CN115992024A - 一种高性能钢丝绳润滑脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C10M169/00技术领域，具体涉及到一种高性能钢丝绳润滑脂及其制备方法。以高性能钢丝绳润滑脂重量为基准，包括以下组分：a)40～85wt％基础油，b)10～15wt％皂基稠化剂，c)4～8wt％高聚物，d)0～2wt％腐蚀抑制剂，e)1.5～2.5wt％多功能添加剂，f)1.0～2.5wt％抗氧剂；所述高性能钢丝绳润滑脂的滴点不低于170℃；所述高性能钢丝绳润滑脂在100℃下7天内的分油率不高于5wt％。本发明提供的高性能钢丝绳润滑脂中采用了特定比例的混合皂基稠化剂，替代传统的微晶蜡等石油蜡的使用，同时有效避免了传统钢丝绳用润滑脂的低温脆裂现象，具有较好的低温性能；此外，本申请中采用特定的高聚物组分，在与复配的环烷基基础油和煤制油基础油等组分的相互作用下，显著改善了钢丝绳润滑脂的分油性能。
Description
技术领域
本发明涉及C10M169/00技术领域，具体涉及到一种高性能钢丝绳润滑脂及其制备方法。
背景技术
钢丝绳的工况比较恶劣，通常会因为腐蚀、润滑不足等原因引起断丝甚至报废，并且随着设备的不断改进，要求钢丝绳的强度越来越高，因此润滑也显得更加重要，对润滑脂要求更高。钢丝绳裸露的工作场合要求润滑脂能够牢固的粘附在钢丝绳表面，具有较宽的温度使用范围，较高的滴点和较好的防腐性能等。但市场上现有产品大多存在滴点低(大多在90℃以下)、分油大等一系列热稳定性问题，严重的影响了钢丝绳润滑脂的使用场所和使用寿命。
针对上述问题，一般钢丝绳在使用过程中往往需要采用润滑脂对其进行润滑。例如中国专利CN201310478748公开了一种钢丝绳润滑脂组合物，其中采用基础油、微晶蜡等组分得到了不含挥发性溶剂，具有较高渗透性和粘附性的润滑脂组合物。中国专利CN201610761468公开了一种电梯钢丝绳润滑脂，其中也采用基础油、微晶蜡、防锈剂、纳米二氧化硅、石油磺酸钡等组分，得到了具有良好的挤压抗磨性能，而且具有优异的耐高温性能的润滑脂。中国专利 CN201110161912一种钢丝绳专用润滑脂组合物，其中采用矿物基础油、抽出油、微晶蜡、硬脂酸锂皂等成分，得到了具有好的粘附性和渗透能力的润滑剂组合物，而且其中还解决了产品的甩油、流失以及污染大气环境等问题。
然而上述传统的钢丝绳用润滑脂为了调整其稠度等往往需要添加石油蜡等石油蜡组分，这些组分使润滑脂具有较低的滴点，耐高温差性能差，致使现在普遍使用的钢丝绳润滑脂的滴点大多在90℃以下，夏季暴露于太阳下的钢丝绳的表面温度较高，超过常用润滑脂的滴点，使润滑脂出现明显的滴油/分油现象，处于使用状态的钢丝绳还会出现甩油现象。此外，由于石蜡的延展性不足，冬天温度较低时，润滑脂容易出现脆裂脱落，起不到保护作用。因此迫切需要一种高性能润滑脂来满足实际使用需求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种高性能钢丝绳润滑脂，以高性能钢丝绳润滑脂重量为基准，包括以下组分：a) 40～85wt％基础油，b)10～15wt％皂基稠化剂，c)4～8wt％高聚物，d) 0～2wt％腐蚀抑制剂，e)1.5～2.5wt％多功能添加剂，f)1.0～2.5wt％抗氧剂；所述高性能钢丝绳润滑脂的滴点不低于170℃；所述高性能钢丝绳润滑脂在100℃下7天内的分油率不高于5wt％。
本发明中的高性能钢丝绳润滑脂中，以高性能钢丝绳润滑脂重量为基准，包含40～85wt％基础油。可示例的，所述基础油的含量可以为40wt％、45wt％、50wt％、53wt％、55wt％、58wt％、60wt％、62wt％、 65wt％、68wt％、70wt％、72wt％、75wt％、78wt％、79wt％、80wt％、 81wt％、82wt％、84wt％、85wt％等。本发明中的数值及数值范围包含由于系统误差、认为误差等造成的大约值。
作为本发明一种优选的技术方案，所述基础油为环烷基基础油和 /或煤制油基础油，即本申请中的所述基础油可以采用环烷基基础油或煤制油基础油中的一种，也可以采用上述两者的混合。本申请中采用环烷基基础油和煤制油基础油的混合物作为基础油时，对两者的质量配比不作特殊限定，可以根据实际需要进行复配。在一些实施方式中，所述环烷基基础油和煤制油基础油的质量比例为5：(1～10)；可示例的，所述环烷基基础油和煤制油基础油的质量比例可以为1:1、 1:1.2、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、5:1、4.5:1、 4:1、3.5:1、3:1、2.5:1、2:1、1.5:1、1.2:1等。
