗氧性能突出外，还具有很好的抗磨性能和极压性能。同时，与其它添加剂具有良好的配伍性，可明显提高油品的抗氧抗磨性能。该剂是由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供的T323抗磨剂。
作为优选，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基混合酚。
具体地说，所述2,6-二叔丁基混合酚属于混合型屏蔽酚抗氧剂，具有较好的抗氧性能。该剂由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供的T501抗氧剂。
作为优选，所述油性剂为硫化烯烃棉籽油、苯三唑脂肪酸胺盐中的一种或两种。
具体地说，所述硫化烯烃棉籽油、苯三唑脂肪酸胺盐中的一种或两种的油性剂具有抗氧、防腐、防锈等性能，与含硫、含磷化合物复合使用有明显的增效作用。该剂是由沈阳华伦油品化学有限公司提供的T406E油性剂。
作为优选，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯降凝剂。
具体地说，所述聚甲基丙烯酸酯降凝剂是一款广谱降凝剂，改进油品粘度指数效果好。该剂由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供。
作为优选，所述抗泡剂为甲基硅油酯。
具体地说，所述甲基硅油酯化学稳定性好。该剂是由沈阳华伦油品化学有限公司提供的T903抗泡剂。
本发明的另一个目的是提供一种新型全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油的制备方法，具体包括以下步骤：
按重量份配比，将酯类合成型基础油投入反应釜中，启动搅拌，加热至60～65℃；先加入降凝剂在200r/min的转速下快速均匀搅拌30～35min；然后在200～300r/min的转速下加入减摩剂，继续搅拌60～90min，并依次加入高碱值清净剂、无灰分散剂、极压抗磨剂、抗氧剂、油性剂；最后以喷雾的方式加入抗泡剂，并在恒温65℃、300～400r/min的转速下，搅拌75～90min混合均匀；再抽至储存罐静置1～1.5h，即得成品。
经上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明公开的全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油是一种以纯烯烃为原料经化学反应而成的系列粘度高分子基础油，添加多种特异性极强的单剂，并以独特的化学工艺调配而成。所得到的产品可以满足严苛条件下使用，改善抗磨损性和耐寒性。使用寿命比同类型矿物油产品延长5～8倍，可大大提高无人机的续航能力。
2、本发明以二烷基二硫代氨基甲酸盐为主的减摩剂和复合极压剂匹配，可在摩擦表面形成高强度的保护膜，增大合成基础油的极压性，加强对齿轮的磨损保护，防止产生微点蚀，减少磨损产生的颗粒造成凹坑，提高了轴承磨损保护，与各种密封材料兼容出色，提高承载能力，从而减轻了磨损。对于无人机齿轮从开始磨损到磨损极限的每一阶段，都能根据磨损间隙大小做到有针对性的用油，从而更好地保护发动机、提高综合效益、延长使用寿命。
3、本发明公开的全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，优化了传统矿物型工业齿轮油的产品结构，提升了产品质量等级，填补了国内对高端无人机超载荷传动齿轮油的迫切需求，为企业实现良好的经济效益、可持续发展战略，以及企业的优化升级奠定了良好的基础，具有良好的发展前景。并且本发明制备的成品的生物可降解率高，对于建设资源节约型社会，发展绿色环保产品具有重要意义。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种新型全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，由包含如下质量份数的原料制备而成：
Figure BDA0002995081970000071
在本发明中，所述酯类合成型基础油为饱和多元醇酯和聚酯的混合物，所述饱和多元醇酯和聚酯的混合物具有长效稳定性(包含水解稳定性、氧化稳定性、剪切稳定性、热稳定性)，可改善油膜强度，减少点蚀和微点蚀。该系列合成油是由日本三井化工株式会社提供的TMP 108D多元醇酯和SPJ 115聚酯。
在本发明中，所述高碱值清净剂为高碱值硫化烷基酚钙，所述高碱值硫化烷基酚钙具有良好的清净分散性及抗水性。该剂是由沈阳华伦油品化学有限公司提供的T115B清净剂。
在本发明中，所述无灰分散剂为高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺，所述高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺具有优异的高温清净性和较好的低温分散性，且不含氯。该剂是由沈阳华伦油品化学有限公司提供的T154分散剂。
在本发明中，所述减摩剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼，所述二烷基二硫代氨基甲酸钼具有良好的抗氧化性和铜腐蚀抑制性，能在金属表面形成惰性膜或与金属离子形成螯合物，阻止金属氧化，抑制金属对氧化反应的催化加速作用。该剂由沈阳华伦油品化学有限公司提供。
