本发明涉及食品级润滑脂，更确切地说是应用于水利工程食品级钢丝绳表面润滑脂、其制备方法及应用。
背景技术：
水利工程一般拦江河或依江河而建，这一特点决定了其开发活动对于当地水环境的影响更为直接，施工期的影响尤为凸显出。目前水利工程中启闭机钢丝绳上使用润滑脂为工业级别，工业级润滑脂中含有重金属及致癌物质。钢丝绳上的润滑脂多采用人工涂抹方式进行加注，钢丝绳在工作过程中，绳体上附着的多余油脂会掉入水中，造成当地和下游水环境污染，给下游居民生活和工农业生产产生危害。
目前，我国对饮用水水源污染防治问题高度关注。《中华人民共和国水污染防治法》、《饮用水水源保护区污染防治管理规定》、《生活饮用水水质卫生规范》、《生活饮用水检验规范》等法律法规文件对饮用水水源保护区的管理及水中有害物质种类、限值等做出了明确规定。在水利工程中使用工业级润滑脂，将引发水体污染，不符合相关法规及国家可持续发展战略要求。
钢丝绳表面脂的作用一方面是减少钢丝绳在使用过程中股中钢丝间的摩擦及钢丝绳与绳轮槽的摩擦，以减小钢丝绳的磨损；另一方面是保护钢丝绳在运输、储存和使用过程中不受腐蚀。水利工程中启闭机钢丝绳暴露于户外，且长期与水接触，这就造成了钢丝绳工作过程中高湿、工作温度随季节变化明显、重负荷等工况特点。因此，水利工程启闭机钢丝绳上使用的润滑脂应具备良好的抗水性、防锈性、抗磨性、低温性，同时对水体无污染。
通过文献及专利查询，目前国内外还没有发现用于水利工程钢丝绳的食品级润滑脂的文献及专利报道。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，解决了常规润滑脂带来的水体污染问题或达到了抗水性、防锈性、抗磨性和高低温条件下都具有很好润滑作用的效果。
本发明具体技术方案如下：
水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：85-94％和稠化剂：6-15％；外加基础油和稠化剂总重量0.5-20％的防锈剂；
所述基础油包含食品级矿物油、合成油或两者的调和油，且所述的基础油100℃运动粘度为10-100mm2/s；所述稠化剂由c16-c20的长链脂肪酸、芳香酸和有机铝的化合物组成，其摩尔比为1：1-1.7：1-1.2。
进一步地，所述c16-c20的长链脂肪酸为硬脂酸、十二羟基硬脂酸或软脂酸；所述芳香酸为苯甲酸或烷基取代苯甲酸，所述有机铝为异丙醇铝或三异丙醇三氧铝。
进一步地，所述防锈剂为磺酸盐、咪唑啉或石油蜡。
其的制备方法，包括以下步骤：
1)将脂肪酸、芳香酸、有机铝按比例加入到基础油中，混合加热至60-100℃，进行复合反应，反应时间为1-2小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续升温至100-140℃，加入水恒温反应1-2小时；水的加入量和有机铝的重量比为：1-3：1；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至150-180℃，恒温反应0.5-1小时，继续升温至205-210℃，保温0.5-1小时；再降温至140℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入防锈剂搅拌均匀后，进行后处理得成品脂。
本发明食品级润滑脂，在水利行业启闭机钢丝绳防护领域的应用。
在下表1中，给出了目前市场上钢丝绳所用的工业润滑脂和根据本发明所述的食品级润滑脂的性能对比。
表1性能对比
本发明的有益效果是：
本发明属于食品级润滑脂，具有如下突出优点：满足饮用水行业卫生安全规范，不会造成饮用水水源污染；抗水性好，在水中不分解，油花少；防锈性好，能对钢丝绳表面进行有效防护；高低温性能好，工作温度范围为-40℃～180℃；抗磨性好，有效减少钢丝绳在使用过程中股中钢丝间的摩擦及钢丝绳与绳轮槽的摩擦，减小钢丝绳的磨损。因此，本发明的食品级润滑脂，符合饮用水行业安全卫生要求，在较高安全性高的前提下，能够满足水利工程钢丝绳的润滑性能的需求，实现了对水利工程钢丝绳的高效、安全的润滑作用。
具体实施方式
实例1：
一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：91％和稠化剂：9％；外加基础油和稠化剂总重量5％防锈剂；
所述基础油为食品级合成油，且其100℃运动粘度为10mm2/s；所述稠化剂由硬脂酸、苯甲酸、异丙醇铝组成，其摩尔比为1:1.2:1.3；所述有机铝为异丙醇铝；所述防锈剂为磺酸盐。
其制备方法，包括如下步骤：
1)将硬脂酸150克，苯甲酸77克加入到2000克食品级合成油(ν100＝10)中，加热至60℃，加入异丙醇铝140克，升至80℃，反应1小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续加热至100℃，加入35克自来水，恒温1小时；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至150℃恒温反应0.5小时，继续升温至205℃，保温0.5小时；再降温至140℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入磺酸盐类防锈剂143克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本实施例制得的润滑脂性能见表2。