作为本发明一种优选的技术方案，所述环烷基基础油在100℃下的运动粘度为10～40mm2/s；进一步优选的，所述环烷基基础油在100℃下的运动粘度为20～40mm2/s；进一步优选的，环烷基基础油在100℃下的运动粘度为25～35mm2/s。可示例的，所述环烷基基础油在100℃下的运动粘度可以为25mm2/s、26mm2/s、27mm2/s、28mm2/s、29 mm2/s、30mm2/s、30.5mm2/s、31mm2/s、31.1mm2/s、31.5mm2/s、32mm2/s、33mm2/s、34mm2/s、35mm2/s等。本发明中术语“运动粘度”是度量在重力作用下流体内部流动阻力的大小的物理量，其中 100℃下的运动粘度均是根据ASTM D 445标准进行测试得到。
进一步的，所述环烷基基础油的粘度指数为85～105；进一步优选的，所述环烷基基础油的粘度指数为90～100；可示例的，所述环烷基基础油的粘度指数可以为85、86、87、88、89、90、91、92、 93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105等。本发明中术语“粘度指数”是指流体粘度随温度变化的程度，粘度指数越高，表示流体粘度受温度的影响越小，粘度对温度越不敏感，可以根据ASTM D 2270标准进行测试得到。
本发明中对所述环烷基基础油的具体种类不作特殊限定，可以包括但不限于150BS、KN4010、克拉玛依4006、克拉玛依KW68、CROSS B200、NYNAS T22、SAN JOAQUIN N60HT等环烷基基础油。
本发明中所述煤制油基础油是煤炭在高温下与氧气、水蒸气反应，使煤炭全部气化，转化成一氧化碳、甲烷和氢气的混合物，然后在铁基或钴基催化剂的作用下合成得到的碳氢化合物，主要成分为异构烷烃。
本发明中对所述煤制油基础油的具体种类不作特殊限定，可以包括但不限于煤制油基(CTL 10)础油等基础油，由于该基础油加氢饱和度高、蒸发损失小，热稳定性好；倾点较低、粘度指数较高；且芳烃含量低，达到食品级和化妆品级；重金属含量较低，几乎为零，能够满足调和高性能润滑脂的需求。
本发明中通过采用复配的环烷基基础油和煤制油基础油作为本申请润滑脂的基础油，使润滑脂具备更好的热稳定性、水解稳定性，同时具备更低的倾点、更高的粘度指数，从而有助于改善润滑脂在高温和低温等环境下的综合性能。
本发明中的高性能钢丝绳润滑脂中，以高性能钢丝绳润滑脂重量为基准，包含10～15wt％皂基稠化剂。可示例的，所述皂基稠化剂的含量可以为10wt％、10.5wt％、10.8wt％、11wt％、11.5wt％、11.8wt％、 12wt％、12.2wt％、12.5wt％、12.8wt％、13wt％、12.3wt％、13.5wt％、13.8wt％、14wt％、14.2wt％、14.5wt％、14.8wt％、15wt％等。
本发明中所述的皂基稠化剂是有机酸和金属化合物通过反应得到的组分。作为本发明一种优选的技术方案，所述皂基稠化剂包括锂皂基稠化剂和/或钙皂基稠化剂，即本发明中的稠化剂可以为锂皂基稠化剂或钙皂基稠化剂单独使用，也可以两者混合使用。当本发明的稠化剂为锂皂基稠化剂和钙皂基稠化剂的混合物时，对两者的质量配比不作特殊限定，可以根据实际需要进行搭配。
本发明中对所述锂皂基稠化剂和钙皂基稠化剂的金属化合物原料不作特殊限定，锂皂基稠化剂的金属化合物(锂化合物)原料包括但不限于LiOH，钙皂基稠化剂的金属化合物原料(钙化合物)包括但不限于Ca(OH)2。
作为本发明一种优选的技术方案，所述皂基稠化剂的制备原料包括脂肪酸和/或取代脂肪酸、钙化合物、锂化合物；所述脂肪酸和/或取代脂肪酸的碳原子个数为12～20。进一步的，所述脂肪酸和/或取代脂肪酸包括但不限于硬脂酸、油酸、12-羟基硬脂酸等。本发明中所述的锂皂基稠化剂和钙皂基稠化剂与传统的石蜡相比，具有更高的滴点，可达240℃，使用温度可以更高，高达160℃。与此同时，本申请中通过采用上述特定锂皂基稠化剂和钙皂基稠化剂，还能使绳润滑脂具有更好的耐高温性能和机械安定性。
本发明中的高性能钢丝绳润滑脂中，以高性能钢丝绳润滑脂重量为基准，包含4～8wt％高聚物。可示例的，所述高聚物的含量可以为 4wt％、4.2wt％、4.5wt％、4.8wt％、5.0wt％、5.2wt％、5.5wt％、5.8wt％、 6.0wt％、6.3wt％、6.5wt％、6.8wt％、7.0wt％、7.5wt％、7.8wt％、8.0wt％等。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高聚物包括聚烯烃均聚物和/或共聚物、丙烯酸酯类均聚物和/或共聚物、聚氨酯中的一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述聚烯烃均聚物和/或共聚物包括苯乙烯-乙丙共聚物和/或聚异丁烯；进一步优选的，所述高聚物为苯乙烯-乙丙共聚物和/或聚异丁烯。
