CN1962836A - 一种开式齿轮油组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开式齿轮油组合物，包括如下组分和重量百分含量：增粘剂10～70％，极压抗磨剂0.1～5％，抗乳化剂0.005～0.5％，余量为矿物油型和/或合成型基础油；本发明产品改善了原有沥青型开式齿轮油粘温性能差，溶剂稀释型开式齿轮油在高温部位造成的安全问题，以及沥青型产品对设备操作现场造成的污染等问题；同时满足了齿轮箱多种润滑方式的润滑要求，可灵活应用于飞溅、滴加、浸润和喷雾润滑等多种润滑方式的要求；油溶型摩擦改进剂的加入解决了开式齿轮油中原有固体添加剂在油中分散不均匀，从而造成油品性能不均匀等不良现象，同时还改善了油品的稳定性和贮藏性能。

Description

一种开式齿轮油组合物

技术领域

本发明涉及一种润滑油组合物，尤其涉及一种用于开式齿轮传动系统所用润滑油组合物，-属于润滑油添加剂技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，机械设备对润滑剂的质量要求越来越高。一些润滑剂产品都制定有相应的技术标准。在我国的工业生产中，各种机械运转设备中的传动与变速大多数采用齿轮装置。一般将用于润滑齿轮传动装置包括蜗轮蜗杆的润滑油称为齿轮油。齿轮油可分为开式齿轮油、工业闭式齿轮油和车辆齿轮油等类型。其中，开式齿轮油用于在暴露条件下运转齿轮的润滑，以延长其使用寿命，多用于开式、半开式齿轮箱以及低速重负荷齿轮装置的润滑系统，可广泛应用于水泥、冶金、矿业等行业的作业机械上，特别是应用在一些特大型的旋转设备上。由于开式(或半开式)传动是外露的，工作时必然要落进灰尘及其外界的各种因素的影响而引起磨损和油品变质。因此，对开式齿轮油的质量要求非常严格，要求具备良好的粘附性和粘温特性，极压性能和抗磨性，以保证开式齿轮在低速运转过程中，齿轮表面有足够的油膜保护，同时油品良好的抗乳化性、抗泡性等，在齿轮开式或半开式的运转环境下，减少水分、尘埃等外界因素对齿轮表面润滑保护的影响。

开式齿轮油产品主要有：沥青质开式齿轮油、精炼矿物油、润滑脂、合成型开式齿轮油/脂、胶粘润滑剂等。

沥青质及其溶剂稀释型的开式齿轮油是开式齿轮油中的传统油品，以沥青质为基础，添加一定的功能添加剂，使用前加热软化或加一些挥发性溶剂，使用时喷上或涂上，溶剂挥发后，即有一层塑性橡胶覆盖在齿面上，能阻止磨损、灰尘和水的损害。比如申请号为200410049765.0，发明名称为一种开式齿轮油，以石油沥青为基础油料以及粘附剂、极压抗磨剂、重烷基苯溶剂和包括含氯甲烷、含氯乙烷和含氯乙烯在内的2#溶剂，经混合制得稀释型开式齿轮油，还可以不加入2#溶剂，制得普通开式齿轮油。

沥青质齿轮油虽然是传统用油，但其在应用中也有一些不足：如粘温性能差，冬天易变脆，易从齿轮上剥落，造成磨损；借助加热管来升温时，加温不当可引起润滑剂的焦化或裂化；采用喷雾润滑时，容易造成喷雾系统的堵塞；抗污染能力差，易吸收和保留住脏物，造成齿轮的磨粒磨损；在齿面上分布不均匀，换油烦琐；溶剂挥发也容易造成空气污染和安全隐患等等。

