CN117586818A - 一种水利工程食品级轴承润滑脂组合物及制备方法和应用 - Google Patents

一种水利工程食品级轴承润滑脂组合物及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及润滑脂技术领域，提供一种水利工程食品级轴承润滑脂组合物及制备方法和应用，该润滑脂组合物包括基础油、稠化剂和结构改善剂，所述基础油含有食品级醚类油和/或食品级酯类油；所述稠化剂为食品级海泡石；所述基础油含有食品级醚类油时，所述结构改善剂包括聚酯和/或聚酯衍生物；和/或，所述基础油含有食品级酯类油时，所述结构改善剂包括聚醚和/或聚醚衍生物。本发明以食品级海泡石为稠化剂加入特定的基础油，得到优异的高低温适用性、满足较大载荷的大型水利工程的工况要求的极压性能、抗水性、机械安定性和防锈性能的润滑脂组合物，其满足食品级要求，可用于大型水利枢纽工程设备轴承的润滑与防护，同时不会污染水体。

Description

一种水利工程食品级轴承润滑脂组合物及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及润滑脂技术领域，尤其涉及一种水利工程食品级轴承润滑脂组合物及制备方法和应用。
背景技术
目前水利工程中设备的轴承中使用润滑脂为工业级别，工业级润滑脂中含有重金属及致癌物质。轴承中润滑脂多采用人工涂抹方式进行加注，在工作过程中多余的油脂会落入水中，造成当地和下游水环境污染，给下游居民生活和工农业生产产生危害，不符合相关法规及国家可持续发展战略要求。如专利申请CN107686763A中，采用复合铝皂稠化食品级矿物油或合成油，能够制备出使用温度在-40～80℃的水利工程食品级轴承润滑脂，冬季使用温度不能满足我国北方地区极端低温气候，夏季受阳光直射存在滴落风险，导致润滑失效；其极压性能PD值均不超过200kg，并不能满足大型水利工程门机等更大载荷的工况要求。此外，复合铝皂润滑脂通常采用异丙醇铝作为铝源，在转化过程中，会排出异丙醇，直接排放会造成环境污染。
鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明提供一种水利工程食品级轴承润滑脂组合物及制备方法和应用，用以解决现有技术中水利工程中用润滑脂存在的使用温度窄、极压性能不足以及潜在的环境污染风险等缺陷，通过以食品级海泡石为稠化剂加入特定的基础油中并结合特定的结构改善剂，实现具有优异的高低温适用性、满足较大载荷的大型水利工程的工况要求的极压性能、抗水性、机械安定性和防锈性能的润滑脂组合物，其满足食品级要求，可用于大型水利枢纽工程设备轴承的润滑与防护，同时不会污染水体。
具体地，本发明提供一种水利工程食品级轴承润滑脂组合物，包括基础油、稠化剂和结构改善剂，所述基础油含有食品级醚类油和/或食品级酯类油；所述稠化剂主要包括食品级海泡石；
所述基础油含有食品级醚类油时，所述结构改善剂包括聚酯和/或聚酯衍生物；和/或，所述基础油含有食品级酯类油时，所述结构改善剂包括聚醚和/或聚醚衍生物，且符合HX-1批准要求或FDA规范。
具体而言，当所述基础油为食品级醚类油或者含有食品级醚类油的食品级合成油时，所述结构改善剂包括聚酯和/或聚酯衍生物，且符合HX-1批准要求或FDA规范；
当所述基础油为食品级酯类油或者含有食品级酯类油的食品级合成油时，所述结构改善剂包括聚醚和/或聚醚衍生物，且符合HX-1批准要求或FDA规范；
当所述基础油含有食品级醚类油和食品级酯类油时，所述结构改善剂可以为聚酯类和/或聚醚类。
优选地，所述基础油含有食品级醚类油和食品级酯类油。
进一步优选地，所述稠化剂仅由食品级海泡石构成。
在实验中发现，本发明在采用聚酯及其衍生物或者聚醚及其衍生物对海泡石作为稠化剂的润滑脂体系进行改性时，其用量较高，润滑脂体系的各项性能优化存在很大困难，而采用上述将基础油和结构改善剂进行配合使用的方式，所得到的润滑脂组合物的稳定性更好，其延长工作锥入度与工作锥入度的差值更小，能够用于大型水利枢纽工程设备轴承的润滑与防护，同时不会污染水体。
根据本发明提供的水利工程食品级轴承润滑脂组合物，所述基础油与所述食品级海泡石的质量比为55～90:5～40。
根据本发明提供的水利工程食品级轴承润滑脂组合物，以基础油和稠化剂的总量为基准，按质量百分数计，所述结构改善剂的添加量为0.5～30％。
根据本发明提供的水利工程食品级轴承润滑脂组合物，所述基础油在100℃时粘度为1～200mm2/s，相较于常见的基础油，具有更好的黏温特性。
根据本发明提供的水利工程食品级轴承润滑脂组合物，所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物中还包括极压抗磨剂和/或防锈剂，且符合HX-1批准要求或FDA规范。
根据本发明提供的水利工程食品级轴承润滑脂组合物，所述极压抗磨剂主要包括碳酸盐、硼酸盐、金属氧化物、金属硫化物和尿酸聚氨酯中的一种以上，且符合HX-1批准要求或FDA规范；
