一种开式齿轮润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑脂
技术领域
，具体涉及一种开式齿轮润滑脂及其制备方法。背景技术
开式齿轮是原材料加工工业、大型露天开采设备中常见的传动方式，广泛应用于矿山、水泥、电厂、钢铁、化工、造纸等行业的大型设备，如矿山行业电铲的回转齿轮和推压齿轮，水泥行业的回转窑和管磨机，钢铁行业的转窑和烧结窑等。开式齿轮的主要特征是：重载、低速、设备尺寸较大、齿轮传动呈开式或半闭式、齿面粗糙度较高、工作条件较为苛刻(常涉及高低温，风沙，冲击载荷等)。开式齿轮传动的工况要求润滑剂应具有以下性能：1.具有优良的高低温性能，适应在宽温环境下应用；2.粘附性好，油膜丰富，不易脱落；3.含有一定比例的固体填料(石墨，二硫化钼)和极压添加剂，具有优异的极压抗磨损性能；4.良好的泵送性能；5.良好的防锈性能，保护齿面受到雨雪的腐蚀；6.不含重金属和挥发性有机物质，对环境和操作人员没有危害。
据统计，将近20％的齿轮损坏失效是由于润滑不良和润滑失效引起的，因此选择一款合适的润滑剂对开式齿轮正常运转具有十分重要的作用。
CN 102433195 A公开了用于开式齿轮的润滑脂组合物，该润滑脂组合物由金属皂润滑脂、植物油、酯类油、聚异丁烯、固体填料、极压剂、抗氧剂和防锈剂制成。CN 104164277A公开了一种重负荷开式齿轮润滑脂及其制备方法，该润滑脂由复合铝稠化剂、基础油、极压抗磨剂、油性剂、固体添加剂、防锈剂、增粘剂和抗氧剂制得。上述现有技术公开的润滑脂的制备过程中大部分涉及复杂的化学反应，生产工艺较为复杂，生产稳定性较差。因此，亟需提供一种生产工艺便捷、综合性能优异的开式齿轮润滑脂。
发明内容
本发明的目的是提供一种开式齿轮润滑脂，该开式齿轮润滑脂具有优异的综合性能且原料和制备方法简单。本发明还提供该开式齿轮润滑脂的制备方法。
具体地，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种开式齿轮润滑脂，该润滑脂的制备原料包括基础油、稠化剂和结构助剂，其中，所述稠化剂包括有机膨润土，所述结构助剂包括气相二氧化硅，所述原料中，有机膨润土和气相二氧化硅的质量比为(2-5)：1。
本发明针对开式齿轮的工作环境特点及其对润滑脂的性能要求开发用于开式齿轮的润滑脂。现有技术中的开式齿轮润滑脂多采用钙基、铝基、复合铝基等皂基稠化剂，以满足开式齿轮对润滑脂的稠度、粘附性等性能要求，然而皂基稠化剂润滑脂的制备工艺复杂，生产效率较低。本发明在研发过程中尝试将皂基稠化剂替换为其他种类的稠化剂，但发现，简单地将皂基稠化剂替换为其他多种稠化剂都会导致润滑脂综合性能的明显降低，使其较难很好地满足开式齿轮的要求。而采用有机膨润土为稠化剂，同时配合气相二氧化硅作为结构助剂，则能够较好地解决上述问题，在提高制备工艺操作简便性和生产效率的同时，较好地保证了润滑脂的综合性能。
优选地，所述有机膨润土的75μm干筛通过率不小于98％，所述二氧化硅的比表面积不小于200m2/g。
本发明发现，将有机膨润土配合气相二氧化硅虽然具有上述优势，但是，若想要使得两者在制备体系中充分分散，需要添加液态分散助剂(乙醇等)，这些有机助剂具有挥发性，可能会降低生产安全性。本发明通过进一步研发发现，采用75μm干筛通过率不小于98％的膨润土和比表面积不小于200m2/g的气相二氧化硅，能够显著降低制备原料对液态分散助剂的依赖性。
优选地，所述润滑脂的制备原料包括如下重量份的组分：基础油60-80份，有机膨润土6-9份，气相二氧化硅2-3份。
关于基础油，优选使用基础油的40℃运动粘度为400-600mm2/s。
进一步优选地，所述基础油为质量比为(2-4)：2的矿物油150BS和合成油PAO40。
本发明发现，采用上述基础油能够使得有机膨润土和气相二氧化硅很好地分散，有机膨润土充分膨化，使得原料体系中可不添加液态分散助剂。
本发明所述的润滑脂的制备原料还可包括多种添加剂。
具体地，所述原料包括占原料总质量1-3％的极压抗磨剂和0.5-1％的防锈剂，所述极压抗磨剂为硼酸盐类极压抗磨剂，所述防锈剂为有机羧酸盐类防锈剂。
优选地，所述硼酸盐类极压抗磨剂为硼酸盐T361A，所述有机羧酸盐类防锈剂为二壬基萘磺酸钡。
上述极压抗磨剂和防锈剂能够很好地与有机膨润土和气相二氧化硅的原料体系配合作用，不破坏有机膨润土的结构，同时发挥优异的极压抗磨性能和防锈性能。
优选地，所述原料还包括占原料总质量14-20％的增粘剂，所述增粘剂包括聚异丁烯，所述聚异丁烯的100℃运动粘度为630mm2/s，分子量为950-2800。
上述增粘剂可赋予本发明的润滑脂适宜的粘度和较好的粘附性。
优选地，所述原料还包括占原料总质量0.5-1％的抗氧剂，所述抗氧剂为胺类抗氧剂。
进一步优选地，所述抗氧剂为N-苯基-α萘胺。
