耐锈抗擦环保型螺纹密封脂及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于螺纹脂领域，涉及一种耐锈抗擦环保型螺纹密封脂及其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 石油密封脂是石油开采过程中专用管柱润滑和密封所使用的一种重要材料，由于 使用环境恶劣（如极寒、极热、湿或者干、脏污、高腐蚀环境）会造成上扣、卸扣粘塞油路、手 涂作业困难、螺纹腐蚀、环境污染等问题。国外螺纹密封脂的研发技术优于国内，在密封性、 摩擦和上紧程度方面具有统一标准，国外的螺纹脂占据了我国市场的大部分份额。
[0003] 目前普遍使用的API螺纹脂及API改进型螺纹脂在耐腐蚀耐摩擦性能上不能与国 外高端产品相较，而且需要添加铅粉、锌粉等重金属，对环境和人体有较大危害。国内需要 开发抗磨抗腐蚀性能更好、环境更友好的新型螺纹密封脂材料。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述产品的不足，本发明的目的在于提供了一种耐锈抗擦环保型螺纹密 封脂，对螺纹脂的各个组分进行了改变和调整，去除不稳定锌粉只留下铜粉保证了密封脂 在高温条件下的润滑性和防粘性，具有环境友好性。本发明的另一目的在于提供一种耐锈 抗擦环保型螺纹密封脂的制备工艺，该工艺先对新型密封材料进行预处理，去除杂质，提高 分散性，减少粉尘污染，该产品具有稳定性、耐磨耐腐蚀、绿色环保、制备工艺简单的特点。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供了一种耐锈抗擦环保型螺纹密 封脂组合物，包括按重量百分比的如下组分：
[0006] 37~46. 25%合成油型基脂；3~3. 75%防锈剂；10~20%铜粉；10~20%膨胀 石墨粉；5~7. 5%碳酸钙；15~22. 5%鳞片石墨粉。
[0007] 而且，所述的合成油型基脂包括12-羟基硬脂酸、癸二酸、硼酸、氢氧化锂、α -烯 烃油。
[0008] 而且，所述的防锈添加剂为石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡、N-油酰基肌胺酸十八胺 以及苯并三氮锉。
[0009] 还提供一种耐锈抗擦环保型螺纹密封脂组合物的制备工艺，该工艺包括以下步 骤：
[0010] (1)基础脂的制备：所述基础脂包括占自身重量的92. 5%的合成油型基脂和 7. 5%的防锈剂。合成油型基脂包括占基础脂重量4%的12-羟基硬脂酸、0.95%癸二酸、 0.15%硼酸、0.97%氢氧化锂、85% α-稀径油，采用一步加压皂化法制备。向皂化釜内加 入4% 12-羟基硬脂酸、0. 95%癸二酸、0. 15%硼酸、0. 97%氢氧化锂水溶液、85% α -烯烃 油，压力295KPa，皂化温度120~130°C，皂化时间2~2. 5小时，稠化成脂后再加入25%的 α -烯烃油继续反应，最高反应温度230~250°C。防锈剂包括占基础脂重量7%的石油磺 酸钡、5%二壬基萘磺酸钡、0. 7% N-油酰基肌胺酸十八胺以及0. 4%苯并三氮锉，在调和釜 循环冷却至120°C时，再经循环剪切和搅拌达完全均匀后经均化器进行均化处理、脱气得到 基础脂；
[0011] (2)密封材料的预处理：加入占密封脂组合物重量20~25%的基础脂，10~20% 膨胀石墨粉，在混合机内搅拌20~30分钟，磨匀过滤备用；
[0012] (3)密封脂成品制备：将上述密封材料泵入混合机，加入占密封脂组合物重量 15~22. 5%鳞片石墨粉，5~7. 5%轻质碳酸钙抗磨材料和20~25%的基础脂，最后加入 10~20%铜粉，搅拌40~60分钟，经研磨、泵送、过滤、检验、包装即得产品。