和/或，所述防锈剂主要包括羧酸盐类及其衍生物、多元醇硼酸酯类及其衍生物或其两种的组合物，且符合HX-1批准要求或FDA规范。
根据本发明提供的水利工程食品级轴承润滑脂组合物，以基础油和稠化剂的总量为基准，按质量百分数计，所述极压抗磨剂的添加量为0.5～20％，所述防锈剂的添加量为0.5～10％；
本发明还提供如上所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物的制备方法。
优选地，包括：
将稠化剂、结构改善剂加入到基础油中，混合加热至不超过140℃，反应60～120min后继续升温至140～220℃继续反应60～120min，得第一产物；
将所述第一产物的温度降至140℃以下，并进行研磨，得第二产物；
将极压抗磨剂和/或防锈剂加入至所述第二产物中，搅拌并研磨，即得。
本发明还提供如上所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物在水利水电工程设备轴承的润滑、密封与防护中的应用。
本发明提供的水利工程食品级轴承润滑脂组合物及制备方法和应用，通过将食品级海泡石作为稠化剂，其相较于一般的皂基稠化剂，具有更高的滴点，更加优异的抗水性及机械安定性，能够延长轴承使用寿命及设备维护周期。而且，通过将其加入含有食品级醚类油和/或食品级酯类油的食品级合成油中，配合特定的结构改善剂，可以充分利用该基础油的黏温特性，使所得的食品级轴承润滑脂具有优异的高低温性能，工作温度范围为-50℃～200℃，确保我国南北地区高低温下正常工作；优异的极压抗磨性能，能够满足大型水利枢纽工程设备的载荷要求；优异的抗水性能，长期在水中不乳化不分解，并在轴承表面有很好的附着能力，不被水冲刷掉；优异的机械安定性，能够延长使用寿命及换脂周期，减少人工劳动强度；优异的防锈性能，确保接近水源地设备轴承不被锈蚀；所有原料均选自FDA要求的可用于食品级润滑脂的原料，满足食品级要求，确保对水源无污染。
本发明得到的润滑脂组合物、专利CN107686763A、市售产品典型理化性能及毒理学性能对比，如下表1所示：
表1
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
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，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
本发明中海泡石为食品级海泡石。
其余组分均符合HX-1批准要求或FDA规范。
实施例1
将45g海泡石及4.5g聚酯加入到255g 100℃黏度为32Pa·s的食品级醚类油中，混合加热至50℃反应70分钟，再升温至165℃反应80分钟，反应结束后将物料温度降至80℃，对所有物料进行研磨，研磨结束后加入30g碳酸盐、15g金属氧化物、1.5g多元醇硼酸酯，搅拌均匀并研磨后得到食品级轴承润滑脂。
实施例2
将15g海泡石及0.15g聚醚加入到295g 100℃黏度为5Pa·s的食品级酯类油的基础油中，混合加热至100℃反应90分钟，再升温至190℃反应60分钟，反应结束后将物料温度降至40℃，对所有物料进行研磨，研磨结束后加入9g金属硫化物、21g尿酸聚氨酯、6g羧酸盐，搅拌均匀并研磨后得到食品级轴承润滑脂。
实施例3
将30g海泡石、6g聚醚、6g聚酯加入到270g100℃黏度为98Pa·s的食品级酯类油中，在25℃反应120分钟，再升温至172℃反应100分钟，反应结束后将物料温度降至50℃，对所有物料进行研磨，研磨结束后加入30g尿酸聚氨酯、1.5g羧酸盐，搅拌均匀并研磨后得到食品级轴承润滑脂。
实施例4
将36g海泡石、1.8g聚酯加入到264g 100℃黏度为10Pa·s的食品级醚类油的基础油中，升温至60℃反应80分钟，再升温至200℃反应65分钟，反应结束后将物料温度降至25℃，对所有物料进行研磨，研磨结束后加入15g碳酸盐、1.5g硼酸盐、1.5g金属硫化物、3g多元醇硼酸酯，搅拌均匀并研磨后得到食品级轴承润滑脂。
实施例5
将69g海泡石、10.35g聚醚加入到231g 100℃黏度为23Pa·s的食品级醚类油和食品级酯类油的调和油(食品级醚类油和食品级酯类油的质量比为1：1)中，升温至45℃反应70分钟，再升温至165℃反应90分钟，反应结束后将物料温度降至90℃，对所有物料进行研磨，研磨结束后加入3g硼酸盐、51g尿酸聚氨酯、9g羧酸盐，搅拌均匀并研磨后得到食品级轴承润滑脂。
实施例6
将24g海泡石、1.2g聚醚、1.2g聚酯加入到276g 100℃黏度为138Pa·s的食品级醚类油和食品级酯类油的调和油(食品级醚类油和食品级酯类油的质量比为7：3)中，升温至120℃反应60分钟，再升温至220℃反应120分钟，反应结束后将物料温度降至140℃，对所有物料进行研磨，研磨结束后加入1.5碳酸盐、1.5g硼酸盐、1.5g金属氧化物、1.5g金属硫化物、1.5g尿酸聚氨酯、1.5g多元醇硼酸酯、1.5g羧酸盐，搅拌均匀并研磨后得到食品级轴承润滑脂。
