CN117025277A - 一种大型升船机用可生物降解润滑脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于润滑脂领域，具体公开了一种大型升船机用可生物降解润滑脂及其制备方法，所述由70～85wt%的基础油、8～18wt%的稠化剂、4～8%wt%的粘附剂以及1～3%wt%的防锈剂组成；所述基础油为可生物降解的高粘度酯类油，所述稠化剂为有机羧酸钙，所述粘附剂为高分子聚合物，所述防锈剂为酯类防锈剂；本发明公开的可生物降解型润滑脂具有突出的高温性能，优异的润滑防护性能以及生物降解率，十分适合应用在大型升船机的钢丝绳中，提高其承载能力，使用寿命和防水性能。

Description

一种大型升船机用可生物降解润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑脂领域，具体公开了一种大型升船机用可生物降解润滑脂。
背景技术
升船机设备设施种类繁多、技术复杂。其中，升船机使用的大直径多层股钢丝绳决定整个升船机的安全运行。其故障会导致船舶进出船厢耗时较长、船舶碰擦升船机设备设施、引航道水位变化影响运行等问题，影响了升船机的运行效率及安全。
升船机提升系统是由数百根大直径钢丝绳组成，其运行特点是低速重载，油膜容易破裂，不易润滑。从目前运行条件看，钢丝绳内部和外部的锈蚀、磨损和断丝，是钢丝绳损坏直至报废的主要原因。同时钢丝绳和滑轮也会因载荷重力及各种复杂应力的反复作用而造成损伤，形成不可修复的设备缺陷，影响升船机的安全运行。
目前在用的升船机用润滑脂都是沥青基的产品，不具有生物降解型且气温高时容易滴落，污染环境。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种可生物降解型润滑脂及其在大型升船机中的应用。
本发明的技术方案如下：
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，由70～85wt％的基础油、8～18wt％的稠化剂、4～8％wt％的粘附剂以及1～3％wt％的防锈剂组成；所述基础油为可生物降解的高粘度酯类油，所述稠化剂为有机羧酸钙，所述粘附剂为高分子聚合物，所述防锈剂为酯类防锈剂。
进一步的，上述一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s。
进一步的，上述一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，所述基础油选自季戊四醇二甲基丙烯酸酯、油酸季戊四醇酯；亚油酸季戊四醇酯中的一种或者多种。
进一步的，上述一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:1-2:2-3组成。
进一步的，上述一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，所述稠化剂选自十二羟基硬脂酸钙或硬脂酸钙中的一种。
进一步的，上述一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:1-3组成。
进一步的，上述一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，所述防锈剂选自单油酸季戊四醇酯、山梨糖醇酐单油酸酯和多元醇脂中的一种或两种。
进一步的，上述一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:3-5组成。
进一步的，上述一种大型升船机用可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
进一步的，上述可生物降解型润滑脂在大型升船机中的钢丝绳上的应用。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明采用高粘度酯类油主要是为了保证产品高温下油膜有一定厚度，同时赋予了产品良好的承载能力，满足产品高载荷下使用需求；采用十二羟基硬脂酸钙或硬脂酸钙是为了满足产品高温性能和油膜固化的要求；加入高分子聚合物作为粘附剂主要是利用高分子聚合物可以形成牢固的油膜，将钢丝绳牢牢包裹住，避免高速、大量的水流冲刷钢丝绳，进入到绳子内部，从内部对钢丝绳形成腐蚀。
在产品配方的研制方面本发明考虑到三峡升船机是目前世界上规模最大、运行条件最复杂、技术难度最高的升船机，船厢总重量约15500t，最大提升高度113m，以及低速重载条件下的润滑油膜容易破裂等因素，在产品的承载能力、寿命和防水测试方面，模拟使用环境，采用钢丝绳疲劳寿命机和高压喷雾的手段对样品进行承载能力、使用寿命和防水测试，满足本发明涉及的超大型升船机钢丝绳脂产品更符合使用要求。
从实施例的测试数据可以看出，本发明具有l)突出的高温性能；2)优异的润滑防护性能；3)生物降解率可达70％以上，环保效果好。
附图说明
图1为测试例中润滑脂的滴点，℃的比较；
图2为测试例中润滑脂的工作锥入度，1/10mm的比较；
图3为测试例中润滑脂的最大无卡咬负荷，PB,N的比较
具体实施方式
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由70～85份的基础油、8～18份的稠化剂、4～8份的粘附剂以及1～3份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:1-2:2-3组成；
所述稠化剂选自十二羟基硬脂酸钙或硬脂酸钙中的一种；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:1-3组成；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:3-5组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
下面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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中使用的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试剂产品。
实施例1
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由75份的基础油、15份的稠化剂、8份的粘附剂以及2份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:1:2组成；
所述稠化剂选自十二羟基硬脂酸钙；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:1组成；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:3组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
实施例2
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由78份的基础油、16份的稠化剂、4份的粘附剂以及2份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:2:2组成；
所述稠化剂选自硬脂酸钙；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:2组成；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:4组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
实施例3
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由73份的基础油、17份的稠化剂、7份的粘附剂以及3份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:2:2组成；
所述稠化剂选自硬脂酸钙；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:3组成；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:5组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
实施例4