润滑脂在齿轮上成膜能力强，低温下易于分散，但其也存在使用温度范围窄，清洁不好，耗量大等问题，在应用中也受到限制。

目前，以矿物油或合成油为基础油的胶粘型润滑剂，由于其具有性能优良、易于清理、成本不高，利于环保等优点，应有广泛应用前景。

采用矿物油作为齿轮油的专利技术已有不少报导，比如申请号99811367.0，发明名称高性能润滑油，可用作齿轮油、循环油、压缩机油和其它用途的润滑油，其特点是很好综合平衡抗磨性和防锈性，所述润滑油基于包括主烃基原料如PAO的主要部分和辅助原料组分的高质量的基本原料，所述辅助原料组分较好的是长链烷基化芳烃如烷基萘。包括取代的三唑如苯并三唑或取代的苯并三唑如甲苯基三唑(TTZ)与磷酸胺加合物和三烃基磷酸酯如磷酸甲苯二苯酯(CDP)的添加剂协同组合，可提供要求的抗磨性和防锈性综合平衡。另外，本发明油品通常包括抗氧化组分和防锈剂以及其它任选添加剂组分。

申请号为01130775.7，发明名称为一种工业齿轮油添加剂组合物，提供了一种工业齿轮润滑油添加剂组合物，它包括(A)至少一种含硫的极压抗磨剂；(B)至少一种抗氧抗腐剂；(C)至少一种含磷的抗磨剂；(D)至少一种金属减活剂；(E)至少一种金属清净剂；(F)至少一种防锈剂。该组合物具有加剂量低，性能优良的特点。将上述添加剂组合物按1.2～1.4％(质量)加入到中粘度指数或高粘度指数的基础油，或前述基础油的混合物中，可以制备达到GB5903-95规格指标的100、220、320、460、680等牌号的中负荷工业齿轮油。

申请号为01130777.3，发明名称为一种齿轮润滑油添加剂组合物，提供了一种齿轮润滑油添加剂组合物，它包括(A)一定量的矿物油和(B)至少一种含硫的极压添加剂；(C)至少一种含磷的抗磨添加剂；(D)至少一种防锈添加剂；(E)至少一种摩擦改进剂；(F)至少一种抗氧剂或金属钝化剂。-将上述添加剂组合物按4.5～4.8％(质量)加入到基础油中，可制备达到GB13895-92(API GL-5)规格指标的车辆齿轮油。添加剂组合物按1.2～2.0％(质量)加入到基础油中，可制备达到GB5903-95规格指标的工业齿轮油。

从现有情况来看，开式齿轮虽然在现代工业中有着广泛的用途，但对开式齿轮的润滑重视不够。一般使用性能不高的沥青型润滑剂或其他代用品进行润滑，造成各种事故时有发生，开式齿轮油与工业闭式齿轮油不同，油品性能指标和规格有很大差别，造成油品的配方组成也有所不同。因此，为了满足现代开式齿轮机械的工业需求，应开发新型、性能较高的开式齿轮油产品，比如选用可循环使用、润滑方式多样的矿物油或合成油作为基础油。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开式齿轮油组合物，其克服了上述不足，采用可循环使用、润滑方式多样的矿物油或合成油作为基础油，改善了因沥青型产品对环境，油品性能等造成的不良影响，其具有良好的粘附性，粘温特性，极压性能和抗磨性，以及防锈性，氧化安定性和抗乳化性。

为了实现上述目的，本发明的一种开式齿轮油组合物，包括如下组分和重量百分含量：

增粘剂                     10～70％

极压抗磨剂                 0.1～5％

抗乳化剂                   0.005～0.5％

矿物油型和/或合成型基础油   余量；

所述增粘剂为高分子化合物，如聚异丁烯(PIB)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、烯烃共聚物(OCP)或氢化苯乙烯双烯共聚物(HSD)中的任意一种或两种以上的混合物；优选的为聚异丁烯和/或烯烃共聚物。数均分子量在1000以上，100℃运动粘度在300mm²/s，优选数均分子量在2000以上，100℃运动粘度在2500mm²/s以上。

所述极压抗磨剂为硫磷型和/或硫磷氮型，如硫化烯烃、硫磷氮化合物、膦酸酯、苯三唑十八胺、硫磷酸含氮衍生物、硫代磷酸三苯酯或烷基磷酸酯胺盐等中的一种或两种以上的混合，所述硫代磷酸三苯酯为硫代磷酸三苯甲酯或硫代磷酸三苯乙酯等；所述极压抗磨剂优选为硫化烯烃、硫磷氮化合物或膦酸脂中的一种或两种以上的混合。

