技术领域本发明涉及的是一种润滑脂，特别适用于高速铁路牵引电机轴承上使用的长寿命润滑脂组合物及制备方法。
背景技术：
高速列车是指最高行车速度达到或超过每小时200公里的铁路列车。我国高铁的发展从引进时速200公里高速列车技术开始，到现在自主研发的技术已经成熟，已成功开发了时速350公里、380公里的“和谐号”动车组机车。牵引电机是高速铁路机车的心脏，其轴承与润滑是高速列车安全运行的关键技术之一。当轴承的材质和加工工艺一定时，其寿命依赖于润滑脂的性能。所以要提高高速铁路机车运行的可靠性和延长保养周期，关键是要为其配套性能优良的润滑脂。目前，在我国，高铁列车牵引电机在用的润滑脂研究寥寥无几，基本是引进整车时供应商指定的国外产品，国外专业厂家的轴承和润滑脂一般是随着动车组整车一起进行研发的。随着我国高速列车的研发，速度的逐渐提高，国外这些润滑脂产品已达不到高温高速下长寿命的要求，国内动车组已发生由于润滑不良造成有些轴承达不到使用寿命，靠补加油脂的救急办法来延长运行时间。因此，研发高速铁路牵引电机轴承润滑脂为我国高速铁路的安全高效运行提供理论指导。国内外对高速铁路牵引电机轴承润滑脂的报道非常少，虽然有很少的涉及牵引电机润滑的专利报道，但是只注重了复合添加剂配方，对基础油和工艺的研究并不完整，并且最终只报道了简单的理化性能，对寿命的长短并未涉及。专利CN102167991A报道了一种适合高温、高速、重负荷条件的润滑脂及其制备方法，主要体现在添加剂配方上，介绍了一种高温高速重负荷条件的润滑脂组合物，组成包括：基础油为矿物油、聚-a-烯烃油、酯类油或其混合物，添加剂主要是摩擦改进剂、分散清净剂和极压抗磨剂的混合物，三者的摩尔比为0.2～1:0.2～1:1。该润滑脂基本理化性能优于对比例，但是并未提到寿命的优越性例子，并没有体现寿命试验。文献“铁路机车牵引电动机轴承润滑脂的研究”和文献“铁路机车牵引电动机轴承润滑脂”均报道了一种铁路机车牵引电动机轴承润滑脂的研制，制备出半合成型极压复合锂基润滑脂，该脂适用于低速下8K、ND5进口机车和DF4等国产机车牵引电机轴承的润滑。文献“牵引电动机轴承用润滑脂的新技术”是日本报道的一种牵引电机轴承润滑脂，以烷基苯醚油和多元酚酯油的混合油为基础油，新合成油润滑脂可以有效提高牵引电动机轴承的润滑寿命。文献“高速列车轴承和齿轮的润滑”是为了解决润滑脂的分油，延长润滑脂的使用寿命和减少列车的维修，提出以烷基二苯醚合成油为基础油的复合锂基脂(UnimaxSR)，其分油和耐热性能要优于UnimaxR。国内专利涉及到的牵引电机轴承润滑脂基本理化性能优于对比例，但是并未提到实际台架寿命的优越性例子。另外，目前国内在用的国外进口样品的热氧化安定性、极压抗磨性及高低温使用性差，实际只能运行15万公里后补加油脂，因此，达不到长寿命的运行要求。综上所述，目前国内的牵引电机轴承润滑脂，只研究最高车速在200km/h以下的铁路机车，中石化研发的润滑脂所使用的基础油和稠化剂范围比较宽泛，但该脂并没有在高铁牵引电机的台架上进行耐久试验，无法证明该脂的可靠性。日本的牵引电机轴承润滑脂，基础油主要以烷基苯醚油、矿物油或者烷基苯醚油与多元酚酯油的混合油为主，添加剂为胺系和硫尿系，基础油和添加剂配方不同于本研究，并且没有报道制备工艺。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种润滑脂组合物、其制备方法及应用，以解决目前在用润滑脂在高温高速下已出现的寿命变短的问题。