作为本发明一种优选的技术方案，所述抗氧剂包括胺类抗氧剂和 /或酚类抗氧剂。本发明中对所述胺类抗氧剂的具体选择不作特殊限定，可以选用本领域常规的胺类抗氧剂，包括但不限于IRGANOX L 57、irganox L67、irganox L101等。本发明中对所述酚类抗氧剂的具体选择不作特殊限定，可以选用本领域常规的酚类抗氧剂，包括但不限于2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等。本申请中，通过采用上述特定抗氧剂，利用其较好的高温热稳定性和高温抗氧性，以及好的配伍性，有助于使本申请的高性能钢丝绳润滑脂产品具有优异的热稳定性。
作为本发明一种优选的技术方案，所述腐蚀抑制剂为磺酸盐；所述磺酸盐包括烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、取代烷基苯磺酸盐、取代烷基萘磺酸盐。具体的，所述腐蚀抑制剂可以为TUDASTAR 1030 SLACK WAX腐蚀抑制剂等。
作为本发明一种优选的技术方案，所述多功能添加剂中包含抗磨剂。进一步的，所述多功能添加剂中还包含防锈剂、其它抗氧剂等；进一步的，所述多功能添加剂是由抗磨剂、其它抗氧剂、防锈剂等添加剂组分共混调剂而得到，例如所述抗磨剂可以为二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸盐、乙氧基胺、脂肪酸甘油酯、2,2’-亚氨基双乙醇-N-牛油烷基衍生物等成分；所述其它抗氧剂可以为亚磷酸酯类抗氧剂等。在一些实施方式中，本发明的所述多功能添加剂可以选用二烷基二硫代磷酸锌，胺类抗氧剂,和/或酚类抗氧剂，和/或亚磷酸酯类抗氧剂，磺酸盐类腐蚀抑制剂等。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高性能钢丝绳润滑脂的滴点不低于185℃。本发明中所述的滴点是润滑脂耐温性能指标，用以确定其最高使用温度。本发明中的所述高性能钢丝绳润滑脂的滴点优选不低于185℃；进一步的，其滴点优选不低于190℃；进一步的，其滴点优选不低于195℃。本发明中所述滴点是根据国家标准GB/T 4929进行测试得到。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高性能钢丝绳润滑脂在 100℃下24h内的分油率不高于2.5wt％；进一步优选的，所述高性能钢丝绳润滑脂在100℃下24h内的分油率不高于0.3wt％；进一步的，所述高性能钢丝绳润滑脂在100℃下50h内的分油率不高于4.5wt％；进一步的，所述高性能钢丝绳润滑脂在100℃下50h内的分油率不高于0.5wt％。本发明中所述的分油率是指钢网分油率，根据工业标准 SH/T 0324进行测试得到。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高性能钢丝绳润滑脂在 -20℃下的低温泵送压力不高于600mbar；进一步的，所述高性能钢丝绳润滑脂在-20℃下的低温泵送压力不高于500mbar；所述高性能钢丝绳润滑脂在-20℃下的低温泵送压力不高于475mbar。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高性能钢丝绳润滑脂在 -30℃下的低温泵送压力不高于1200mbar；进一步的，所述高性能钢丝绳润滑脂在-30℃下的低温泵送压力不高于1150mbar。
本发明中所述的-20℃(-30℃)的低温泵送性能是表征润滑脂在低温条件下是否仍能保持良好的润滑性能的参数，本发明中的上述性能是根据德国工业标准DIN 51805进行测试得到。
本发明的第二个方面提供了如上所述的高性能钢丝绳润滑脂的制备方法，其包括如下步骤：
在反应釜中加入所需量的基础油，然后加入所需量的皂基稠化剂并在100～120℃下皂化处理；然后升温至150～170℃，并加入所需量的高聚物，然后升温至190～210℃进行稠化处理，然后降温至60～80℃，加入剩余的原料，搅拌混合即得所述高性能钢丝绳润滑脂。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供的高性能钢丝绳润滑脂中采用了特定比例的混合皂基稠化剂，替代传统的微晶蜡等石油蜡的使用，同时有效避免了传统钢丝绳用润滑脂的低温脆裂现象，具有较好的低温性能；此外，本申请中采用特定的高聚物组分，在与复配的环烷基基础油和煤制油基础油等组分的相互作用下，显著改善了钢丝绳润滑脂的分油性能。此外，本申请中在复配基础油、混合皂基稠化剂、高聚物与其它组分之间的相互作用下，使钢丝绳润滑脂产品具有较好的热稳定性，进一步提高了该产品的热稳定性，以上因素综合作用使该产品具有较高的使用寿命。
具体实施方式
