CN109797030A - 一种开式齿轮润滑油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于润滑油技术领域，具体提供了一种开式齿轮润滑油，其原料组成包括柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙，还提供了一种开式齿轮润滑油的制备方法，包括如下步骤：取柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙，在50~70℃下搅拌1~10h，即得开式齿轮润滑油。通过该组成中的柠檬酸钠改性处理的基础油与基础油和纳米级氧化钙相互配合，不仅提高了润滑油的抗磨损性能、耐腐蚀性能，而且制得的润滑油具有较高的粘度和低温流动性。
Description
技术领域
本发明属于润滑油技术领域，具体涉及一种开式齿轮润滑油及其制备方法。
背景技术
开式齿轮传动机构的传动形式属于渐开线齿轮传动，其中，开式齿轮主要应用于钢厂的有球磨机、水泥厂的回转窑和矿山大型电铲的回转大齿圈，同时广泛应用于齿轮轨、链条、钢缆、滚轮、车轨和滑轨槽等部件。开式齿轮传动的主要特征为：重载、低速、结构尺寸较大、齿面粗糙度较高、工作条件苛刻。由于开式齿轮可以传递较高的力矩，在启动、正常运转以及停机期间通常处于混合摩擦状态，从而导致齿面承受应力极高，使用寿命缩短。
目前，开式齿轮润滑剂从早期的沥青型开式齿轮油逐步发展为非沥青型开式齿轮油、半流体开式齿轮润滑脂、聚合物稠化型及高粘度合成油等。例如，中国专利文献CN102776056B公开了一种开式齿轮润滑油组合物，由重量比为(55~93)：(5~25)：(2~20)的高粘度基础油、合成酯类基础油和添加剂组成。所述添加剂为极压抗磨剂、油性剂、金属钝化剂、防锈剂和抗氧剂中的一种或几种；该发明通过加入多种添加剂来提高润滑剂的粘度和黏温性能，降低摩擦，提高效率，然而，在实际使用过程中，当添加剂加入量较少时，存在效果不明显，粘度较低、抗摩性较差、易腐蚀的问题，添加剂加入量增高时，又会导致流动性差，成本高的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中开式齿轮润滑剂添加剂种类复杂，成本高，且当添加剂的加入量较低时存在粘度较低、抗摩性较差、易腐蚀的问题，添加剂的加入量较高时又会导致流动性差，成本高的问题，从而提出一种开式齿轮润滑油及其制备方法。
为此，本申请采取的技术方案为，
本发明提供了一种开式齿轮润滑油，包括柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙。
进一步地，所述柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙的质量比为（50~75）：（25~40）：（2~15）。
优选地，还包括纳米级重晶石粉。
进一步地，所述纳米级重晶石粉的含量为3~8wt%。
优选地，所述基础油为矿物油或基础油。
进一步地，所述基础油为对苯二甲酸脂肪醇酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、乙酸正丁酯或三亚油酸甘油酯中的一种或几种。
优选地，所述基础油包括质量比为3：1：1：1的对苯二甲酸脂肪醇酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、乙酸正丁酯和三亚油酸甘油酯。
本发明还提供了一种制备上述任一所述的开式齿轮润滑油的方法，包括如下步骤：
取柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙，在50~70℃下搅拌1~10h，即得开式齿轮润滑油。
进一步地，所述的开式齿轮润滑油的制备方法，所述柠檬酸钠改进的基础油的制备方法为：取基础油加入5~15wt%的柠檬酸钠水溶液中，在70~120℃下搅拌20~25h，得柠檬酸钠改性的基础油。
优选地，所述的开式齿轮润滑油的制备方法，所述柠檬酸钠改进的基础油的具体的制备方法为：取基础油加入5~15wt%的柠檬酸钠水溶液中，以5~10℃/min的速度从室温升温至 70~120℃，然后在温度为70~120℃、搅拌速度为100~300rpm的条件下反应20~25h，制得柠檬酸钠改性的基础油。