[0013] 此外三种优选方案如下：步骤（1)中皂化温度为120°C，皂化时间2小时，最高反 应温度230°C ;步骤（2)中加入占密封脂组合物重量20%的基础脂，10%膨胀石墨粉，搅拌 20分钟；步骤（3)中加入占密封脂组合物重量22. 5%鳞片石墨粉，7. 5%轻质碳酸钙抗磨材 料，20 %的基础脂，20 %铜粉，搅拌60分钟。
[0014] 步骤（1)中皂化温度为120°C，皂化时间2小时，最高反应温度230°C;步骤（2)中 加入占密封脂组合物重量25%的基础脂，20%膨胀石墨粉，搅拌30分钟；步骤（3)中加入 占密封脂组合物重量15%鳞片石墨粉，5%轻质碳酸钙抗磨材料，25%的基础脂，10%铜粉， 搅拌40分钟。
[0015] 步骤（1)中皂化温度为120°C，皂化时间2小时，最高反应温度230°C;步骤（2)中 加入占密封脂组合物重量22. 5%的基础脂，15%膨胀石墨粉，搅拌25分钟；步骤（3)中加 入占密封脂组合物重量19 %鳞片石墨粉，6%轻质碳酸钙抗磨材料，22. 5 %的基础脂，15 % 铜粉，搅拌50分钟。
[0016] 本发明的有益效果在于：该螺纹密封脂的组成比例不同于传统密封脂，具有更好 的抗擦性和抗腐蚀性，此外在保证螺纹脂性能的前提下去除其他重金属只加入铜粉，降低 了重金属对环境的风险，减少了对使用者的健康损害，具有环境友好性。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0018] 如附图所示：本发明包括制备基础脂、添加物、混合、过筛、研磨、泵送、检验、包装 等工序，以下结合技术方案叙述本发明的具体实施例。
[0019] 基础脂制备：向皂化釜内加入占基础脂重量的4%的12-羟基硬脂酸、0.95%癸二 酸、0.15%硼酸、0.97%氢氧化锂水溶液、85 % α -烯烃油，120 °C、295KPa的条件下反应2小 时，再加入25%的α-烯烃油继续反应，控制最高温度230°C ;再加入占基础脂重量的7% 的石油磺酸钡、5%二壬基萘磺酸钡、0. 7% N-油酰基肌胺酸十八胺以及0. 4%苯并三氮锉， 在调和釜循环冷却至120°C时，再经循环剪切和搅拌达完全均匀后经均化器进行均化处理、 脱气得到基础脂，备用。
[0020] 实施例1
[0021] 加入占密封脂组合物重量20%的基础脂，10%膨胀石墨粉，在混合机内搅拌20分 钟，胶体磨匀过滤；将密封材料泵入混合机，加入占密封脂组合物重量22. 5%鳞片石墨粉， 7. 5 %轻质碳酸钙抗磨材料和20 %基础脂，最后加入20 %铜粉，搅拌60分钟，经研磨、泵送、 过滤、检验、包装即得产品。
[0022] 实施例2
[0023] 加入占密封脂组合物重量25%的基础脂，20%膨胀石墨粉，在混合机内搅拌30分 钟，胶体磨匀过滤；泵入混合机，加入占密封脂组合物重量15%鳞片石墨粉，5%轻质碳酸 钙抗磨材料和25%的基础脂，最后加入10%铜粉，搅拌40分钟，经研磨、泵送、过滤、检验、 包装即得产品。
[0024] 实施例3
[0025] 加入占密封脂组合物重量22. 5%的基础脂，15%膨胀石墨粉，在混合机内搅拌25 分钟，胶体磨匀过滤；泵入混合机，加入占密封脂组合物重量19%鳞片石墨粉，6%轻质碳 酸钙抗磨材料和22. 5%的基础脂，最后加入15 %铜粉，搅拌50分钟，经研磨、泵送、过滤、检 验、包装即得产品。
[0026] 经检测，产品经国家石油管材质量监督检验中心检验，各项指标符合API RP5A3标 准要求且质量稳定，各项指标达到了国内外同类产品的领先水平。批次产品检测结果见下 表：
[0027]
【主权项】
1. 耐锈抗擦环保型螺纹密封脂，其特征在于，包括按重量百分比的如下组分：37~ 46. 25 %合成油型基脂，3~3. 75 %防锈剂，10~20 %铜粉，10~20 %膨胀石墨粉，5~ 7. 5%碳酸钙，15~22. 5%鳞片石墨粉。
2. 根据权利要求1所述的耐锈抗擦环保型螺纹密封脂，其特征在于，所述的合成油型 基脂包括12-羟基硬脂酸、癸二酸、硼酸、氢氧化锂、a -烯烃油。