所述抗乳化剂为聚氧乙烯型抗乳化剂或多元醇型抗乳化剂中的一种，聚氧乙烯型抗乳化剂为胺与环氧乙烷缩合物、蓖麻油与环氧乙烷的缩合物或环氧丙烷/环氧乙烷共聚物等，多元醇型抗乳化剂为乙二醇酯、聚酯多元醇、山梨醇酐单油酸脂或聚醚多元醇等；其中以胺与环氧乙烷缩合物为佳。

其中，所述开式齿轮油组合物优选的组分及重量百分含量为：

增粘剂                        20～60％

极压抗磨剂                    0.3～3％

抗乳化剂                      0.005～0.3％

矿物油型和/或合成型基础油     余量。

最优选的含量为：

增粘剂                        30～50％

极压抗磨剂                    0.5～3％

抗乳化剂                      0.005～0.1％

矿物油型和/或合成型基础油     余量。

本发明所述矿物油型基础油可选用100℃时粘度大于10mm²/s的矿物油，优选为100℃时粘度25～35mm²/s的矿物油。比如光亮油150BS矿物油型基础油。

合成型基础油可选用聚α-烯烃(PAO)、烷基萘、双酯或多元醇酯等中的一种或两种，优选为聚α-烯烃(PAO)和双酯。

对本发明的基础油来说，以采用粘度高的基础油为好，要求有一定粘附能力，与其他成分有好的感受性。由于齿轮啮合表面接触高，承受高负荷，并带有冲击载荷，齿面间的滑动方向和大小急剧变化，连续性的滑动，使每次啮合需重新建立新油膜，负荷高产生摩擦热大，使油温上升，会加速油膜破坏等特殊性，因此油品应具备较好的粘附性和油性，易于粘附在齿面上，产生较好的油膜保护，以防止在齿轮运转中被挤出或甩掉。

对于极压抗磨剂来说，其在占组合物总量的0.1～5％基础上，可为单一成分，也可为多种成分的混合，其中优选的组分及在组合物总量中重量百分含量可控制为：

硫化烯烃 0.1～5％

硫磷氮化合物 0～3％

膦酸酯 0～5％

苯三唑十八胺 0～1％。

更优选为：硫化烯烃 0.3～3％

硫磷氮化合物 0～2％

膦酸酯 0～2％

苯三唑十八胺  0～0.5％。

最好为：硫化烯烃  0.3～3％

硫磷氮化合物  0～1％

膦酸酯  0～1％

苯三唑十八胺  0～0.3％。

所述极压抗磨剂中所述硫化烯烃为硫化异丁烯，所述硫磷氮化合物为硫代磷酸复酯胺盐，比如钠盐、钾盐或钙盐等。

为了提高本发明所述开式齿轮油对金属的防护能力，防止油中的活性成分腐蚀齿轮金属表面，还可加入：0～1％防锈剂，优选为0～0.5％，最优选为0～0.3％。所述防锈剂为苯三唑衍生物、磷酸酯或季戊四醇单油酸酯中的一种。所述的苯三唑衍生物为苯并三氮唑等。

齿轮油在工作中不可避免要与水和空气接触，易形成水泡和空气泡，如果其破裂会造成齿轮工作面间金属直接接触，造成齿面擦伤和磨损。所以还可在齿轮油组合物中加入抗泡剂0～0.1％，优选为10～500ppm，最优选为10～100ppm。所述抗泡剂为硅型抗泡剂或聚丙烯酸酯。所述的硅型抗泡剂为聚甲基硅油或二甲基硅油等。

当开式齿轮油应用在低速重负荷的特大型设备上时，齿面的单位面积负荷高，齿间呈线接触，容易产生噪音和振动，因此需要降低齿间的摩擦系数，可在本发明所述的齿轮油组合物中加入0～10％摩擦改进剂，优选为1～7％，最优选为2～6％。所述摩擦改进剂为石墨、二硫化钼或有机钼盐等。