本发明技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供了一种开式齿轮润滑油，包括柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙，利用柠檬酸钠改性处理的基础油与基础油和纳米级氧化钙相互配合，无需添加其他抗磨剂、粘度调节剂或抗腐蚀剂等多种添加剂，节约成本，不仅提高了润滑油的抗磨损性能、耐腐蚀性能，而且使制得的润滑油具有较高的粘度和低温流动性。
2、本发明提供了一种开式齿轮润滑油，通过纳米级重晶石粉与基础油和纳米级氧化钙相互配合，进一步提高了润滑油的粘度、极压润滑性能和抗磨损性能。
3、本发明提供了一种开式齿轮润滑油的制备方法，在基础油改性处理过程中，通过以5~10℃/min的速度缓慢地从室温升温至 70~120℃，然后保温反应，使得能够制得具有较高的粘度和低温流动性的柠檬酸钠改性的基础油。
具体实施方式
本发明中基础油种类的筛选
| 编号 | 基础油的组成 | 40℃运动粘度/（mm<sup>2</sup>/s） | 倾点/℃ |
| 1 | 对苯二甲酸脂肪醇酯 | 2003 | -10 |
| 2 | 三羟甲基丙烷脂肪酸酯 | 2134 | -18 |
| 3 | 壬二酸脂肪醇酯 | 2001 | -11 |
| 4 | 聚二醇脂肪酸酯 | 2019 | -16 |
| 5 | 领苯二甲酸脂肪酸酯 | 2136 | -10 |
| 6 | 三羟甲基丙烷脂肪酸酯、乙酸正丁酯和三亚油酸甘油酯为1：1：1 | 2214 | -15 |
| 7 | 对苯二甲酸脂肪醇酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、乙酸正丁酯和三亚油酸甘油酯为3：1：1：1 | 2369 | -20 |
（1）取200g上表所示的基础油加入10wt%的柠檬酸钠水溶液100ml，以7.5℃/min的速度从室温升温至100℃，然后在温度为100℃、搅拌速度为200rpm的条件下反应24h，制得柠檬酸钠改性的基础油；（2）取65g柠檬酸钠改进的基础油，加入35g步骤（1）采用的基础油和10g纳米级氧化钙，在60℃下搅拌2h，即得开式齿轮润滑油。参照国家标准GB/T265测定实施例1-4和对比例1-2制得的开式齿轮润滑油的40℃运动粘度；参照国家标准GB/T3535测定实施例1-4和对比例1-2制得的开式齿轮润滑油的低温流动性能（倾点），结果见上表所示。采用质量比为3：1：1：1的对苯二甲酸脂肪醇酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、乙酸正丁酯和三亚油酸甘油酯作为基础油具有较高的粘度和较低的倾点。
实施例1
本实施例的开式齿轮润滑油的制备方法为：
（1）取90g对苯二甲酸脂肪醇酯、30g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、30g乙酸正丁酯和30g三亚油酸甘油酯，搅拌下混合均匀，然后加入10wt%的柠檬酸钠水溶液300ml，以7.5℃/min的速度从室温升温至100℃，然后在温度为100℃、搅拌速度为200rpm的条件下反应24h，制得柠檬酸钠改性的基础油；
（2）取70g柠檬酸钠改进的基础油，加入15g对苯二甲酸脂肪醇酯、5g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、5g乙酸正丁酯、5g三亚油酸甘油酯和10g纳米级氧化钙，在60℃下搅拌2h，即得开式齿轮润滑油。
实施例2
本实施例的开式齿轮润滑油的制备方法为：
（1）取90g对苯二甲酸脂肪醇酯、30g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、30g乙酸正丁酯和30g三亚油酸甘油酯，搅拌下混合均匀，加入5wt%的柠檬酸钠水溶液100ml，以10℃/min的速度从室温升温至 70℃，然后在温度为70℃、搅拌速度为300rpm的条件下反应20h，制得柠檬酸钠改性的基础油；
（2）取68g柠檬酸钠改进的基础油，加入18g对苯二甲酸脂肪醇酯、6g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、6g乙酸正丁酯、6g三亚油酸甘油酯和2g纳米级氧化钙，在70℃下搅拌1h，即得开式齿轮润滑油。
实施例3
本实施例的开式齿轮润滑油的制备方法为：
