本发明属于润滑脂技术领域，特别是涉及一种涡轮蜗杆润滑脂组合物及制备方法。
背景技术：
常见的涡轮蜗杆传动是由钢制的涡轮和铜制的蜗杆相啮合来传递运动和动力的。常见的涡轮蜗杆传动是钢质蜗杆和铜制蜗轮相啮合来传递运动和动力的。它除具有体积小、速比大、运转平稳、噪音低和承载能力高的优点外，不易润滑是这种传动形势的主要缺陷。蜗杆与蜗轮齿面间的相对滑动速度大，但用于形成润滑油楔的特定方向的速度分量偏小。造成润滑脂不易进入齿间啮合区，从而造成摩擦损失。因此，涡轮蜗杆传动相对于其它齿轮传动形式来讲效率偏低，温度偏高。当承受重载或冲击载荷时，铜质蜗轮还会发生胶合失效。在工业应用中，为了弥补改传动形式的固有缺陷，就需要选用品质优良的专用润滑脂，即涡轮蜗杆脂。它能在一定程度上提高涡轮传动的效率，降低温升，并有效抑制胶合的发生。
蜗杆传动由于齿面间的滑动较大且齿的接触时间比齿轮传动相对较长，摩擦磨损情况突出。因此，不宜采用一般齿轮油来润滑。一般要求基础油的粘度较大，并有较高的粘度指数，油性要好，且含有某些特殊添加剂，总的要求有一下几点：
(1)润滑脂要有良好的减摩特性，摩擦系数要小。
(2)在较高温度时要有好的抗氧化老化性能，润滑脂的安定性要好。
(3)添加剂要适合钢-铜摩擦副的特殊要求。
既要有好的抗极压性能和减摩、抗磨性能，还要对铜不起腐蚀作用。适用于钢对钢齿轮副的润滑脂对钢制齿面的点蚀和瞬时高温胶合有抑制作用，但对蜗杆副未必有针对性。因钢与铜的接触和胶合机理与之不尽相同，且常用的硫磷、氯型添加剂对青铜且有很强的腐蚀性，易促使蜗轮齿面产生腐蚀、微孔和白斑、绿斑，反而使磨损增加。因此，蜗轮脂在配制时对基础油和添加剂的复合、选配就较复杂些。
(4)涡轮蜗杆脂要有较好的低温性能，亦即基础油的倾点要低。这一点对于蜗杆传动常用高粘度的润滑脂来说尤其重要，因为当环境温度低于零度以下时，蜗杆传动起动过程中由于油的凝固将造成啮合区缺油现象，产生严重事故。
本发明提供一种用于涡轮蜗杆的润滑脂组合物及制备方法，用于涡轮蜗杆的润滑脂的基础组分比例为：基础油85～90％；稠化剂9～10％；以基础组分的量为抗氧剂0.5～1％；防锈剂0.05％；结构改善剂0.5～2％，增粘剂0.5～1％。本发明配方科学合理，制备工艺简单，提供的润滑脂不仅具有优良的抗水性、抗氧化性好，还具有机械安定性好、抗极压性好、高低温性能和防腐效果极佳等优点，可较好的满足涡轮蜗杆的润滑使用要求，该润滑脂的使用温度范围为-30～150℃。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述涡轮蜗杆润滑脂出现使用性能差导致润滑不良等问题，提出一种用于涡轮蜗杆的润滑脂组合物及其制备方法，该润滑脂具有突出的抗水性、抗氧化性好、机械安定性好、抗极压性好、高低温性能和防腐防护效果极佳的优点。
在保证其通用性能前提下，通过合理控制润滑脂的配方组成和制备工艺获得一种性能优良的润滑脂。
本发明的技术如下：
一种涡轮蜗杆润滑脂组合物，其特征在于按组合物的总重量百分数计，包括以下组分：
基础油 85～90％；
稠化剂 10～15％；
按上述两组份总量，加入以下添加剂质量百分比：
其中，稠化剂为脂肪酸与碱的水溶液反应生成，其中脂肪酸为12-羟基硬脂酸和癸二酸的混合物，碱为氢氧化锂和与氢氧化钙的混合物。
基础油是合成油的混合物，具体为美孚PAO100：美孚PAO40＝4:1。基础油100℃粘度范围在10～30mm2/s。优选100℃黏度为10～20mm2/s。基础油的凝点不大于-30℃.