石墨和二硫化钼为固体摩擦改进剂，本专利中使用的有机钼盐为油溶性摩擦改进剂，比如硫磷酸氧钼、硫化硫磷酸钼、有机锌钼、有机硼钼或环烷酸钼等。

以采用油溶性摩擦改进剂更好，能使油品充分均匀分散，不易出现沉降，改善油品外观，提高油品的综合性能。

本发明所述开式齿轮油组合物可采用常规的润滑油品调和方法制备，具体为：将添加剂组分(除摩擦改进剂外)分别加入到基础油中，以45～60℃温度调和2～4小时后，进行粘度、粘度指数、抗泡性能、抗乳化性能等项目的分析检测，合格后，再加入摩擦改进剂，以45～60℃温度调和2～4小时。

粘度是润滑油运动时油液内部摩擦阻力大小的量度。粘度过大的润滑油不能流到配合间隙很小的两摩擦表面之间，因而不能起到润滑作用，若粘度过小，润滑油易从需润滑的部位挤出，同样起不到润滑作用。因此粘度是一项非常重要的控制指标。

经检测，本发明所述开式齿轮油组合物的可以根据需要，调配粘度级别为100、150、220、320、460、680等级别的开式齿轮油。性能指标简述如下：

表1  开式齿轮油质量指标和试验方法

项目	质量指标						试验方法
								粘度等级	100	150	220	320	460	680
运动粘度(100℃)，mm2/s	90～110	135～165	198～242	288～352	414～506	612～748									GB T 11137
							粘度指数                        不小于	90						GB T 2541或GB T 1995
闪点(开口)，℃                  不低于	210														GB T 267
							倾点，℃                       不高于	-6						GB T 3535
腐蚀试验(铜片，100℃，3h，级     不大于	1														GB T 5096
							液相锈蚀试验A法	无锈						GB T 11143
泡沫性a(泡沫倾向/泡沫稳定性)，mL mL24℃                          不大于93.5℃                        不大于后24℃                        不大于	75/1075/1075/10														GB T 12579
							氧化安定性(95℃，312h)100℃运动粘度增长，％           不大于	10						SH T 0123
FZG或CL-100)齿轮试验机试验(A 8 3 90)，通过级            不小于	9														SH T 0306
							Timken机试验(OK负荷)N(1b)     不小于	200(45)						GB T 11144
四球机试验烧结负荷PD，N(kgf)            不小于	3920(400)														GB T 3142
							注  a在加固体添加剂之前，进行评定。

本发明采用可循环使用、润滑方式多样的矿物油或合成油作为基础油，改善了原有沥青型开式齿轮油粘温性能差，溶剂稀释型开式齿轮油在高温部位造成的安全问题，以及沥青型产品对设备操作现场造成的污染等问题；同时满足了齿轮箱多种润滑方式的润滑要求，可灵活应用于飞溅、滴加、浸润和喷雾润滑等多种润滑方式的要求；油溶型摩擦改进剂的加入解决了开式齿轮油中原有固体添加剂在油中分散不均匀，从而造成油品性能不均匀等不良现象，同时还改善了油品的稳定性和贮藏性能。

具体实施方式

下面由具体实施例详加说明，以致更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

实施例1

开式齿轮油组合物包括：64.3％矿物油型基础油、30％聚异丁烯、4％硫化异丁烯、1％膦酸酯、0.1％胺与环氧乙烷缩合物(T1001，购自江苏省洪泽中鹏石油添加剂有限公司)、0.5％苯并三氮唑、0.1％聚甲基硅油，含量均为重量百分含量。

