CN104194873B

CN104194873B - 电铲齿轮润滑脂组合物及制备方法

Info

Publication number: CN104194873B
Application number: CN201410352982.0A
Authority: CN
Inventors: 吴宝杰; 杨文义; 薛万安; 李勇; 刘振国; 高艳青; 郭振俊; 包锐
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: CN104194873A

Abstract

本发明提供了一种电铲齿轮润滑脂组合物及制备方法，稠化剂由12－羟基硬脂酸、己二酸、水杨酸与氢氧化锂的反应物组成；添加剂包括：聚丙烯酸共聚物、极压剂、防锈剂、修复剂和抗氧剂。将12羟基硬脂酸、水杨酸和聚丙烯酸加入到基础油中，混合加热至60～90℃，加入含己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂、防锈剂、修复剂和抗氧剂，当温度降低到40～60℃以后经过三辊机压油三遍后罐装。该润滑脂广泛用于矿山机械行业，降低磨损，同时能够延长换脂周期。

Description

电铲齿轮润滑脂组合物及制备方法

技术领域

本发明属于润滑脂技术领域，特别是涉及电铲齿轮润滑脂的组合物及制备方法。

背景技术

现代电铲源于蒸汽铲，1835年，美国人Williams Otis设计了世界上第一台蒸汽机驱动、半回转、轨行式、铁木混合结构的单斗挖掘机。随着上世纪70年代露天采矿技术的发展，大型剥离用电铲逐渐让位于较之小型的采装用电铲，配以矿用卡车，一直到现在，这一类型的电铲是露天开采中的主要设备。这种方式灵活性大，使采装设备效率提高，同时基建周期短，投资少，适于开采地形复杂的矿山。电铲在全天候工作的情况下具有很高的开机率，服役时间可达20年以上，更适合于恶劣的矿山开采环境。

电铲主要由三部分组成，包括工作装置、行走装置和回转装置。工作装置主要由动臂、铲斗、推压轴和斗杆等构件组成。最大应力出现在动臂顶端吊耳位置和中部推压轴位置。其中顶端吊耳和推压轴位置出现了应力集中现象，与动臂的特殊连接方式有关，动臂下端支撑锺铰接于回转平台，不承受垂直于动臂方向扭矩；中间位置除了是动臂重心点所在，还通过推压轴连接斗杆和铲斗等构件承担它们的重力，受最大弯矩；上端吊耳处由变幅钢丝绳拉住，尽量保持动臂工作平面为45°夹角，导致吊耳与动臂腹板连接处应力集中。以wk-35为例，动臂最大应力可以达到163Mpa。

目前采用的电铲齿轮润滑脂有以下相关报道：

CN 101787324 B通过金属皂类和复合磺酸钙稠化高粘度合成烃类基础油、乙丙聚合物和复酯，添加剂组合为重负荷开式齿轮提供了可靠的多重极压抗磨防护。专利阐述了通用温度下电铲齿轮用脂情况。CN 102433195 B通过金属皂稠化植物油、酯类油和高聚物，加入极压抗磨剂和固体添加剂达到使用电铲齿轮润滑脂可以满足生物降解。CN 102839040B，通过聚脲稠化剂稠化基础油，加入固体剂和自修复铜粉，达到降低电铲齿轮的磨损情况。CN 103045334A通过金属皂稠化合成油，为了满足低温性和粘附性加入沥青，同时加入极压抗磨剂，满足电铲齿轮的附着性工况。US6251839B1通过膨润土稠化基础油，达到生物降解，从而降低电铲齿轮用脂污染环境等情况。

但是上述电铲齿轮润滑脂都是通常条件下使用的，在低温条件下是无法满足电铲齿轮润滑脂的使用要求，特别是针对北方寒冷季节，气候温度达到-40℃以下时，使用目前的齿轮脂低温容易堵管线，润滑泵工作期间经常报警，影响作业工期，关键问题是电铲齿轮无法持续满足低温泵送性，极压性和粘附性。

发明内容

针对目前存在的问题，本发明从基础油﹑稠化剂﹑添加剂﹑制脂工艺和理化指标等进行对比，结合电铲的工作特点是粉尘杂质多、冲击负荷、环境温差大、雨雪冲刷等。本发明提供了一种电铲齿轮润滑脂组合物的制备方法。选用复合锂皂作为电铲齿轮脂的稠化剂，通过加入复配基础油及极压剂、修复剂和增粘剂形成一种具有特殊性能的润滑脂。可以用于矿山机械行业，降低电铲齿轮磨损，同时能够延长换脂周期。