为实现上述目的，本发明提出一种润滑脂组合物，包含基础脂及添加剂，所述基础脂以重量计包含基础油70％～96％及稠化剂4％～30％，所述添加剂重量以基础脂重量为100％计，包含1％～10％的高效复合剂、0～6％的纳米添加剂，所述纳米添加剂为分散性较优的金属物或者金属氧化物，所述纳米添加剂选自纳米铜、纳米锌、纳米镍、纳米铝、纳米铋、纳米氧化亚铜、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆中的一种或多种。其中，所述稠化剂为聚脲、金属皂、复合金属皂、复合磺酸钙中的任何一种。其中，所述复合金属皂稠化剂为摩尔比为1:0.1～1:0.6的十二羟基硬脂酸与癸二酸，并与氢氧化锂制备成复合锂基润滑脂。其中，所述基础油为聚-α-烯烃油、醚类油、烷基萘油、酯类油及矿物油中的一种或多种混合物。其中，所述基础油为烷基萘油和聚-α-烯烃油的混合物，其配合比为10:90～90:10的重量比。其中，所述基础油为烷基萘油和聚-α-烯烃油的混合物，其配合比为20:80～80:20。其中，所述的基础油40℃粘度为50～150mm2/s。其中，所述高效复合剂为抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂、金属钝化剂与粘度改进剂的混合物。其中，所述的抗氧剂占所述高效复合剂的比例为0.2～3％，所述的抗氧剂选自叔丁基酚的衍生物、2,6-二叔丁基酚、液体高分子量酚、烷基化苯酚、辛基/戊基二苯胺、N-苯基-a-萘胺、烷基化萘胺、双十二烷基二苯胺中的一种或多种。其中，所述极压抗磨剂占所述高效复合剂的比例为1-5％，所述极压抗磨剂选自硫化异丁烯、二烷基二硫代氨基甲酸锌、硫磷酸含氮的衍生物、烷基噻二唑型、硫磷伯仲醇基锌盐、二丁基二硫代氨基甲酸钼、1,3,4-三唑取代物中的一种或多种。其中，所述防锈剂占所述高效复合剂的比例为0～2％，所述防锈剂选自中性二壬基萘磺酸钡、咪唑啉、烷基磷酸胺、石油磺酸钠中的一种或多种。其中，所述金属钝化剂占所述高效复合剂的比例为0～1％，所述金属减活剂选自N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑，甲苯并三唑衍生物、含硫的金属化合物中的一种或几种。其中，所述粘度改进剂占所述高效复合剂的比例为0～8％，所述粘度改进剂选自聚甲基丙烯酸酯、乙烯丙烯共聚物中的一种或多种。而且，为实现上述目的，本发明提出一种润滑脂组合物的制备方法，包括：步骤1：将全部基础油重量的1/2～2/3和十二羟基硬脂酸加入制脂釜中，升温使十二羟基硬脂酸与基础油完全混合，温度达到100℃左右，过滤混合物，重新投入釜中，步骤2：当温度降至75～90℃时，加入已过滤好的1/2重量的氢氧化锂水溶液进行皂化反应60分钟，步骤3：继续升温至95～105℃，加入癸二酸，然后滴加剩余的氢氧化锂水溶液，步骤4：升温脱水，温度升高到140～160℃，加入全部基础油重量的1/5～1/6，步骤5：升温至205～225℃，炼制5-15分钟，随后加入剩余基础油作为急冷油，开始循环降温，步骤6：降温至140～160℃，以3500～4800rpm的高速分散剪切，步骤7：降温至90～110℃，加入全部添加剂，分散剪切在500～2000rpm下搅拌60-120分钟，出釜，步骤8：用均化器后处理，在压力为200～600bar下均化，得到润滑脂组合物；所述基础油及所述稠化剂构成所述基础脂，所述基础油总量占所述基础脂的70％～96％，所述稠化剂总量占所述基础脂总量的4％～30％，所述添加剂重量以基础脂重量为100％计，包含1％～10％的高效复合剂、0～6％的纳米添加剂，所述纳米添加剂为分散性较优的金属物或者金属氧化物，所述纳米添加剂选自纳米铜、纳米锌、纳米镍、纳米铝、纳米铋、纳米氧化亚铜、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆中的一种或多种。