其中，矿物油型基础油为150BS，100℃时粘度32.3mm²/s的基础油，购自台湾。

制备方法为：将各组分在45℃下调和3小时后，进行粘度、粘度指数、抗泡性能、抗乳化性能等项目的分析检测，合格即得成品。

经检测属于150级别开式齿轮油，具体性能检测结果见表2。

表2  实施例1开式齿轮油性能检测结果

项目	检测结果	试验方法
			粘度等级	150
运动粘度(100℃)，mm2/s	138.1				GB T 11137
		粘度指数	95	GB T 2541或GB T 1995
闪点(开口)，℃	258				GB T 267
		倾点，℃	-9	GB T 3535
腐蚀试验(铜片，100℃，3h，级	1b				GB T 5096
		液相锈蚀试验A法	无锈	GB T 11143
泡沫性a(泡沫倾向/泡沫稳定性)，mL mL24℃93.5℃后24℃	10/030/010/0				GB T 12579

FZG或CL-100)齿轮试验机试验(A 8 3 90)，通过级	10	SH T 0306
			Timken机试验(OK负荷)，1b	45	GB T 11144
四球机试验烧结负荷PD，N	3920	GB T 3142

实施例2

开式齿轮油组合物包括：40.9％聚α-烯烃合成型基础油(PAO-100)、50％OCP、3％硫代磷酸复酯胺钠盐、2％膦酸酯、3％硫化硫磷酸钼、500ppm乙二醇酯、1％磷酸酯、500ppm二甲基硅油。

制备方法为：将各组分在50℃下调和4小时后，进行粘度、粘度指数、抗泡性能、抗乳化性能等项目的分析检测，再加入摩擦改进剂硫化硫磷酸钼，再调和2小时即得成品。

经检测属于320级别开式齿轮油，具体性能检测结果见表3。

表3  实施例2开式齿轮油性能检测结果

项目	检测结果	试验方法
			粘度等级	320
运动粘度(100℃)，mm2/s	335.6				GB T 11137
		粘度指数	145	GB T 2541或GB T 1995
闪点(开口)，℃	258				GB T 267
		倾点，℃	-25	GB T 3535
腐蚀试验(铜片，100℃，3h，级	1b				GB T 5096
		液相锈蚀试验A法	无锈	GB T 11143
泡沫性a(泡沫倾向/泡沫稳定性)，mL mL24℃93.5℃后24℃	0/010/00/0				GB T 12579
		氧化安定性(95℃，312h)100℃运动粘度增长，％	0	SH T 0123

抗乳化性a(82℃)油中水，％(体积分数)乳化层，mL总分离水，mL	0.31.475.2	GB T 8022
			FZG或CL-100)齿轮试验机试验(A 8 3 90)，通过级	12级未失效	SH T 0306
Timken机试验(OK负荷)，1b	50	GB T 11144
			四球机试验烧结负荷PD，N	6076	GB T 3142
注  a在加固体添加剂之前，进行评定。

实施例3-6

开式齿轮油组合物各成分及含量如表4，制备方法同实施例2。

表4

成分	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
					基础油	43.9％I类矿物油型基础油(100℃时粘度25.1mm2/s)	35.8％PAO+5％双酯	24％矿物油(100℃时粘度15mm2/s)+9.64％PAD	8.45％PAO+55％矿物油(100℃时粘度35mm2/s)
增粘剂	47％乙丙胶(OCP)	50％HSD	50％PIB+10％OCP	30％PIB
					极压抗磨剂	3％硫化异丁烯	2％硫化异丁烯	0.3％硫化异丁烯	5％硫化异丁烯
1％硫代磷酸复酯胺钠盐	1％硫代磷酸复酯胺钾盐	1％硫代磷酸复酯胺钠盐
						1％膦酸酯	2％膦酸酯
0.3％苯三唑十八胺	1％硫代磷酸三苯甲酯
				防锈剂		0.3％季戊四醇单油酸酯		1％苯并三氮唑	0.5％磷酸酯

抗乳化剂	0.5％乙二醇酯	0.1％蓖麻油与环氧乙烷缩合物	0.005％聚酯多元醇	0.05％环氧丙烷/环氧乙烷共聚物
					抗泡剂		0.1％二甲基硅油	100ppm聚甲基硅油
摩擦改进剂	4％二硫化钼	4％石墨	2％硫磷酸氧钼	1％有机硼钼

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明实施的范围。所以凡依本发明申请范围所述的形状、构造、特征及精神所为均是等同变化或修饰，均应包括于本发明的申请专利范围之内。