实例2：
一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：88％和稠化剂：12％；外加基础油和稠化剂总重量0.5％防锈剂；
所述基础油为食品级合成油，且其100℃运动粘度为10mm2/s；所述稠化剂由十二羟基硬脂酸、苯甲酸、异丙醇铝组成，其摩尔比为1:1.2:1.3；所述有机铝为异丙醇铝；所述防锈剂为咪唑啉。
其制备方法，包括如下步骤：
1)将十二羟基硬脂酸150克，苯甲酸77克加入到1165克食品级合成油(ν100＝10)中，加热至60℃，加入异丙醇铝140克，升至80℃，反应1小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续升温至100℃，加入35克自来水，恒温1小时；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至180℃，恒温反应1小时，继续升温至210℃，保温1小时；再降温至100℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入咪唑啉类防锈剂9.5克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本实施例制得的润滑脂性能见表2。
实例3：
一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：94％和稠化剂：6％；外加基础油和稠化剂总重量5％防锈剂；
所述基础油为食品级矿物油，且所述的基础油100℃运动粘度为40mm2/s；所述稠化剂由硬脂酸、苯甲酸、异丙醇铝组成，其摩尔比为1:1.2:1.3；所述有机铝为异丙醇铝；所述防锈剂为磺酸盐。
其制备方法，包括如下步骤：
1)将硬脂酸150克，苯甲酸77克加入到3057克食品级矿物油(ν100＝40)中，加热至60℃，加入异丙醇铝140克，升至80℃，反应1小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续升温至100℃，加入35克自来水，恒温1小时；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至150℃，恒温反应0.8小时，然后继续升温至205℃，保温0.8小时；再降温至100℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入磺酸盐类防锈剂189克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本实施例制得的润滑脂性能见表2。
实例4：
一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：91％和稠化剂：9％；外加基础油和稠化剂总重量0.5％防锈剂；
所述基础油为食品级矿物油，其100℃运动粘度为10mm2/s；所述稠化剂由软脂酸、苯甲酸、异丙醇铝组成，其摩尔比为1:1.2:1.3；所述有机铝为异丙醇铝；所述防锈剂为咪唑啉。
其制备方法，包括如下步骤：
1)将软脂酸150克，苯甲酸77克加入到2000克食品级矿物油(ν100＝10)中，加热至60℃，加入异丙醇铝140克，升至80℃，反应1小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续升温至100℃，加入35克自来水，恒温1小时；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至150℃，恒温反应0.9小时，继续升温至206℃，保温0.6小时；再将温度降至100℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入咪唑啉类防锈剂14克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本实施例制得的润滑脂性能见表2。
实例5：
一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：84％和稠化剂：16％；外加基础油和稠化剂总重量5％的防锈剂；
所述基础油为食品级合成油，其100℃运动粘度为10mm2/s和40mm2/s；所述稠化剂由硬脂酸：苯甲酸：三异丙醇三氧铝组成，其摩尔比为1:1:1.1；所述有机铝为异丙醇铝或三异丙醇三氧铝；所述防锈剂为磺酸盐。
其制备方法，包括如下步骤：
1)将硬脂酸298克，苯甲酸128克加入到450克食品级合成油(ν100＝10)与1700克食品级合成油(ν100＝40)的调和油中，加热至60℃，加入三异丙醇三氧铝234克，升至80℃，反应1小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续升温至100℃，加入35克自来水，恒温1小时；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至150℃，保温反应0.5小时，然后继续升温至210℃，保温0.5小时；快速倒釜降温，将温度降至100℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入磺酸盐类防锈剂130克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本实施例制得的润滑脂性能见表2。