其中，所述稠化剂为聚脲、金属皂、复合金属皂、复合磺酸钙中的任何一种。其中，所述复合金属皂稠化剂为摩尔比为1:0.1～1:0.6的十二羟基硬脂酸与癸二酸，并与氢氧化锂制备成复合锂基润滑脂。其中，所述基础油为聚-α-烯烃油、醚类油、烷基萘油、酯类油及矿物油中的一种或多种混合物。其中，所述基础油为烷基萘油和聚-α-烯烃油的混合物，其配合比为10:90～90:10的重量比。其中，所述基础油为烷基萘油和聚-α-烯烃油的混合物，其配合比为20:80～80:20。其中，所述的基础油40℃粘度为50～150mm2/s。其中，所述高效复合剂为抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂、金属钝化剂与粘度改进剂的混合物。其中，所述的抗氧剂占所述高效复合剂的比例为0.2～3％，所述的抗氧剂选自叔丁基酚的衍生物、2,6-二叔丁基酚、液体高分子量酚、烷基化苯酚、辛基/戊基二苯胺、N-苯基-a-萘胺、烷基化萘胺、双十二烷基二苯胺中的一种或多种。其中，所述极压抗磨剂占所述高效复合剂的比例为1-5％，所述极压抗磨剂选自硫化异丁烯、二烷基二硫代氨基甲酸锌、硫磷酸含氮的衍生物、烷基噻二唑型、硫磷伯仲醇基锌盐、二丁基二硫代氨基甲酸钼、1,3,4-三唑取代物中的一种或多种。其中，所述防锈剂占所述高效复合剂的比例为0～2％，所述防锈剂选自中性二壬基萘磺酸钡、咪唑啉、烷基磷酸胺、石油磺酸钠中的一种或多种。其中，所述金属钝化剂占所述高效复合剂的比例为0～1％，所述金属减活剂选自N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑，甲苯并三唑衍生物、含硫的金属化合物中的一种或几种。其中，所述粘度改进剂占所述高效复合剂的比例为0～8％，所述粘度改进剂选自聚甲基丙烯酸酯、乙烯丙烯共聚物中的一种或多种。而且，为实现上述目的，本发明提出了上述的润滑脂组合物在高速铁路牵引电机轴承中的应用。本发明提供了一种长寿命的高速铁路牵引电机轴承润滑脂组合物，该润滑脂具有优良的极压抗磨性能、优异的抗氧化性能、突出的剪切安定性及较宽的高低温性能，从而能够降低在高温高速高负荷下轴承的摩擦磨损、抑制轴承的温度上升；也适合低温、高速、高负荷下使用，解决轴承在低温下因启动扭矩太大而造成牵引电机损坏的问题，从而使牵引电机轴承的使用寿命延长，克服我国高速铁路牵引电机轴承润滑脂全进口的现状。具体实施方式本发明提出一种润滑脂组合物，包含基础脂及添加剂，所述基础脂以重量计包含基础油70％～96％及稠化剂4％～30％，所述添加剂重量以基础脂重量为100％计，包含1％～10％的高效复合剂、0～6％的纳米添加剂，所述纳米添加剂为分散性较优的金属物或者金属氧化物，所述纳米添加剂选自纳米铜、纳米锌、纳米镍、纳米铝、纳米铋、纳米氧化亚铜、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆中的一种或多种。其中，所述稠化剂为聚脲、金属皂、复合金属皂、复合磺酸钙中的任何一种。其中，所述复合金属皂稠化剂为摩尔比为1:0.1～1:0.6的十二羟基硬脂酸与癸二酸，并与氢氧化锂制备成复合锂基润滑脂。其中，所述基础油为聚-α-烯烃油、醚类油、烷基萘油、酯类油及矿物油中的一种或多种混合物。其中，所述基础油为烷基萘油和聚-α-烯烃油的混合物，其配合比为10:90～90:10的重量比。其中，所述基础油为烷基萘油和聚-α-烯烃油的混合物，其配合比为20:80～80:20。