（1）取90g对苯二甲酸脂肪醇酯、30g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、30g乙酸正丁酯和30g三亚油酸甘油酯，搅拌下混合均匀，加入15wt%的柠檬酸钠水溶液100ml，以5℃/min的速度从室温升温至120℃，然后在温度为120℃、搅拌速度为100rpm的条件下反应25h，制得柠檬酸钠改性的基础油；
（2）取75g柠檬酸钠改进的基础油，加入21g对苯二甲酸脂肪醇酯、7g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、7g乙酸正丁酯、7g三亚油酸甘油酯和15g纳米级氧化钙，在50℃下搅拌3h，即得开式齿轮润滑油。
实施例4
本实施例的开式齿轮润滑油的制备方法为：
（1）取60g对苯二甲酸脂肪醇酯、20g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、20g乙酸正丁酯、20g三亚油酸甘油酯，搅拌下混合均匀，然后加入8wt%的柠檬酸钠水溶液200ml，以7.5℃/min的速度从室温升温至100℃，然后在温度为100℃、搅拌速度为200rpm的条件下反应24h，制得柠檬酸钠改性的基础油；
（2）取50g柠檬酸钠改进的基础油，加入12g对苯二甲酸脂肪醇酯、4g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、4g乙酸正丁酯、4g三亚油酸甘油酯和10g纳米级氧化钙，在60℃下搅拌2h，即得开式齿轮润滑油。
实施例5
本实施例的开式齿轮润滑油的制备方法为：
（1）取90g对苯二甲酸脂肪醇酯、30g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、30g乙酸正丁酯和30g三亚油酸甘油酯，搅拌下混合均匀，然后加入10wt%的柠檬酸钠水溶液300ml，以20℃/min的速度从室温升温至100℃，然后在温度为100℃、搅拌速度为200rpm的条件下反应24h，制得柠檬酸钠改性的基础油；
（2）取70g柠檬酸钠改进的基础油，加入15g对苯二甲酸脂肪醇酯、5g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、5g乙酸正丁酯、5g三亚油酸甘油酯和10g纳米级氧化钙，在60℃下搅拌2h，即得开式齿轮润滑油。
实施例6
本实施例的开式齿轮润滑油的制备方法为：
（1）取90g对苯二甲酸脂肪醇酯、30g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、30g乙酸正丁酯和30g三亚油酸甘油酯，搅拌下混合均匀，然后加入10wt%的柠檬酸钠水溶液300ml，以7.5℃/min的速度从室温升温至100℃，然后在温度为100℃、搅拌速度为200rpm的条件下反应24h，制得柠檬酸钠改性的基础油；
（2）取70g柠檬酸钠改进的基础油，加入15g对苯二甲酸脂肪醇酯、5g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、5g乙酸正丁酯、5g三亚油酸甘油酯、10g纳米级氧化钙和5g纳米级重晶石粉，在60℃下搅拌2h，即得开式齿轮润滑油。
对比例1
本对比例的开式齿轮润滑油的制备方法为：
（1）取90g对苯二甲酸脂肪醇酯、30g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、30g乙酸正丁酯和30g三亚油酸甘油酯，搅拌下混合均匀，然后加入10wt%的柠檬酸钠水溶液300ml，以7.5℃/min的速度从室温升温至100℃，然后在温度为100℃、搅拌速度为200rpm的条件下反应24h，制得柠檬酸钠改性的基础油；
（2）取70g柠檬酸钠改进的基础油，加入15g对苯二甲酸脂肪醇酯、5g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、5g乙酸正丁酯和5g三亚油酸甘油酯，在60℃下搅拌2h，即得开式齿轮润滑油。
对比例2
本对比例的开式齿轮润滑油的制备方法为：
取60g对苯二甲酸脂肪醇酯、20g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、20g乙酸正丁酯和20g三亚油酸甘油酯和12g纳米级氧化钙，在60℃下搅拌2h，即得开式齿轮润滑油。
实验例1