抗氧剂为酚类抗氧剂，抗氧剂为液体高相对分子质量酚。优选抗氧剂为液体高相对分子质量酚(Ciba，L135)；
防锈剂为苯并三氮唑。
极压抗磨剂为二丁基二硫代氨基甲酸钼或1,3,4-三唑取代物。
增粘剂选用乙丙共聚物。
本发明所使用的润滑脂制备方法和步骤如下：
将60％的基础油加入反应釜中，投入12-羟基硬脂酸和癸二酸，加热使其完全融化，再在釜内加入20％的基础油使温度降至80～85℃，加入30％的氢氧化锂和氢氧化钙的水溶液，加热到85～92℃开始皂化；皂化结束升温，物料温度升至100～110℃，滴加剩余氢氧化锂的水溶液，滴加结束后开始升温排水，排水结束后物料温度升至最高温度190～200℃，恒温5～8分钟。加入剩余的20％基础油，使釜内温度降到160～170℃，加入抗氧剂，搅拌均匀。继续降温，降到80℃以下加入防锈剂、极压抗磨剂和增粘剂，继续搅拌。待稠度合适，经研磨和脱气等后处理工序得到成品润滑脂。
本发明的润滑脂具有下述优点：独特的混合稠化剂类型，使得该润滑脂的抗水性能和剪切性能突出；适宜的基础油种类与配比，赋予润滑脂优良的低温和粘温性能，能够很好的满足涡轮蜗杆附件本身-30～70℃的宽温使用要求；合理的配方和适宜的工艺条件获得了均匀的皂纤维结构，有效的提高了润滑脂的胶体稳定性，制备的润滑脂不仅具有突出的抗水性、抗氧化性，还具有分油率低、蒸发损失小、剪切稳定性高、高低温性能和防腐防护效果好等特点，可较好的满足涡轮蜗杆的使用要求，该润滑脂的使用温度范围为-30～150℃。
根据本发明所述的实例性实施方案涡轮蜗杆润滑脂与市售润滑脂的典型数据见下表：
具体实施方式
实施例1：各组分按组合物的总重量计，包括：
PAO 100：PAO 40＝4:1 85％；
12-羟：癸二酸＝5:1 15％；
按上述两组份总量，加入以下添加剂质量百分比：
将125g 12-羟基硬脂酸、25g癸二酸和510基础油(凝点为-30℃，100℃黏度为20mm2/s)投入到反应釜中，加热到至完全熔化，再加入170g基础油使釜内温度降至85～92℃，加入7.66g单水氢氧化锂和3.83g氢氧化钙配置的水溶液进行皂化，皂化结束后升温，升温至100～110℃，滴加剩余的15.32g氢氧化锂(1：5水)溶液，滴加结束后开始升温排水，排水结束后升温至195～200℃后，自然降温，温度到180℃左右时加入170g基础油待温度降至160～170℃时，加入抗氧剂10g，温度继续下降至80℃一下时加入极压抗磨剂20g，防锈剂0.5g，增粘剂10g。经研磨、脱气等后处理工艺得到涡轮蜗杆润滑脂。本发明配方工艺制得的润滑脂性能列于下表：
由上表可知，本发明的润滑脂具有较好的剪切安定性、抗水性、胶体安定性、抗氧化安定性、防锈防腐蚀性以及蒸发损失小等性能特点。
实施例2：各组分按组合物的总重量计，包括：
PAO 100：PAO 40＝4:1 86％；
12-羟：癸二酸＝5:1 14％；
按上述两组份总量，加入以下添加剂质量百分比：
将117g 12-羟基硬脂酸、23g癸二酸和520基础油(凝点为-30℃，100℃黏度为20mm2/s)投入到反应釜中，加热到至完全熔化，再加入170g基础油使釜内温度降至85～92℃，加入7.15g单水氢氧化锂和3.57g氢氧化钙配置的水溶液进行皂化，皂化结束后升温，升温至100～110℃，滴加剩余的14.30g氢氧化锂(1：5水)溶液，滴加结束后开始升温排水，排水结束后升温至195～200℃后，自然降温，温度到180℃左右时加入170g基础油待温度降至160～170℃时，加入抗氧剂10g，温度继续下降至80℃一下时加入极压抗磨剂20g，防锈剂0.5g，增粘剂10g。经研磨、脱气等后处理工艺得到涡轮蜗杆润滑脂。本发明配方工艺制得的润滑脂性能列于下表：