优选地，所述原料还包括占原料总质量2-6％的固体填料，所述固体填料为选自二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯中的一种或多种。
优选地，所述固体填料为二硫化钼。
优选的，所述二硫化钼的纯度不小于98.5％。
作为本发明的一种优选方案，所述润滑脂的制备原料包括如下重量份的组分：
基础油150BS 35-45份，基础油PAO40 20-30份，有机膨润土6-9份，气相二氧化硅2-3份，聚异丁烯15-25份，二硫化钼2-4份，硼酸盐T361A 2-4份，N-苯基-α萘胺0.5-1.5份，二壬基萘磺酸钡0.5-1.5份。
本发明提供所述开式齿轮润滑脂在开式齿轮润滑中的应用。
本发明进一步对上述开式齿轮润滑脂的制备方法进行了摸索，以使得配方中各组分的性能得到很好地发挥。
本发明提供所述的开式齿轮润滑脂的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)将占基础油总质量50-70％的基础油与有机膨润土混合并加热至80-85℃；
(2)将步骤(1)得到的混合物料与结构助剂气相二氧化硅混合，继续搅拌1-1.5h，使有机膨润土在基础油中充分的膨胀活化；
(3)步骤(2)的炼制结束后，加入剩余的基础油和增粘剂；
(4)待温度降至80℃以下，加入固体填料、极压抗磨剂、抗氧剂和防锈剂，继续搅拌0.5-1h；
(5)将步骤(4)得到的物料均质，过滤，脱气。
本发明的有益效果在于：本发明的开式齿轮润滑脂的生产便捷、易于操作，生产效率高，避免了生产过程中挥发性有机助剂对环境的污染，同时提高了生产的安全性。该开式齿轮润滑脂具有良好的极压抗磨性、低温流动性、粘附性和防锈性能，综合性能优异。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下实施例中使用的增粘剂聚异丁烯的分子量为1300，100℃运动粘度为630mm2/s。有机膨润土的75μm干筛通过率不小于98％，二氧化硅的比表面积不小于150m2/g。
实施例1
本实施例提供一种开式齿轮润滑脂，其制备方法如下：
首先向反应釜中加入240g 150BS，160g PAO40，90g有机膨润土，充分混合搅拌，加热至85℃，加入30g气相二氧化硅，继续搅拌1h，使有机膨润土在基础油中充分的膨胀活化。炼制结束后，加入剩余基础油120g 150BS，80g PAO40，聚异丁烯200g，待温度降至80℃以下，加入二硫化钼30g，硼酸盐T361A 30g，N-苯基-α萘胺10g，二壬基萘磺酸钡10g，继续搅拌0.5h，经三辊机轧三遍，后经脱气过滤得开式齿轮润滑脂。
实施例2
本实施例提供一种开式齿轮润滑脂，其制备方法如下：
首先向反应釜中加入260g 150BS，173g PAO40，75g膨润土，充分混合搅拌，加热至85℃，加入25g气相二氧化硅，继续搅拌1h，使有机膨润土在基础油中充分的膨胀活化。炼制结束后，加入剩余基础油130g 150BS，87g PAO40，聚异丁烯200g，待温度降至80℃以下，加入二硫化钼30g，硼酸盐T361A 30g，N-苯基-α萘胺10g，二壬基萘磺酸钡10g，继续搅拌0.5h，经三辊机轧三遍，后经脱气过滤得开式齿轮润滑脂。
实施例3
本实施例提供一种开式齿轮润滑脂，其制备方法如下：
首先向反应釜中加入280g 150BS，187g PAO40，60g膨润土，充分混合搅拌，加热至85℃，加入20g气相二氧化硅，继续搅拌1h，使有机膨润土在基础油中充分的膨胀活化。炼制结束后，加入剩余基础油140g 150BS，93g PAO40，聚异丁烯200g，待温度降至80℃以下，加入二硫化钼30g，硼酸盐T361A 30g，N-苯基-α萘胺10g，二壬基萘磺酸钡10g，继续搅拌0.5h，经三辊机轧三遍，后经脱气过滤得开式齿轮润滑脂。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：不添加气相二氧化硅。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：将气相二氧化硅替换为等量的体积比为95:5的乙醇和水的混合物。
对以上实施例1-3、对比例1、对比例2的开式齿轮润滑脂的性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1润滑脂的测试结果
由表1的实验结果可知：
1.对比例1的工作锥入度明显高于实施例1，表明气相二氧化硅作为结构助剂能够显著增稠油脂体系。
2.对比例2的工作锥入度明显高于实施例1，表明添加液体结构助剂乙醇对于膨润土润滑脂体系的增稠效果明显不如气相二氧化硅。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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