如下实施例公开了高性能钢丝绳润滑脂，其配方组分和含量参见如下表1。其中的高性能钢丝绳润滑脂是通过如下方式制备得到的：
钢丝绳润滑脂的制备方法：在反应釜中投入基础油，加入相应分量的12-羟基硬脂酸混合均匀后升温至80-85℃使其全部溶解。加入相应分量的Ca(OH)2和LiOH，混合升温至100-120℃进行皂化。皂化反应完全后升温至160℃，加入高聚物后继续升温至200℃开始稠化，随后转釜。降温到70℃以下时加入余量油和添加剂调整锥入度。当产品滴点、锥入度合格后，将产品经过滤、均质、脱气、包装。
表1
性能测试
上述实施例的样品性能测试标准以及测试结果参见如下表。
表2
从上述实验数据中可以看出，本发明中通过采用特定的基础油，稠化剂、高聚物、添加剂等组分，有效改善了润滑脂的热稳定性和使用寿命。
Claims (14)
1.一种高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，以高性能钢丝绳润滑脂重量为基准，包括以下组分：a)40～85wt％基础油，b)10～15wt％皂基稠化剂，c)4～8wt％高聚物，d)0～2wt％腐蚀抑制剂，e)1.5～2.5wt％多功能添加剂，f)1.0～2.5wt％抗氧剂；所述高性能钢丝绳润滑脂的滴点不低于170℃；所述高性能钢丝绳润滑脂在100℃下7天内的分油率不高于5wt％。
2.根据权利要求1所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述基础油为环烷基基础油和/或煤制油基础油。
3.根据权利要求2所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述环烷基基础油在100℃下的运动粘度为10～40mm2/s。
4.根据权利要求1所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述皂基稠化剂包括锂皂基稠化剂和/或钙皂基稠化剂。
5.根据权利要求4所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述皂基稠化剂的制备原料包括脂肪酸和/或取代脂肪酸、钙化合物、锂化合物；所述脂肪酸和/或取代脂肪酸的碳原子个数为12～20。
6.根据权利要求1～5任一项所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述高聚物包括聚烯烃均聚物和/或共聚物、丙烯酸酯类均聚物和/或共聚物、聚氨酯中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述聚烯烃均聚物和/或共聚物包括苯乙烯-乙丙共聚物和/或聚异丁烯。
8.根据权利要求6所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述抗氧剂包括胺类抗氧剂和/或酚类抗氧剂。
9.根据权利要求6所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述腐蚀抑制剂为磺酸盐；所述磺酸盐包括烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、取代烷基苯磺酸盐、取代烷基萘磺酸盐。
10.根据权利要求6所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述多功能添加剂中包含抗磨剂。
11.根据权利要求7～10任一项所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述高性能钢丝绳润滑脂的滴点不低于185℃；优选的，所述高性能钢丝绳润滑脂在100℃下24h内的分油率不高于0.3wt％。
12.根据权利要求7～10任一项所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述高性能钢丝绳润滑脂在-20℃下的低温泵送压力不高于600mbar。
13.根据权利要求7～10任一项所述的高性能钢丝绳润滑脂，其特征在于，所述高性能钢丝绳润滑脂在-30℃下的低温泵送压力不高于1200mbar。
14.根据权利要求1～13任一项所述的高性能钢丝绳润滑脂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
在反应釜中加入所需量的基础油，然后加入所需量的皂基稠化剂并在100～120℃下皂化处理；然后升温至150～170℃，并加入所需量的高聚物，然后升温至190～210℃进行稠化处理，然后降温至60～80℃，加入剩余的原料，搅拌混合即得所述高性能钢丝绳润滑脂。
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