其中，所述的基础油40℃粘度为50～150mm2/s。其中，所述高效复合剂为抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂、金属钝化剂与粘度改进剂的混合物。其中，所述的抗氧剂占所述高效复合剂的比例为0.2～3％，所述的抗氧剂选自叔丁基酚的衍生物、2,6-二叔丁基酚、液体高分子量酚、烷基化苯酚、辛基/戊基二苯胺、N-苯基-a-萘胺、烷基化萘胺、双十二烷基二苯胺中的一种或多种。其中，所述极压抗磨剂占所述高效复合剂的比例为1-5％，所述极压抗磨剂选自硫化异丁烯、二烷基二硫代氨基甲酸锌、硫磷酸含氮的衍生物、烷基噻二唑型、硫磷伯仲醇基锌盐、二丁基二硫代氨基甲酸钼、1,3,4-三唑取代物中的一种或多种。其中，所述防锈剂占所述高效复合剂的比例为0～2％，所述防锈剂选自中性二壬基萘磺酸钡、咪唑啉、烷基磷酸胺、石油磺酸钠中的一种或多种。其中，所述金属钝化剂占所述高效复合剂的比例为0～1％，所述金属减活剂选自N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑，甲苯并三唑衍生物、含硫的金属化合物中的一种或几种。其中，所述粘度改进剂占所述高效复合剂的比例为0～8％，所述粘度改进剂选自聚甲基丙烯酸酯、乙烯丙烯共聚物中的一种或多种。而且，本发明提出一种润滑脂组合物的制备方法，包括：步骤1：将全部基础油重量的1/2～2/3和十二羟基硬脂酸加入制脂釜中，升温使十二羟基硬脂酸与基础油完全混合，温度达到100℃左右，过滤混合物，重新投入釜中，步骤2：当温度降至75～90℃时，加入已过滤好的1/2重量的氢氧化锂水溶液进行皂化反应60分钟，步骤3：继续升温至95～105℃，加入癸二酸，然后滴加剩余的氢氧化锂水溶液，步骤4：升温脱水，温度升高到140～160℃，加入全部基础油重量的1/5～1/6，步骤5：升温至205～225℃，炼制5-15分钟，随后加入剩余基础油作为急冷油，开始循环降温，步骤6：降温至140～160℃，以3500～4800rpm的高速分散剪切，步骤7：降温至90～110℃，加入全部添加剂，分散剪切在500～2000rpm下搅拌60-120分钟，出釜，步骤8：用均化器后处理，在压力为200～600bar下均化，得到润滑脂组合物；所述基础油及所述稠化剂构成所述基础脂，所述基础油总量占所述基础脂的70％～96％，所述稠化剂总量占所述基础脂总量的4％～30％，所述添加剂重量以基础脂重量为100％计，包含1％～10％的高效复合剂、0～6％的纳米添加剂，所述纳米添加剂为分散性较优的金属物或者金属氧化物，所述纳米添加剂选自纳米铜、纳米锌、纳米镍、纳米铝、纳米铋、纳米氧化亚铜、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆中的一种或多种。其中，所述稠化剂为聚脲、金属皂、复合金属皂、复合磺酸钙中的任何一种。其中，所述复合金属皂稠化剂为摩尔比为1:0.1～1:0.6的十二羟基硬脂酸与癸二酸，并与氢氧化锂制备成复合锂基润滑脂。其中，所述基础油为聚-α-烯烃油、醚类油、烷基萘油、酯类油及矿物油中的一种或多种混合物。其中，所述基础油为烷基萘油和聚-α-烯烃油的混合物，其配合比为10:90～90:10的重量比。其中，所述基础油为烷基萘油和聚-α-烯烃油的混合物，其配合比为20:80～80:20。其中，所述的基础油40℃粘度为50～150mm2/s。其中，所述高效复合剂为抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂、金属钝化剂与粘度改进剂的混合物。