在本发明中，所述极压抗磨剂为磷酸三甲酚酯和氨基硫代酯的混合物，所述磷酸三甲酚酯和氨基硫代酯的混合物是一种无灰型多效添加剂，除了抗氧性能突出外，还具有很好的抗磨性能和极压性能。同时，与其它添加剂具有良好的配伍性，可明显提高油品的抗氧抗磨性能。该剂是由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供的T323抗磨剂。
在本发明中，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基混合酚，所述2,6-二叔丁基混合酚属于混合型屏蔽酚抗氧剂，具有较好的抗氧性能。该剂由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供的T501抗氧剂。
在本发明中，所述油性剂为硫化烯烃棉籽油、苯三唑脂肪酸胺盐中的一种或两种，更优选的为硫化烯烃棉籽油和苯三唑脂肪酸胺盐的混合物，所述硫化烯烃棉籽油、苯三唑脂肪酸胺盐中的一种或两种的油性剂具有抗氧、防腐、防锈等性能，与含硫、含磷化合物复合使用有明显的增效作用。该剂是由沈阳华伦油品化学有限公司提供的T406E油性剂。
在本发明中，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯降凝剂，所述聚甲基丙烯酸酯降凝剂是一款广谱降凝剂，改进油品粘度指数效果好。该剂由辽宁锦州惠发天合化学有限公司提供。
在本发明中，所述抗泡剂为甲基硅油酯，所述甲基硅油酯化学稳定性好。该剂是由沈阳华伦油品化学有限公司提供的T903抗泡剂。
本发明还提供一种新型全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油的制备方法，具体包括以下步骤：
按重量份配比，将酯类合成型基础油投入反应釜中，启动搅拌，加热至60～65℃；先加入降凝剂在200r/min的转速下快速均匀搅拌30～35min；然后在200～300r/min的转速下加入减摩剂，继续搅拌60～90min，并依次加入高碱值清净剂、无灰分散剂、极压抗磨剂、抗氧剂、油性剂；最后以喷雾的方式加入抗泡剂，并在恒温65℃、300～400r/min的转速下，搅拌75～90min混合均匀；再抽至储存罐静置1～1.5h，即得成品。
实施例1
按重量份配比，将90.5份酯类合成型基础油投入反应釜中，启动搅拌，加热至60～65℃；先加入0.2份降凝剂在200r/min的转速下快速均匀搅拌30～35min；然后在200～300r/min的转速下加入0.6份减摩剂，继续搅拌60～90min，并依次加入2.1份高碱值清净剂、4.6份无灰分散剂、2.5份极压抗磨剂、0.2份抗氧剂、0.003份油性剂；最后以喷雾的方式加入0.001份抗泡剂，并在恒温65℃、300～400r/min的转速下，搅拌75～90min混合均匀；再抽至储存罐静置1～1.5h，即得001#成品。
实施例2
按重量份配比，将92.6份酯类合成型基础油投入反应釜中，启动搅拌，加热至60～65℃；先加入0.2份降凝剂在200r/min的转速下快速均匀搅拌30-35min；然后在200～300r/min的转速下加入0.65份减摩剂，继续搅拌60～90min，并依次加入1.6份高碱值清净剂、3.6份无灰分散剂、1.5份极压抗磨剂、0.2份抗氧剂、0.003份油性剂，最后以喷雾的方式加入0.001份抗泡剂，并在恒温65℃、300～400r/min的转速下，搅拌75～90min混合均匀；再抽至储存罐静置1～1.5h，即得002#成品。
实施例3
按重量份配比，将93.3份酯类合成型基础油投入反应釜中，启动搅拌，加热至60～65℃；先加入0.2份降凝剂在200r/min的转速下快速均匀搅拌30～35min；然后在200～300r/min的转速下加入0.68份减摩剂，继续搅拌60～90min，并依次加入1.4份高碱值清净剂、3.2份无灰分散剂、1.4份极压抗磨剂、0.2份抗氧剂、0.003份油性剂，最后以喷雾的方式加入0.001份抗泡剂，并在恒温65℃、300～400r/min的转速下，搅拌75～90min混合均匀；再抽至储存罐静置1～1.5h，即得003#成品。
进一步地，实施例1～3主要原材料的技术指标如下：
1.酯类合成基础油：饱和多元醇酯
运动粘度(100℃，cst)：4.3 倾点(℃)：-55 闪点(℃)：240
2.酯类合成基础油：聚酯
运动粘度(100℃，cst)：16.5 倾点(℃)：-50 闪点(℃)：259
3.高碱值清净剂：高碱值硫化烷基酚钙
闪点：180℃ 总碱值(mgKOH/)：250 钙含量(m％)：9.0
4.无灰分散剂:聚异丁烯丁二酰亚胺
运动粘度(100℃)/(mm2/s)：168 氯(质量分数)/％：0.17
氮(质量分数)/％：1.28 碱值(以KOH计)/(mg/g)：22.3
5.极压抗磨剂：磷酸三甲酚酯
酸值(mgKOH/g)：≤0.25 游离甲酚％：≤0.2
熔点:-33℃ 沸点:420℃ 蒸汽压:225℃
6.极压抗磨剂：氨基硫代酯
硫含量％：29～32 闪点(开口)℃：≥130