本发明的技术方案如下：

本发明点的润滑脂，组份包括基础油、稠化剂和添加剂。

以润滑脂为100计，组份和百分如下：

基础油：其含量为50～83％；基础油为质量比为1:1矿物油和合成油，其40℃粘度为1600～2600mm²/s，倾点为-45℃。

稠化剂：8～25％；由12－羟基硬脂酸、己二酸、水杨酸与单水氢氧化锂的反应物组成，其中己二酸、水杨酸、12－羟基硬脂酸的质量比为1：(1.58～2.62)：(6.13～15.62)；12羟基硬脂酸：单水氢氧化锂＝1：1.8；

添加剂：6～25％；包括：(a)聚丙烯酸共聚物，含量为3～8％；(b)极压剂用二硫化钼、石墨、A(范德比尔特公司生产)的混合物，总含量为0.5～5％；(c)防锈剂为山梨糖醇单油酸酯，含量为1～5％；(d)修复剂为纳米银粉和纳米氧化锌，含量为1～5％；(e)抗氧剂用吩噻嗪抗氧剂，总含量为0.5～2％；

本发明由于反应阶段直接引入聚丙烯酸共聚物后，可以一步加入12－羟基硬脂酸、水杨酸，加热溶化后，加入溶有己二酸的氢氧化锂溶液，通过一步加碱复合反应，达到制备效果。

稠化剂由12－羟基硬脂酸、己二酸、水杨酸与氢氧化锂的反应物组成，其中己二酸、水杨酸、12－羟基硬脂酸的质量比为1：(1.58～2.62)：(6.13～15.62)；12羟基硬脂酸：单水氢氧化锂＝1：1.8；

所述添加剂优选为：

(a)聚丙烯酸共聚物，含量为3～8％；

(b)极压剂，含量为1～3％；

(c)防锈剂，含量为1～3％；

(d)修复剂，含量为1～3％；

(e)抗氧剂，含量为1～2％。

极压剂为二硫化钼、石墨、A的混合物。二硫化钼、石墨、A的混合物的优选质量配比为1：2：1。

抗氧剂为吩噻嗪，总含量优选为1～2％。

本发明的润滑脂制备方法为：将12羟基硬脂酸、水杨酸和聚丙烯酸共聚物加入到基础油中，混合加热至60～90℃，加入含己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂、防锈剂、修复剂和抗氧剂，当温度降低到40～60℃以后经过三辊机压油遍后罐装。

本发明的润滑性经过测试，满足低温条件下的电铲齿轮持续满足低温泵送性，极压性和粘附性。

其润滑方式多以喷施或泵送来实现。

本发明的效果：本发明的润滑脂由于选用了合适的原料配比，使得该润滑脂具有良好低温和抗水性能。本发明充分发挥复配添加剂的协同效应，使其满足电铲齿轮润滑部位。另外，本发明润滑脂的制备方法采用一步法直接复合反应，从而使工艺简单，节约能耗，降低了生产成本，而且该工艺生产的产品质量也比较稳定。本发明能够降低电铲开式齿轮的磨损和防护性能，同时能够延长换脂周期。针对设备特点开发的专用产品可以提高润滑效率，降低不必要的损耗，期望能够规范行业用脂，更好地服务于矿山机械电铲行业。

具体实施方式

本发明的效果通过下面的实施例进一步说明。但应明白，下面的实施例不是限制本发明的范围，任何不超出本发明构思和范围的改动，都在本发明的范围之内。

实施例1：

基础油：73.7％；

稠化剂：18.1％；

添加剂：8.2％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：14.1％

己二酸：1.3％

水杨酸：2.7％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：3.8％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：1.9％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：1.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：1.0％；

抗氧剂(吩噻嗪)：0.5％；

将质量份数为14.1％12羟基硬脂酸、质量份数为2.7％水杨酸和质量份数为3.8％聚丙烯酸加入到质量份数为73.7％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为1.3％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为1.9％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为1.0％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为1.0％，吩噻嗪质量分数为0.5％,进行后处理即得所需产物。样品编号A

实施例2：

基础油：50％；

稠化剂：25％；

添加剂：25％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：20.3％

己二酸：1.3％

水杨酸:3.4％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：8.0％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：5.0％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：5.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：5.0％；