其中，所述的抗氧剂占所述高效复合剂的比例为0.2～3％，所述的抗氧剂选自叔丁基酚的衍生物、2,6-二叔丁基酚、液体高分子量酚、烷基化苯酚、辛基/戊基二苯胺、N-苯基-a-萘胺、烷基化萘胺、双十二烷基二苯胺中的一种或多种。其中，所述极压抗磨剂占所述高效复合剂的比例为1-5％，所述极压抗磨剂选自硫化异丁烯、二烷基二硫代氨基甲酸锌、硫磷酸含氮的衍生物、烷基噻二唑型、硫磷伯仲醇基锌盐、二丁基二硫代氨基甲酸钼、1,3,4-三唑取代物中的一种或多种。其中，所述防锈剂占所述高效复合剂的比例为0～2％，所述防锈剂选自中性二壬基萘磺酸钡、咪唑啉、烷基磷酸胺、石油磺酸钠中的一种或多种。其中，所述金属钝化剂占所述高效复合剂的比例为0～1％，所述金属减活剂选自N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑，甲苯并三唑衍生物、含硫的金属化合物中的一种或几种。其中，所述粘度改进剂占所述高效复合剂的比例为0～8％，所述粘度改进剂选自聚甲基丙烯酸酯、乙烯丙烯共聚物中的一种或多种。而且，本发明还提出了上述的润滑脂组合物在高速铁路牵引电机轴承中的应用。通过以下实例详细描述，以便更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及性能。实施例1将5.88kg的聚-α-烯烃油、烷基萘与酯类油的混合油(40℃的粘度为60.81mm2/s)、1.26kg的十二羟基硬脂酸加入釜中，搅拌均匀，加热升温至100℃左右，过滤后重新投入釜中。当温度降至80℃左右时，加1.22kg已过滤好的氢氧化锂水溶液，皂化60分钟，升温脱水至100℃左右，加入0.297kg的癸二酸，然后滴加剩余的氢氧化锂水溶液。升温脱水至145℃左右，加入1.26kg的烷基萘和聚-a-烯烃的混合油，最后升温至205℃左右，恒温15分钟，加入1.26kg烷基萘、聚-a-烯烃与酯类油的混合油开始循环降温，冷却到155℃开始4300rpm的高速分散剪切，冷却至110℃左右时，加入50g(0.5％)辛基/戊基二苯胺、50g(0.5％)液体高分子量酚、200g(2％)烷基噻二唑、75g(0.75％)烷基磷酸胺、10g(1％)纳米氧化铈后800rpm下分散搅拌100分钟，出釜，在400bar下均化得到润滑脂组合物。润滑脂的性能见表1。实施例2将7.256kg的聚-α-烯烃油、烷基萘与醚类油的混合油(40℃的粘度为88.74mm2/s)、1.498kg的十二羟基硬脂酸加入釜中，搅拌均匀，加热升温至100℃左右，过滤后重新投入釜中。当温度降至75℃左右时，加2.49kg已过滤好的氢氧化锂水溶液，皂化60分钟，升温脱水至97℃左右，加入0.406kg的癸二酸，然后滴加剩余的氢氧化锂水溶液。升温脱水至140℃左右，加入1.54kg的烷基萘和聚-a-烯烃的混合油，最后升温至215℃左右，恒温5分钟，加入1.28kg烷基萘、聚-a-烯烃和醚类油的混合油开始循环降温，冷却到155℃开始4600rpm的高速分散剪切，冷却至100℃左右时，加入72g(0.6％)双十二烷基二苯胺、72g(0.6％)高分子量酚、260g(3％)硫磷酸含氮的衍生物、75g(1％)中性二壬基萘磺酸钡、12g(0.1％)N,N-二烷基氨基亚甲基苯三唑、12g(1％)纳米氧化锌后1800rpm下分散搅拌60分钟，出釜，在600bar下均化得到润滑脂组合物。润滑脂的性能见表1。实施例3将6.048kg的聚-α-烯烃油、烷基萘与矿物油150BS的混合油(40℃的粘度为70.18mm2/s)、1.498kg的十二羟基硬脂酸加入釜中，搅拌均匀，加热升温至100℃左右，过滤后重新投入釜中。