参照国家标准GB/T265测定实施例1-4和对比例1-2制得的开式齿轮润滑油的40℃运动粘度；参照国家标准GB/T3535测定实施例1-4和对比例1-2制得的开式齿轮润滑油的低温流动性能（倾点）；参照国家标准GB/T3142测定实施例1-4和对比例1-2制得的开式齿轮润滑油的极压润滑性能（烧结负荷）；参照国家标准GB/T5096测定实施例1-4和对比例1-2制得的开式齿轮润滑油的腐蚀级别；参照国家标准SH/T0189测定实施例1-4和对比例1-2制得的开式齿轮润滑油的抗磨损性能（磨斑直径），结果见表1所示。
表1实施例1-4和对比例1-2制得的开式齿轮润滑油的性能测试结果表
| 40℃运动粘度/（mm<sup>2</sup>/s） | 倾点/℃ | 烧结负荷P<sub>D</sub>/N | 铜片腐蚀（100℃，3h），级 | 磨斑直径/mm | |
| 实施例1 | 2369 | -20 | 3524 | 1b | 0.23 |
| 实施例2 | 2407 | -19 | 3531 | 1b | 0.21 |
| 实施例3 | 2419 | -21 | 3608 | 1c | 0.20 |
| 实施例4 | 2384 | -20 | 3517 | 1b | 0.21 |
| 实施例5 | 2112 | -15 | 3408 | 1c | 0.28 |
| 实施例6 | 2573 | -21 | 3721 | 1b | 0.17 |
| 对比例1 | 2024 | -12 | 3012 | 2c | 0.48 |
| 对比例2 | 1267 | -6 | 2861 | 2d | 0.39 |
从表1中可知，相比于对比例1-2，实施例1-5制得的开式齿轮润滑油的粘度、低温流动性能、极压润滑性能、抗磨损性能和抗腐蚀性能均有明显提高，腐蚀级别为1级；而且相比于实施例5，实施例1-4制得的开式齿轮润滑油具有较高的粘度和低温流动性，说明通过制备方法中参数的控制，能够进一步优化，提高开式齿轮润滑油的性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。
Claims (10)
1.一种开式齿轮润滑油，其特征在于，包括柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙。
2.根据权利要求1所述的开式齿轮润滑油，其特征在于，所述柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙的质量比为（50~75）：（24~42）：（2~15）。
3.根据权利要求1或2所述的开式齿轮润滑油，其特征在于，还包括纳米级重晶石粉。
4.根据权利要求1-3中任一所述的开式齿轮润滑油，其特征在于，所述纳米级重晶石粉的含量为3~8wt%。
5.根据权利要求1-4中任一所述的开式齿轮润滑油，其特征在于，所述基础油为矿物油或基础油。
6.根据权利要求1-5中任一所述的开式齿轮润滑油，其特征在于，所述基础油为对苯二甲酸脂肪醇酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、领苯二甲酸脂肪酸酯、乙酸正丁酯或三亚油酸甘油酯中的一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一所述的开式齿轮润滑油，其特征在于，所述基础油包括质量比为3：1：1：1的对苯二甲酸脂肪醇酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、乙酸正丁酯和三亚油酸甘油酯。
8.一种制备权利要求1~7中任一所述的开式齿轮润滑油的方法，其特征在于，包括如下步骤：
取柠檬酸钠改性的基础油、基础油和纳米级氧化钙，在50~70℃下搅拌1~10h，即得开式齿轮润滑油。
9.根据权利要求8所述的开式齿轮润滑油的制备方法，其特征在于，
所述柠檬酸钠改进的基础油的制备方法为：取基础油加入5~15wt%的柠檬酸钠水溶液中，在70~120℃下搅拌20~25h，得柠檬酸钠改性的基础油。
10.根据权利要求8或9所述的开式齿轮润滑油的制备方法，其特征在于，
所述柠檬酸钠改进的基础油的具体的制备方法为：取基础油加入5~15wt%的柠檬酸钠水溶液中，以5~10℃/min的速度从室温升温至 70~120℃，然后在温度为70~120℃、搅拌速度为100~300rpm的条件下反应20~25h，制得柠檬酸钠改性的基础油。
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