3. 根据权利要求1所述的耐锈抗擦环保型螺纹密封脂，其特征在于，所述的防锈剂为 石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡、N-油酰基肌胺酸十八胺以及苯并三氮锉。
4. 根据权利要求1所述的耐锈抗擦环保型螺纹密封脂的制备工艺，该工艺包括以下步 骤： (1)基础脂的制备：所述基础脂包括占自身重量的92. 5 %的合成油型基脂和7. 5% 的防锈剂，合成油型基脂包括占基础脂重量的4% 12-羟基硬脂酸、0.95%癸二酸、0. 15% 硼酸、〇. 97%氢氧化锂、85% a -稀径油，采用一步加压皂化法制备，向皂化釜内加入4% 12-羟基硬脂酸、0. 95%癸二酸、0. 15%硼酸、0. 97%氢氧化锂水溶液、85% a -稀径油，压 力295KPa，皂化温度120~130°C，皂化时间2~2. 5小时，稠化成脂后再加入25%的a -烯 烃油继续反应，最高反应温度230~250°C，防锈剂包括占基础脂重量7 %的石油磺酸钡、 5%二壬基萘磺酸钡、0. 7% N-油酰基肌胺酸十八胺以及0. 4%苯并三氮锉，在调和釜循环 冷却至120°C时，再经循环剪切和搅拌达完全均匀后经均化器进行均化处理、脱气得到基础 脂； ⑵密封材料的预处理：加入占密封脂组合物重量20~25%的基础脂，10~20%膨胀 石墨粉，在混合机内搅拌20~30分钟，磨匀过滤备用； (3)密封脂成品制备：将上述密封材料泵入混合机，加入占密封脂组合物重量15~ 22. 5%鳞片石墨粉，5~7. 5%轻质碳酸钙抗磨材料和20~25%的基础脂，最后加入10~ 20%铜粉，搅拌40~60分钟，经研磨、泵送、过滤、检验、包装即得产品。
5. 根据权利要求4所述的耐锈抗擦环保型螺纹密封脂的制备工艺，其特征在于：步骤 (1)中皂化温度为120°C，皂化时间2小时，最高反应温度230°C ;步骤（2)中加入占密封脂 组合物重量20%的基础脂，10%膨胀石墨粉，搅拌20分钟；步骤（3)中加入占密封脂组合 物重量22. 5 %鳞片石墨粉，7. 5 %轻质碳酸钙抗磨材料，20 %的基础脂，20 %铜粉，搅拌60 分钟。
6. 根据权利要求4所述的耐锈抗擦环保型螺纹密封脂的制备工艺，其特征在于：步骤 (1)中皂化温度为120°C，皂化时间2小时，最高反应温度230°C ;步骤（2)中加入占密封脂 组合物重量25%的基础脂，20%膨胀石墨粉，搅拌30分钟；步骤（3)中加入占密封脂组合 物重量15%鳞片石墨粉，5%轻质碳酸钙抗磨材料，25%的基础脂，10%铜粉，搅拌40分钟。
7. 根据权利要求4所述的耐锈抗擦环保型螺纹密封脂的制备工艺，其特征在于：步骤 (1)中皂化温度为120°C，皂化时间2小时，最高反应温度230°C ;步骤（2)中加入占密封脂 组合物重量22. 5%的基础脂，15%膨胀石墨粉，搅拌25分钟；步骤（3)中加入占密封脂组 合物重量19%鳞片石墨粉，6%轻质碳酸钙抗磨材料，22. 5%的基础脂，15%铜粉，搅拌50 分钟。
【专利摘要】本发明涉及一种耐锈抗擦环保型螺纹密封脂，该密封脂的成分包括占组合物重量37～46.25％的合成油型基脂，3～3.75％防锈剂，10～20％铜粉，10～20％膨胀石墨粉；5～7.5％碳酸钙；15～22.5％鳞片石墨粉。本发明还涉及一种耐锈抗擦环保型螺纹密封脂的制备工艺，具体步骤分为基础脂的制备、密封材料的预处理、密封脂成品制备三步。该螺纹密封脂的组成比例不同于传统密封脂，通过加入轻质碳酸钙材料和石墨粉而具有更好的抗擦性和抗腐蚀性，此外在保证螺纹脂性能的前提下去除其他重金属只加入铜粉，降低了重金属对环境的风险，减少了对使用者的健康损害，具有环境友好性。
【IPC分类】C10N30-04, C10N30-06, C10M169-04, C10N30-12, C10N50-10
【公开号】CN104862042
【申请号】CN201510140048
【发明人】邱阳
【申请人】天津市大通油脂有限责任公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年3月27日