当温度降至85℃左右时，加1.81kg已过滤好的氢氧化锂水溶液，皂化60分钟，升温脱水至105℃左右，加入0.353kg的癸二酸，然后滴加剩余的氢氧化锂水溶液。升温脱水至150℃左右，加入2.52kg的烷基萘和聚-a-烯烃的混合油，最后升温至210℃左右，恒温10分钟，加入1.51kg烷基萘、聚-a-烯烃和矿物油150BS的混合油开始循环降温，冷却到155℃开始3800rpm的高速分散剪切，加入600g(5％)聚甲基丙烯酸酯，冷却至100℃左右时，加入120g(1％)N-苯基-a-萘胺、60g(0.5％)2,6-二叔丁基酚、240g(2％)二烷基二硫代氨基甲酸锌、60g(1％)1,3,4-三唑取代物、120g(1％)烷基磷酸胺、60g(0.5％)含硫的金属化合物后，1500rpm下分散搅拌80分钟，出釜，在600bar下均化得到润滑脂组合物。润滑脂的性能见表1。表1润滑脂的性能从表1可以看出，本发明的润滑脂与国外对比例1相比，具有优良的极压抗磨性能、优异的抗氧化性能、突出的剪切安定性、防腐蚀性及较宽的高低温性能、高温高速轴承的长寿命。本发明用烷基萘和聚-a-烯烃为主的混合物稠化复合锂基润滑脂，并添加由极压抗磨剂、抗氧剂、防锈剂、金属减活剂、粘度改进剂混合的高效复合剂和一种或几种金属纳米添加剂制备的润滑脂，且纳米添加剂无需通过其他助剂进行表面修饰，作为一个整体的技术方案，实现了较长的轴承寿命，达到250h以上。并且工艺简单。以上实施例在NTN高速铁路牵引电机轴承试验机上通过了急加速试验、温升特性试验和380km/h的耐久性试验，其中耐久试验运行超过160万公里，寿命远远超过了目前高铁在用脂(国外对比例1)。本发明得到的润滑脂具有优良的极压抗磨性能、优异的抗氧化性能、突出的剪切安定性及较宽的高低温性能，从而能够降低在高温高速高负荷下轴承的摩擦磨损、抑制轴承的温度上升；也适合低温、高速、高负荷下使用，解决轴承在低温下因启动扭矩太大而造成牵引电机损坏的问题，从而使牵引电机轴承的使用寿命延长。随着我国高速列车自主研发技术的逐步成熟，高速列车速度的逐步提高，迫切需要与之相匹配的牵引电机轴承润滑脂，本发明提供的长寿命润滑脂为我国高速铁路的安全高效运行提供理论指导，填补了我国高速铁路牵引电机轴承润滑脂的空白。本发明的润滑脂适用于高低温差大、耐雨、雾、冰、霜、尘及空气中的酸雨、硫化物、二氧化硫等化学物的腐蚀环境、耐水冲击环境、高转速、重载荷的高速铁路牵引电机。如200公里/小时、350公里/小时、380公里/小时的高速列车牵引电机。本发明的润滑脂产品解决了国内高速铁路牵引电机润滑脂的空白，与进口同类产品相比，具有较宽的使用温度、较好的极压抗磨性与剪切安定性、优异的氧化安定性、突出的抗水腐蚀性及较长的使用寿命。目前，国内进口的同类产品售价为10万元/吨左右，与此相比，本研究的产品具有更加优异的经济性和应用前景。本发明选择复合稠化剂稠化新型的基础油混合体系，添加多效复合剂和纳米添加剂，尤其是用烷基萘和聚-a-烯烃为主的混合物稠化复合锂基润滑脂，并添加由极压抗磨剂、抗氧剂、防锈剂、金属减活剂、粘度改进剂混合的高效复合剂和一种或几种金属纳米添加剂制备的润滑脂，且纳米添加剂无需通过其他助剂进行表面修饰，且纳米添加剂无需通过其他助剂进行表面修饰，通过特殊的生产工艺，所得到的润滑脂产品具有优异的高低温使用性能、抗水和硫化物的腐蚀性能、突出的氧化安定性、剪切安定性和极压抗磨性，可满足各种高速列车运行的苛刻环境。同时，本发明产品超过160万公里，是一种长寿命的牵引电机轴承润滑脂。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。