Claims (10)

1.一种开式齿轮油组合物，其特征在于，包括如下组分和重量百分含量：

增粘剂                      10～70％

极压抗磨剂                  0.1～5％

抗乳化剂                    0.005～0.5％

矿物油型和/或合成型基础油   余量；

所述增粘剂为高分子化合物，如聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、烯烃共聚物或氢化苯乙烯双烯共聚物中的任意一种或两种以上的混合物；

所述极压抗磨剂为硫磷型和/或硫磷氮型极压抗磨剂；

所述抗乳化剂为聚氧乙烯型抗乳化剂或多元醇型抗乳化剂。

2.根据权利要求1所述的一种开式齿轮油组合物，其特征在于，所述增粘剂为聚异丁烯和/或烯烃共聚物；所述极压抗磨剂为硫化烯烃、硫磷氮化合物、膦酸酯、苯三唑十八胺、硫磷酸含氮衍生物、硫代磷酸三苯酯或烷基磷酸酯胺盐中的一种或两种以上的混合；优选为硫化烯烃、硫代磷酸复酯胺盐或膦酸脂中的一种或两种以上的混合；所述聚氧乙烯型抗乳化剂为胺与环氧乙烷缩合物、蓖麻油与环氧乙烷的缩合物或环氧丙烷/环氧乙烷共聚物，所述多元醇型抗乳化剂为乙二醇酯、聚酯多元醇、山梨醇酐单油酸脂或聚醚多元醇。

3.根据权利要求1或2所述的一种开式齿轮油组合物，其特征在于，包括如下组分和重量百分含量：

增粘剂                      20～60％

极压抗磨剂                  0.3～3％

抗乳化剂                    0.005～0.3％

矿物油型和/或合成型基础油   余量；

优选为：

增粘剂                      30～50％

极压抗磨剂                  0.5～3％

抗乳化剂                    0.005～0.1％

矿物油型和/或合成型基础油   余量。

4.根据权利要求1所述的一种开式齿轮油组合物，其特征在于，所述矿物油型基础油100℃时粘度大于10mm²/s的矿物油，优选为100℃时粘度25～35mm²/s的矿物油；所述合成型基础油可选用聚α-烯烃、烷基萘、双酯或多元醇酯中的一种或两种，优选为聚α-烯烃和双酯。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种开式齿轮油组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂在占组合物总量的0.1～5％基础上，可为单一成分，也可为多种成分的混合，其中组分及在组合物总量中重量百分含量可控制为：

硫化烯烃0.1～5％

硫磷氮化合物0～3％

膦酸酯0～5％

苯三唑十八胺0～1％。

6.根据权利要求5所述的一种开式齿轮油组合物，其特征在于，所述极压抗磨剂包括：

硫化烯烃0.3～3％

硫磷氮化合物0～2％

膦酸酯0～2％

苯三唑十八胺0～0.5％；

最好为：硫化烯烃0.3～3％

硫磷氮化合物0～1％

膦酸酯0～1％

苯三唑十八胺0～0.3％。

7.根据权利要求5或6所述的一种开式齿轮油组合物，其特征在于，所述硫化烯烃为硫化异丁烯，所述硫磷氮化合物为硫代磷酸复酯胺盐，比如钠盐、钾盐或钙盐。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的开式齿轮油组合物，其特征在于，还可加入：0～1％防锈剂，优选为0～0.5％，最优选为0～0.3％；所述防锈剂为苯三唑衍生物、磷酸酯、杂环化合物或季戊四醇单油酸酯中的一种或两种混合物。

9.根据权利要求1或8所述的一种开式齿轮油组合物，其特征在于，还可加入：抗泡剂0～0.1％，优选为10～500ppm，最优选为10～100ppm；所述抗泡剂为硅型抗泡剂或聚丙烯酸酯。

10.根据权利要求1或8或9所述的一种开式齿轮油组合物，其特征在于，还可加入：0～10％摩擦改进剂，优选为-1～7％，最优选为2～6％；所述摩擦改进剂为石墨、二硫化钼或有机钼盐。