对比例1
与实施例1基本相同，不同之处仅在于：不含有结构改善剂(其他物质的加入比例保持和实施例1一致)，对制得的水利工程食品级轴承润滑脂组合物的性能进行测试，工作锥入度、延长工作锥入度为判断润滑脂机械安定性的指标，水淋流失量作为判断润滑脂抗水性的指标，测试结果见下表，与实施例1进行对比可以看出，实施例1中的机械安定性优于实施例7。
对比例2
与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将100℃黏度为32Pa·s的食品级醚类油等质量替换为100℃黏度为5Pa·s的食品级酯类油。
对比例3
与实施例1基本相同，不同之处仅在于：将聚酯等质量替换为聚醚。
结果发现，上述对比例2和3所得到的混合物不能成脂，或者特别烯，其锥入度无法达到使用要求。
将实施例1～6和对比例1制得的食品级轴承润滑脂组合物进行测试，测试结果见下表2。
表2
分析与讨论：
由上表可知，本发明的食品级轴承润滑脂组合物满足食品级要求，属于无毒物质，且未检出有毒有害物质，并且具有优异的高低温适用性、极压抗磨性能、抗水性、机械安定性、防锈性能。
本发明的食品级轴承润滑脂组合物能够满足水利工程设备轴承的润滑、防护与密封，不会对水质造成污染。
本发明的食品级轴承润滑脂组合物，选用特殊基础油、稠化剂和特定搭配的结构改善剂，使基础油和稠化剂能够形成稳定的胶体结构，制备的润滑脂具有优异的机械安定性，确保设备使用寿命，延长轴承换脂周期，减少人工劳动成本。本发明的食品级轴承润滑脂组合物采用聚醚和聚酯复合的结构改善剂时，其机械安定性优于采用单一结构改善剂，但采用单一结构改善剂制备的样品，选择合适的基础油，可以使其机械安定性能够满足既定的指标要求，因此对采用何种本发明内限定的结构改善剂不做特殊指定。
本发明的食品级轴承润滑脂组合物的极压抗磨性能良好，能满足大型水利枢纽设备的润滑，减少设备磨损；
本发明的食品级轴承润滑脂组合物的防锈性能合格，在应用过程中保护设备轴承不被锈蚀；
本发明的食品级轴承润滑脂组合物，制备工艺简单，生产工时短，能够实现工业化批量生产。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水利工程食品级轴承润滑脂组合物，包括基础油、稠化剂和结构改善剂，其特征在于，所述基础油含有食品级醚类油和/或食品级酯类油；所述稠化剂主要包括食品级海泡石；
所述基础油含有食品级醚类油时，所述结构改善剂包括聚酯和/或聚酯衍生物；和/或，所述基础油含有食品级酯类油时，所述结构改善剂包括聚醚和/或聚醚衍生物。
2.根据权利要求1所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述基础油与所述食品级海泡石的质量比为55～90:5～40。
3.根据权利要求1或2所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物，其特征在于，以基础油和稠化剂的总量为基准，按质量百分数计，所述结构改善剂的添加量为0.5～30％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述基础油在100℃时粘度为1～200mm2/s。
5.根据权利要求1～4中任一项所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物中还包括极压抗磨剂和/或防锈剂，且符合HX-1批准要求或FDA规范。
6.根据权利要求1～5中任一项所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂主要包括碳酸盐、硼酸盐、金属氧化物、金属硫化物和尿酸聚氨酯中的一种以上，且符合HX-1批准要求或FDA规范。
7.根据权利要求1～6中任一项所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物，其特征在于，所述防锈剂主要包括羧酸盐类及其衍生物、多元醇硼酸酯类及其衍生物或其两种的组合物，且符合HX-1批准要求或FDA规范。
8.根据权利要求1～7中任一项所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物，其特征在于，以基础油和稠化剂的总量为基准，按质量百分数计，所述极压抗磨剂的添加量为0.5～20％，所述防锈剂的添加量为0.5～10％。
9.权利要求1～8中任一项所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物的制备方法。
10.权利要求1～8中任一项所述水利工程食品级轴承润滑脂组合物在水利水电工程设备轴承的润滑、密封与防护中的应用。
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