抗氧剂(吩噻嗪)：2.0％。

将质量份数为20.3％12羟基硬脂酸、质量份数为3.4％水杨酸和质量份数为8.0％聚丙烯酸加入到质量份数为50％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为1.3％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为5.0％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为5.0％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为5.0％，吩噻嗪质量分数为2％，进行后处理即得所需产物。样品编号B。

实施例3：

基础油：84％；

稠化剂：8％；

添加剂：8％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：5.9％

己二酸：0.6％

水杨酸：1.5％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：3.0％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：1.0％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：1.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：1.0％；

抗氧剂(吩噻嗪)：2.0％。

将质量份数为5.9％12羟基硬脂酸、质量份数为1.5％水杨酸和质量份数为3.0％聚丙烯酸加入到质量份数为84％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为0.6％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为1.0％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为1.0％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为1.0％，吩噻嗪质量分数为2％，进行后处理即得所需产物。样品编号C。

实施例4：

基础油：68％；

稠化剂：17.2％；

添加剂：14.8％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：14.1％

己二酸：1.2％

水杨酸：1.9％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：3.8％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：3.0％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：3.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：3.0％；

抗氧剂(吩噻嗪)：2.0％。

将质量份数为14.1％12羟基硬脂酸、质量份数为1.9％水杨酸和质量份数为3.8％聚丙烯酸加入到质量份数为68.0％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为1.2％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为3.0％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为3.0％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为3.0％，吩噻嗪质量分数为2％，进行后处理即得所需产物。样品编号D。

实施例5：

基础油：68％；

稠化剂：20％；

添加剂：12％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：14.1％

己二酸：2.0％

水杨酸：3.9％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：5.5％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：2.0％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：1.5％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：2.0％

抗氧剂(吩噻嗪)：1.0％。

将质量份数为14.1％12羟基硬脂酸、质量份数为3.9％水杨酸和质量份数为5.5％聚丙烯酸加入到质量份数为68％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为2.0％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为2.0％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为1.5％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为2.0％，吩噻嗪质量分数为1％，进行后处理即得所需产物。样品编号E。

实施例6：

基础油：64.0％；

稠化剂：21.6％；

添加剂：14.4％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：14.1％

己二酸：2.3％

水杨酸：5.2％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：7.0％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A的混合物)：2.0％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：2.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：2.0％。

抗氧剂(吩噻嗪)：1.4％。

将质量份数为14.1％12羟基硬脂酸、质量份数为5.2％水杨酸和质量份数为7.0％聚丙烯酸加入到质量份数为64％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为2.3％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为2.0％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为2％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为2.0％，吩噻嗪质量分数为1.4％，进行后处理即得所需产物。样品编号F。

实施例7：

基础油：62.0％；

稠化剂：21.6％；

添加剂：16.4％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：14.1％

己二酸：2.3％

水杨酸：5.2％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：7.0％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：3.0％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：3.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：2.0％。

抗氧剂(吩噻嗪)：1.4％。

将质量份数为14.1％12羟基硬脂酸、质量份数为5.2％水杨酸和质量份数为7.0％聚丙烯酸加入到质量份数为62％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为2.3％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为3.0％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为3％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为2.0％，吩噻嗪质量分数为1.4％，进行后处理即得所需产物。样品编号G。

实施例8：

基础油：81％；

稠化剂：8％；

添加剂：11％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：5.9％

己二酸：0.6％

水杨酸：1.5％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：3.0％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：2.0％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：3.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：1.0％；

抗氧剂(吩噻嗪)：2％。

将质量份数为5.9％12羟基硬脂酸、质量份数为1.5％水杨酸和质量份数为3.0％聚丙烯酸加入到质量份数为81％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为0.6％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为2.0％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为3.0％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为1.0％，吩噻嗪质量分数为2％，进行后处理即得所需产物。样品编号H。

实施例9：

基础油：70.2％；

稠化剂：18.1％；

添加剂：11.7％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：14.1％

己二酸：1.3％

水杨酸：2.7％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：3.8％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：1.9％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：2.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：3.0％；

抗氧剂(吩噻嗪)：1.0％

将质量份数为14.1％12羟基硬脂酸、质量份数为2.7％水杨酸和质量份数为3.8％聚丙烯酸加入到质量份数为70.2％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为1.3％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为1.9％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为2.0％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为3.0％，吩噻嗪质量分数为1％,进行后处理即得所需产物。样品编号I