实例6：
一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：84％和稠化剂：16％；外加基础油和稠化剂总重量0.5％防锈剂；
所述基础油为食品级合成油，且其100℃运动粘度为10mm2/s和40mm2/s；所述稠化剂由硬脂酸：苯甲酸：三异丙醇三氧铝组成，其摩尔比为1:1:1.1；所述有机铝为三异丙醇三氧铝；所述防锈剂为咪唑啉。
其制备方法，包括如下步骤：
1)将硬脂酸298克，苯甲酸128克加入到450克食品级合成油(ν100＝10)与1700克食品级合成油(ν100＝40)的调和油中，加热至60℃，加入三异丙醇三氧铝234克，升至80℃，反应1小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续升温至100℃，加入35克自来水，恒温1小时；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至150℃，保温反应0.5小时，然后继续升温至210℃，保温0.5小时；快速倒釜降温，将温度降至100℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入咪唑啉类防锈剂13克，搅匀后进行后处理得成品脂；
本实施例制得的润滑脂性能见表2。
实例7：
一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：84％和稠化剂：16％；外加基础油和稠化剂总重量10％防锈剂；
所述基础油为食品级合成油，且其100℃运动粘度为10mm2/s和40mm2/s；所述稠化剂由硬脂酸：苯甲酸：三异丙醇三氧铝组成，其摩尔比为1:1:1.1；所述有机铝为异丙醇铝或三异丙醇三氧铝；所述防锈剂为微晶蜡。
其制备方法，包括如下步骤：
1)将硬脂酸298克，苯甲酸128克加入到450克食品级合成油(ν100＝10)与1700克食品级合成油(ν100＝40)的调和油中，加热至60℃，加入三异丙醇三氧铝234克，升至80℃，反应1小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续升温至100℃，加入35克自来水，恒温1小时；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至150℃，保温反应0.5小时，然后继续升温至210℃，保温0.5小时；快速倒釜降温，将温度降至100℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入防锈剂微晶蜡258克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本实施例制得的润滑脂性能见表2。
实例8：
一种水利工程钢丝绳的食品级润滑脂，由以下百分含量的原料组成：基础油：84％和稠化剂：16％；外加基础油和稠化剂总重量20％的防锈剂；
所述基础油为食品级合成油，且其100℃运动粘度为10mm2/s和40mm2/s；所述稠化剂由硬脂酸：对甲基苯甲酸：三异丙醇三氧铝组成，其摩尔比为1：1.7：1.2；所述有机铝为异丙醇铝或三异丙醇三氧铝；所述防锈剂为微晶蜡。
其制备方法，包括如下步骤：
1)将硬脂酸298克，对甲基苯甲酸128克加入到450克食品级合成油(ν100＝10)与1700克食品级合成油(ν100＝40)的调和油中，加热至60℃，加入三异丙醇三氧铝234克，升至80℃，反应1小时；
2)将步骤1)复合反应后的物料继续升温至100℃，加入35克自来水，恒温1小时，继续将物料升温至150℃，保温30分钟；
3)将步骤2)的复合的物料继续升温至180℃恒温反应0.7小时，继续升温至210℃，保温1小时；快速倒釜降温，将温度降至100℃以下；
4)向步骤3)所得的物料中加入微晶蜡515克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本实施例制得的润滑脂性能见表2。
表2润滑脂的性能对比
采用本实施例1、2、3、4、5、6、7和8的润滑脂与现有的工业润滑脂的性能比较看出：
(1)八个样品长期浸泡于水中，不乳化，几乎没有油层析出，明显优于工业润滑脂，这与本发明的润滑脂具有良好的抗水性具有一致性。
(2)八个样品防锈性能良好，能适应钢丝绳潮湿的工作环境，对钢丝绳表面进行有效防护。
(3)八个样品均具有非常优异的高低温性能，可以满足全国各地不同气候条件下钢丝绳的润滑。
(4)八个样品中通过生活饮用水卫生规范和急性毒性试验，区别于工业润滑脂，在应用过程中不会对水体造成污染。
本发明提出的水利工程食品级钢丝绳表面润滑脂的制备及应用，通过实施例子进行了详细阐述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的组分和方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。