一种多功能工业齿轮润滑油组合物的制作方法

文档序号:13682401

本发明涉及一种润滑油组合物,尤其涉及一种不同环境条件下使用的工业齿轮装置(齿轮箱、减速箱以及其他齿轮传递系统)润滑油组合物。

技术背景

各种机械传动机构中的齿轮,种类繁杂,用途各异。根据其轴线相互位置关系的不同,可分为平行轴传动、相交轴传动和交错轴传动。每类传动中按齿轮和齿的形状不同又有不同的传动方式,如平行轴传动的直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿圆柱齿轮;相交轴传动的有直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮、螺旋锥齿轮;交错轴传动的有双曲线齿轮、蜗轮蜗杆、螺旋传动。工业齿轮油是工业齿轮传动装置所需要的专用润滑油,主要包括开式齿轮油,闭式齿轮油和蜗轮蜗杆油。工业齿轮的润滑特点总体来说,多处于混合润滑的状态,既有流体动力润滑,又有弹性流体润滑,还有边界润滑。工业齿轮油既要有合适的粘度,以保证较轻负荷瞬间形成流体动力膜和弹性流体动力膜,又要求有合适的添加剂组分以保证在较高负荷瞬间(期间)形成边界润滑膜。一般来说,齿轮传动效率高,与轴承相比,齿轮的当量曲线半径小,其表面在相对运动中不易形成油契。当齿轮进入边界润滑状态时,齿轮油中的活性元素可与金属发生反应,并均匀分散形成边界润滑膜,从而减少齿面的磨损;齿轮传动齿与齿间是线接触,因此,接触面积小,单位接触应力大,齿轮在啮合过程中,同时存在滑动和滚动两种运动形式,而且滑动速度大小和方向以作用线为界急剧变化。由于摩擦产生大量的热,齿轮油需要将热量带走,以防止齿面温度升高;齿轮的润滑是间断性的,两齿轮每次啮合时都需要重新建立油膜,油膜的覆盖不但可以减少磨损,还可以隔绝空气和水,防止齿面的腐蚀和生锈;由于加工精度限制,齿面光洁度较差,在高负荷下油膜易破裂,发生齿面啮合或磨损,因此齿轮油应起到冲洗齿面上的磨粒或杂质的作用,从而减轻齿轮的振动,降低噪声,是齿轮传动装置平稳运行;齿轮传动不仅有线接触,还有滑动接触,特别是双曲线齿轮,轮齿间有较高的相对滑动速度。这在高速大负荷条件下,会使油膜变薄甚至局部破裂,导致摩擦与磨损加剧,甚至引起擦伤和咬合。

鉴于齿轮结构不同,工况各异,因此不同设备往往选用专门针对该设备在特定工况条件下的合适的油品来进行齿轮润滑,而很难用通用的油品来满足不同结构、不同设备、不同工况下的齿轮润滑。本发明所述的多功能齿轮油组合物,可满足不同形式(开式、闭式)、不同负荷(轻、中、重负荷),不同设备(齿轮箱、减速箱以及其他齿轮传递系统)以及不同环境条件(室内及各种恶劣室外环境下温度变化很大等特殊条件)下设备的润滑需求。本发明的组合物除基础油外,还采用特定的多功能润滑剂、多种无灰抗氧剂优化组合、极压抗磨剂组合,并复配适合的清净分散剂,充分发挥添加剂之间的协同效应。该润滑油组合物具有良好的流动性、极压抗磨性、抗氧化安定性,一定的防腐防锈性能、抗乳化性、耐水性,从而满足齿轮箱及减速箱在各种特殊环境条件下使用的润滑需求。



技术实现要素:

本发明的目的提供一种齿轮机润滑油组合物,该组合物具有良好的流动性、极压抗磨、抗氧防锈等性能,可满足长时间在不同环境条件下使用的齿轮机润滑需要。本发明提供的齿轮润滑油组合物,包括以下组分:

A:极压抗磨剂组分:磷酸三甲酚酯、烷基化硫代磷酸酯、烷基化磷酸酯铵盐、烷基化硫代磷酸甲基丙烯酸衍生物或者其混合物;

B:苯胺型抗氧剂、二硫代氨基甲酸酯、酚型抗氧剂或者其混合物;

C:烷基水杨酸盐、烷基苯磺酸盐、硫化烷基酚盐等碱土金属清净剂中的一种或其混合物;

D:一种或多种金属减活剂:包括噻二唑衍生物、苯基α萘胺、苯并三氮唑及其衍生物;

E:二烷基二硫代氨基甲酸酯抗氧抗磨多功能添加剂;

F:基础油为矿物类基础油、合成型基础油或其混合物;

在本发明的润滑油组合物中,还需要其它添加剂,如聚a-烯烃或聚甲基丙烯酸酯降凝剂、乙丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯粘度指数改进剂、抗泡剂、破乳化剂等以改善基础油的粘温性能、乳化性能及抗泡沫性能。

极压抗磨剂组分占润滑油组合物的35-60%,主要包括以下组分:

烷基化磷酸酯胺盐具有如下所示结构:

其中的烷基链R1为C1-C12烷基,优选C4-C9烷基,最好是叔丁基和/或异辛基;烷基链R2为C4-C20烷基,优选C12-C18烷基。烷基化磷酸酯胺盐占极压抗磨剂总质量的5%-20%,优选为8%-15%。烷基化磷酸酯胺盐可选用T308等。

磷酸三甲酚酯具有如下结构:

磷酸三甲酚酯占极压抗磨剂总质量的30%-70%,优选为40%-60%。磷酸三甲酚酯可选用T306。

烷基化硫代磷酸酯具有如下结构:

式中三个烷基可以具有相同的烷基链结构,也可以是不同的烷基链,烷基链为C1-C12烷基,优选C4-C9烷基,最好是叔丁基和/或异辛基,占极压抗磨剂总质量的20%-50%,优选为20%-40%。

烷基化硫代磷酸甲基丙烯酸衍生物结构如下:

烷基链为C1-C12烷基,优选C4-C9烷基,最好是叔丁基和/或异辛基,占极压抗磨剂总质量的5%-30%,优选为5%-15%。可选用IR353,T3494等。

抗氧剂组分占润滑油组合物的25-50%,至少包括以下组分:

烷基化二苯胺:

其中的烷基链为C1-C12烷基,优选C4-C9烷基,所在的位置处于氨基的对位或者邻位,最好是叔丁基和/或异辛基。烷基化二苯胺占抗氧剂总质量的20%-50%,优选为20%-40%。烷基化二苯胺可选用L-57,N750,二壬基二苯胺,DNA等。

酚型抗氧剂:

其中的烷基链为C1-C12烷基,优选C1-C9烷基,最好为甲基和/或叔丁基,占抗氧剂总质量的30%-65%,优选为30%-50%。可选用T501,T502,L135,N531,国内同类剂JR5135等。二硫代氨基甲酸酯:

其中的烷基链为C1-C12烷基,优选C1-C9烷基,最好为甲基和/或叔丁基,占抗氧剂总质量的20%-55%,优选为25%-45%。可选用T323,V7723等。

金属清净剂选用硫化烷基酚碱土金属盐、烷基水杨酸盐、磺酸盐中的一种或其混合物,优选的是低碱值的磺酸盐及其混合物。该组分占润滑油组合物总质量的1%-6%、最好2%-5%。

金属减活剂选用噻二唑衍生物、苯基α萘胺、苯并三氮唑及其衍生物中的一种或多种复配使用,占润滑油组合物总质量的1%-15%,优选5-12%,可选用商品化的T531、T551、T561等。

以本润滑油组合物中1-5%不同剂量的复合添加剂,必要时补加一定量的硫系或磷系极压抗磨剂,再复配以适当的粘指剂、降凝剂、抗泡剂等,选用适宜的基础油,可分别调制中负荷或重负荷工业齿轮油、减速机齿轮油、油膜轴承油等工业油品。

润滑油基础油可以选自矿物油和合成润滑油或它们的混合物。所述矿物油在粘度上可以从轻馏分矿物油到重馏分矿物油,包括液体加氢精制、溶剂处理过的直链烷烃、环烷烃及其他混合型矿物润滑油。合成润滑油包括聚合烃油、烷基苯及其衍生物、酯类油等。

降凝剂或称作润滑油低温流动改进剂,可以降低产品的低温流动性能。典型添加剂是烷基为C8至C18的二烷基富马酸酯/乙酸乙烯酯共聚物、聚烷基甲基丙烯酸酯、聚a-烯烃等,常见的商品牌号有T803等。

适合的粘度指数改进剂是聚异丁烯、乙烯与丙烯和高级a-烯烃的共聚物、聚甲基丙烯酸酯/盐、聚烷基甲基丙烯酸酯、和异戊二烯/丁二烯的部分氢化的共聚物等。它们可以构成润滑油组分总质量的0.1%-20%。

抗泡剂可选用聚硅氧烷型,如硅油或聚二甲基硅氧烷等。

破乳化剂选用环氧烷烃聚合物或聚醚类化合物,如LZ5712,T1001,DL32,LZ5957等。

本发明的润滑油组合物可采用以下方法制备:将各添加剂(包括抗氧剂组分、极压抗磨剂组分中的一种或多种)分别加入到基础油中、或将添加剂混合制成浓缩物(即复合添加剂)再加入到基础油中加热混合,混合温度在40℃-80℃之间,混合时间在1-6小时之间。本发明选用多种具有协同作用的无灰抗氧剂优化组合,极压抗磨添组合,并复配合适的清净剂和其它功能添加剂,产生了显著的极压抗磨、抗氧效果,能够满足工业开式齿轮、工业闭式齿轮、减速机齿轮、轴承、蜗轮蜗杆以及液压系统的抗氧、抗磨及其他润滑性能要求。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步说明,而不是对本发明进行限制,本发明的精神和保护范围列于权利要求书中。

实施例1

复合添加剂的制备:

在调和反应釜中依次加入0.5份T321极压抗磨剂,2.427份低碱值磺酸钙,24.272份T306,15.048份T501抗氧剂,2.427份T551,7.282份T531,14.563份烷基化硫代磷酸酯,12.136份V7723,12.137份N750,4.854份T3494和T308,开启搅拌,缓慢升温至70±5℃,搅拌4-6小时,保证分散均匀。

100号中负荷工业齿轮油的制备:

在调和反应釜中依次加入HVI500基础油97.6份,开启搅拌,缓慢升温至70±5℃,然后加入T901抗泡剂20PPM,并维持搅拌1小时,再依次加入LZ5957抗泡剂50PPM、T803B降凝剂0.3份,并维持搅拌1小时,然后依次加入0.5份T321极压抗磨剂,1.6份上述复合添加剂,维持反应温度70±5℃,搅拌4-6小时,保证油品分散均匀。

所得100号中负荷工业齿轮油,运动粘度(40℃),101.9mm2/s,铜片腐蚀1b级,腐蚀性合格,卡咬负荷PB 114公斤,氧化安定性(旋转氧弹)568分钟,产品具有良好的极压抗磨性和氧化安定性。

实施例2

复合添加剂的制备:

在调和反应釜中依次加入0.5份T321极压抗磨剂,2.427份低碱值磺酸钙,24.272份T306,15.048份T501抗氧剂,2.427份T551,7.282份T531,14.563份烷基化硫代磷酸酯,12.136份V7723,12.137份N750,4.854份T3494和T308,开启搅拌,缓慢升温至70±5℃,搅拌4-6小时,润滑油组合物分散均匀。

680号重负荷工业齿轮油制备:

在调和反应釜中依次加入HVIH150BSM基础油25.6份,HVIS150BS基础油65.8份,开启搅拌,缓慢升温至70±5℃,然后加入T901抗泡剂20-100PPM,并维持搅拌1小时,再依次加入LZ5957抗泡剂50-100PPM、T803B降凝剂0.2份、JR6150粘指剂6份,并维持搅拌1小时,然后依次加入0.5份T321极压抗磨剂,2.0份上述复合添加剂,维持反应温度70±5℃,搅拌4-6小时,保证油品分散均匀。

所得680号重负荷工业齿轮油,运动粘度(40℃),695.9mm2/s,倾点-12℃,铜片腐蚀1b级,腐蚀性合格,梯姆肯试验(OK值/N)285,承载能力(齿轮机试验/失效级)大于12,烧结负荷PD 3089N,磨斑直径(60min,196N)0.3mm,产品具有良好的极压抗磨性和氧化安定性。

实施例3

复合添加剂的制备:

在调和反应釜中依次加入0.5份T321极压抗磨剂,2.427份低碱值磺酸钙,24.272份T306,15.048份T501抗氧剂,2.427份T551,7.282份T531,14.563份烷基化硫代磷酸酯,12.136份T323,12.137份N750,4.854份T3494和T308,开启搅拌,缓慢升温至70±5℃,搅拌4-6小时,保证分散均匀。

150号抽油机减速箱专用油制备:

在调和反应釜中依次加入HVIH500基础油62.09份,HVIH250基础油26.61份,开启搅拌,缓慢升温至70±5℃,然后加入T901抗泡剂20-100PPM,并维持搅拌1小时,再依次加入LZ5957抗泡剂50-100PPM、T803B降凝剂0.3份、JR6150粘指剂1.5份、T6240粘指剂1.5份,并维持搅拌1小时,然后依次加入0.5份T309极压抗磨剂,1.5份上述复合添加剂,维持反应温度70±5℃,搅拌4-6小时,保证油品分散均匀。

所得150号抽油机减速箱专用油,运动粘度(40℃),139.8mm2/s,倾点-25℃,铜片腐蚀1b级,腐蚀性合格,卡咬负荷PB 1117N,烧结负荷PD 1960N,磨斑直径(1800r/min,196N,60min,)0.36mm,氧化诱导期(旋转氧弹)560分钟,产品具有良好的极压抗磨性和氧化安定性。

实施例4

复合添加剂的制备:

在调和反应釜中依次加入0.5份T321极压抗磨剂,2.427份低碱值磺酸钙,24.272份T306,15.048份T501抗氧剂,2.427份T551,7.282份T531,14.563份烷基化硫代磷酸酯,12.136份V7723,12.137份N750,4.854份T3494和T308,开启搅拌,缓慢升温至70±5℃,搅拌4-6小时,保证分散均匀。

220抗磨性油膜轴承油制备:

在调和反应釜中依次加入HVIH12 44.3份、HVIS150BS 54.4份,开启搅拌,缓慢升温至70±5℃,然后加入T901抗泡剂20-100PPM,T803B降凝剂0.3份,并维持搅拌1小时,然后加入1.0份上述复合添加剂,维持反应温度70±5℃,搅拌4-6小时,保证油品分散均匀。

所得220抗磨性油膜轴承油,运动粘度(40℃),221mm2/s,倾点-28℃,铜片腐蚀1b级,腐蚀性合格,烧结负荷PD 1560N,磨斑直径(196N,60min,)0.31mm,氧化诱导期(旋转氧弹)大于500分钟,产品具有良好的极压抗磨性和氧化安定性。

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