实施例10：

基础油：53％；

稠化剂：25％；

添加剂：22％；

质量总计：100％

其中稠化剂为：

12－羟基硬脂酸：20.3％

己二酸：1.3％

水杨酸:3.4％

其中添加剂为：

聚丙烯酸：8.0％；

极压剂(二硫化钼、石墨、A)：4.0％；

防锈剂(山梨糖醇单油酸酯)：4.0％；

修复剂(纳米银粉和纳米氧化锌)：4.0％；

抗氧剂(吩噻嗪)：2.0％。

将质量份数为20.3％12羟基硬脂酸、质量份数为3.4％水杨酸和质量份数为8.0％聚丙烯酸加入到质量份数为53％基础油中，混合加热至60～90℃，加入质量份数为1.3％己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂(二硫化钼、石墨、A)质量份数为4.0％、山梨糖醇单油酸酯质量份数为4.0％和纳米银粉和纳米氧化锌质量份数为4.0％，吩噻嗪质量分数为2％，进行后处理即得所需产物。样品编号J。

表1分析测试数据对比

通过表1可以得出以下几点结论：

(1)通过低温锥入度和相似粘度测试可以看出，本发明专利实施例1～10的检测数据，在电铲齿轮润滑脂在低温环境下，特别是-40℃低温环境下能够满足集中润滑***供脂能力，降低能耗；

(2)通过腐蚀和防腐蚀试验可以看出，本发明专利开发的电铲齿轮润滑脂能够满足电铲齿轮的防护性能；

(3)通过OK值和四球试验机测试可以看出，本发明开发的电铲齿轮脂极压性高，能够满足大型电铲作业时抗击较大冲击负荷；

(4)通过氧化安定性试验测试可以看出，本专利开发的产品寿命长，能够延长电铲齿轮的使用周期。

Claims

1.电铲齿轮润滑脂组合物：包括基础油、稠化剂和添加剂；其特征是：组份及重量百分比为：

基础油：其含量为50～83％；

稠化剂：8～25％；

添加剂：6～25％；

其中：

基础油为矿物油和合成油质量比为1：1，其40℃粘度为1600～2600mm²/s，倾点为-45℃；

稠化剂由12－羟基硬脂酸、己二酸、水杨酸与氢氧化锂的反应物组成，其中己二酸、水杨酸、12－羟基硬脂酸的质量比为1：(1.58～2.62)：(6.13～15.62)；12-羟基硬脂酸：单水氢氧化锂＝1：1.8；

添加剂包括：

(a)聚丙烯酸共聚物，含量为3～8％；

(b)极压剂，总含量为0.5～5％；

(c)防锈剂，含量为1～5％；

(d)修复剂，含量为1～5％；

(e)抗氧剂，总含量为0.5～2％；

将12-羟基硬脂酸、水杨酸和聚丙烯酸共聚物加入到基础油中，混合加热至60～90℃，加入含己二酸的单水氢氧化锂皂化复合1.5～2小时；用2小时升温到185～190℃，此温度恒温1.5小时；继续升温到220～240℃，然后自然降温到120℃以下，依次加入极压剂、防锈剂、修复剂和抗氧剂，当温度降低到40～60℃以后经过三辊机压油三遍后罐装。

2.如权利要求1所述的组合物，其特征是所述己二酸、水杨酸、12-羟基硬脂酸的质量比为1：(1.6～2.6)：(6.2～15.6)。

3.如权利要求1所述的组合物，其特征是所述添加剂为：

(a)聚丙烯酸共聚物，含量为3～8％；

(b)极压剂，含量为1～3％；

(c)防锈剂，含量为1～3％；

(d)修复剂，含量为1～3％；

(e)抗氧剂，含量为1～2％。

4.如权利要求1所述的组合物，其特征是所述12-羟基硬脂酸和单水氢氧化锂的摩尔比为1:1.8。

5.如权利要求1所述的组合物，其特征是极压剂为二硫化钼、石墨、的混合物。

6.如权利要求5所述的组合物，其特征是所述二硫化钼、石墨、的混合物的质量配比为1：2：1。

7.如权利要求1所述的组合物，其特征是防锈剂为山梨糖醇单油酸酯。

8.如权利要求1所述的组合物，其特征是修复剂为纳米银粉和纳米氧化锌混合物的质量配比为1：1。

9.如权利要求1所述的组合物，其特征是抗氧剂为吩噻嗪，总含量为1～2％。