100℃运动粘度(mm2/s)：13.5～15.5
7.抗氧剂：二叔丁基混合酚
游离苯酚，％(m/m)：≤0.4 灰分(质量分数)：≤0.01
8.减摩剂：二烷基二硫代氨基甲酸钼
钼含量(Mo)％：≥6.16 四球机试验P8/N：≥900
磨斑直径：≤0.55mm
9.油性剂：苯三唑脂肪酸胺盐
氮含量％：＞14 油溶性％：≥20
铜片腐蚀(100℃,3h)：1a
10.降凝剂：聚甲基丙烯酸酯
运动粘度(100℃)：400mm2/s 闪点：100℃
灰份(％)：≤0.2 降凝度(℃)：≥12
11.抗泡剂:甲基硅油酯
闪点：≥60℃ 凝固点:≤-15℃
PH值:6.0～7.0 水分％(m/m):痕迹
进一步地，对实施例1～3制备的001#成品、002#成品和003#成品进行了理化性能检测及模拟台架试验测试，其主要参数指标参见表1～3。
表1 001#成品理化性能检测及模拟台架试验测试的参数指标
Figure BDA0002995081970000131
Figure BDA0002995081970000141
表2 002#成品理化性能检测及模拟台架试验测试的参数指标
Figure BDA0002995081970000142
表3 003#成品理化性能检测及模拟台架试验测试的参数指标
Figure BDA0002995081970000151
由表1～3可知，本发明制备的全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油的性能满足市场要求，是一种适宜推广应用的使用性能和环保性能均优异的齿轮油。
进一步地，对实施例1～3制备的001#成品、002#成品和003#成品利用四球模拟试验机进行了抗磨减摩性能的测试，复合磨损指数通过GB/T3142方法测定，磨斑直径通过SH/T0189方法测定。主要参数参见表4。
表4实施例1～3制得成品的抗磨减摩性能测试的参数
Figure BDA0002995081970000161
由表4可知，本发明制备的全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油的性能优异，磨斑直径在0.30D/mm左右，负荷磨损指数高于627.2N。无论是极压性还是抗磨性均达到了较高水平。该项目的成功研发，优化了传统矿物型工业齿轮油的产品结构，提升了产品质量等级，填补了国内对高端无人机超载荷传动齿轮油的迫切需求，为企业实现良好的经济效益、可持续发展战略，以及企业的优化升级奠定了良好的基础，并且具有良好的发展前景。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，由包含如下质量份数的原料制备而成：
Figure FDA0002995081960000011
2.根据权利要求1所述的一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，所述酯类合成型基础油为饱和多元醇酯和聚酯的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，所述清净剂为高碱值硫化烷基酚钙；所述分散剂为高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，所述减摩剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼。
5.根据权利要求1所述的一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，所述抗磨剂为磷酸三甲酚酯和氨基硫代酯的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基混合酚。
7.根据权利要求1所述的一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，所述油性剂为硫化烯烃棉籽油、苯三唑脂肪酸胺盐中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯降凝剂。
9.根据权利要求1所述的一种全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油，其特征在于，所述的抗泡剂为甲基硅油酯。
10.如权利要求1～9任一项所述的全合成旋翼无人机传动系统专用齿轮油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将酯类合成型基础油投入反应釜中，启动搅拌，加热至60～65℃；先加入降凝剂在200r/min的转速下搅拌30～35min；然后在200～300r/min的转速下加入减摩剂，继续搅拌60～90min，并加入清净剂、分散剂、抗磨剂、抗氧剂、油性剂；最后以喷雾的方式加入抗泡剂，并在恒温65℃、300～400r/min的转速下，搅拌75～90min；再抽至储存罐静置1～1.5h，即得成品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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