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由85份的基础油、10份的稠化剂、4份的粘附剂以及1份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:2:3组成；
所述稠化剂选自硬脂酸钙；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:3组成；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:4组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
对比例1
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由73份的基础油、17份的稠化剂、7份的粘附剂以及3份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯按质量比1:2组成；
所述稠化剂选自硬脂酸钙；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:3组成；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:5组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
本对比例基础油与实施例3不同，其他相同。
对比例2
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由73份的基础油、17份的稠化剂、7份的粘附剂以及3份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油为季戊四醇二甲基丙烯酸酯；
所述稠化剂选自硬脂酸钙；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:3组成；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:5组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
本对比例基础油与实施例3不同，其他相同。
对比例3
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由73份的基础油、17份的稠化剂、7份的粘附剂以及3份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:2:2组成；
所述稠化剂为12-羟基硬脂酸钙；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:3组成；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:5组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
本对比例稠化剂不同于实施例3，其他相同。
对比例4
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由73份的基础油、17份的稠化剂、7份的粘附剂以及3份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:2:2组成；
所述稠化剂选自硬脂酸钙；
所述粘附剂为聚异丁烯；
所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:5组成；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
本对比例粘附剂与实施例3不同，其余相同。
对比例5
一种大型升船机用可生物降解型润滑脂，按质量份数计算，由73份的基础油、17份的稠化剂、7份的粘附剂以及3份的防锈剂组成；
所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s；
所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:2:2组成；
所述稠化剂选自硬脂酸钙；
所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:3组成；
所述防锈剂为单油酸季戊四醇酯；
上述可生物降解型润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2)缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3)加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
本对比例防锈剂与实施例3不同，其余相同。
测试例1
依据国标对实施例1-4以及对比例1-5制备的润滑脂进行性能检测，结果见表1和表2所示，更多图形化数据见附图1-3。
表1样品检测数据
表2样品检测数据(续)
根据以上实施例1-4以及对比例1-5的测试数据可以看出，本发明采用季戊四醇二甲基丙烯酸酯、油酸季戊四醇酯、亚油酸季戊四醇酯组成高粘度酯类油主保证了产品高温下油膜有一定厚度，同时赋予了产品良好的承载能力，满足产品高载荷下使用需求；采用十二羟基硬脂酸钙或硬脂酸钙满足产品高温性能和油膜固化的要求；加入聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯组成高分子聚合物作为粘附剂主要是利用高分子聚合物可以形成牢固的油膜，将钢丝绳牢牢包裹住，避免高速、大量的水流冲刷钢丝绳，进入到绳子内部，从内部对钢丝绳形成腐蚀。
进一步的本发明的实例1和实例2的生物降解率分别为71.3％和74.1％，应用于某大型升船机(船厢总重量约15500t，最大提升高度113m)钢丝绳上使用半年，满足使用要求。
以上仅为本发明的有限几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大型升船机用可生物降解润滑脂，其特征在于，由70～85wt%的基础油、8～18wt%的稠化剂、4～8% wt%的粘附剂以及1～3% wt%的防锈剂组成；所述基础油为可生物降解的高粘度酯类油，所述稠化剂为有机羧酸钙，所述粘附剂为高分子聚合物，所述防锈剂为酯类防锈剂。
2.根据权利要求1所述的一种大型升船机用可生物降解润滑脂，其特征在于，所述基础油在40℃时运动粘度为300～600mm2/s；所述粘附剂在100℃时运动粘度为160-200mm2/s。
3.根据权利要求1所述的一种大型升船机用可生物降解润滑脂，其特征在于，所述基础油选自季戊四醇二甲基丙烯酸酯、油酸季戊四醇酯；亚油酸季戊四醇酯中的一种或者多种。
4.根据权利要求3所述的一种大型升船机用可生物降解润滑脂，其特征在于，所述基础油由季戊四醇二甲基丙烯酸酯：油酸季戊四醇酯：亚油酸季戊四醇酯按质量比1:1-2:2-3组成。
5.根据权利要求1所述的一种大型升船机用可生物降解润滑脂，其特征在于，所述稠化剂选自十二羟基硬脂酸钙或硬脂酸钙中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种大型升船机用可生物降解润滑脂，其特征在于，所述粘附剂由聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯按质量比2:1-3组成。
7.根据权利要求1所述的一种大型升船机用可生物降解润滑脂，其特征在于，所述防锈剂选自单油酸季戊四醇酯、山梨糖醇酐单油酸酯和多元醇脂中的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的一种大型升船机用可生物降解润滑脂，其特征在于，所述防锈剂由单油酸季戊四醇酯和山梨糖醇酐单油酸酯按质量比1:3-5组成。
9.如权利要求1-8任一项所述的大型升船机用可生物降解型润滑脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将基础油和硬脂酸钙加入反应釜中，混合加热升温至120-180℃，搅拌均匀保温30-60min；
2）缓慢降温并剪切分散直至温度降至70-90℃；
3）加入粘附剂以及防锈剂，继续搅拌45-90min出釜，研磨得可生物降解型润滑脂。
10.如权利要求1-8任一项所述的可生物降解型润滑脂在大型升船机中的应用，其特征在于，将上述可生物降解型润滑脂涂覆在大型升船机的钢丝绳上。
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