由上表可知，本发明的润滑脂具有较好的剪切安定性、抗氧化安定性、抗水性、防锈防腐蚀性以及蒸发损失小等性能。
实施例3：各组分按组合物的总重量计，包括：
PAO 100：PAO 40＝4:1 87％；
12-羟：癸二酸＝5:1 13％；
按上述两组份总量，加入以下添加剂质量百分比：
将108g 12-羟基硬脂酸、22g癸二酸和520基础油(凝点为-30℃，100℃黏度为20mm2/s)投入到反应釜中，加热到至完全熔化，再加入180g基础油使釜内温度降至85～92℃，加入6.64g单水氢氧化锂和3.32g氢氧化钙配置的水溶液进行皂化，皂化结束后升温，升温至100～110℃，滴加剩余的13.27g氢氧化锂(1：5水)溶液，滴加结束后开始升温排水，排水结束后升温至195～200℃后，自然降温，温度到180℃左右时加入170g基础油待温度降至160～170℃时，加入抗氧剂10g，温度继续下降至80℃一下时加入极压抗磨剂10g，防锈剂0.5g，增粘剂10g。经研磨、脱气等后处理工艺得到涡轮蜗杆润滑脂。本发明配方工艺制得的润滑脂性能列于下表：
由上表可知，本发明的润滑脂具有突出的抗氧化安定性和剪切安定性，较好的耐低温性、抗水性、胶体安定性、抗氧化安定性和蒸发损失小等性能特点。
实施例4:各组分按组合物的总重量计，包括：
PAO 100：PAO 40＝4:1 88％；
12-羟：癸二酸＝5:1 12％；
按上述两组份总量，加入以下添加剂质量百分比：
将100g 12-羟基硬脂酸、20g癸二酸和530基础油(凝点为-30℃，100℃黏度为20mm2/s)投入到反应釜中，加热到至完全熔化，再加入180g基础油使釜内温度降至85～92℃，加入6.13g单水氢氧化锂和3.06g氢氧化钙配置的水溶液进行皂化，皂化结束后升温，升温至100～110℃，滴加剩余的12.25g氢氧化锂(1：5水)溶液，滴加结束后开始升温排水，排水结束后升温至195～200℃后，自然降温，温度到180℃左右时加入170g基础油待温度降至160～170℃时，加入抗氧剂10g，温度继续下降至80℃一下时加入极压抗磨剂10g，防锈剂0.5g，增粘剂10g。经研磨、脱气等后处理工艺得到涡轮蜗杆润滑脂。本发明配方工艺制得的润滑脂性能列于下表：
由上表可知，本发明的润滑脂具有蒸发损失小，剪切安定性、抗水性、胶体安定性、抗氧化安定性均较好等性能特点。
实施例5：各组分按组合物的总重量计，包括：
PAO 100：PAO 40＝4:1 90％；
12-羟：癸二酸＝5:1 10％；
按上述两组份总量，加入以下添加剂质量百分比：
将83g 12-羟基硬脂酸、17g癸二酸和540基础油(凝点为-30℃，100℃黏度为20mm2/s)投入到反应釜中，加热到至完全熔化，再加入180g基础油使釜内温度降至85～92℃，加入5.11g单水氢氧化锂和2.55g氢氧化钙配置的水溶液进行皂化，皂化结束后升温，升温至100～110℃，滴加剩余的10.21g氢氧化锂(1：5水)溶液，滴加结束后开始升温排水，排水结束后升温至195～200℃后，自然降温，温度到180℃左右时加入180g基础油待温度降至160～170℃时，加入抗氧剂5g，温度继续下降至80℃一下时加入极压抗磨剂5g，防锈剂0.5g，增粘剂10g。经研磨、脱气等后处理工艺得到涡轮蜗杆润滑脂。本发明配方工艺制得的润滑脂性能列于下表：
施例6：各组分按组合物的总重量计，包括：
PAO 100：PAO 40＝4:1 91％；
12-羟：癸二酸＝5:1 9％；
按上述两组份总量，加入以下添加剂质量百分比：
将75g 12-羟基硬脂酸、15g癸二酸和540基础油(凝点为-30℃，100℃黏度为20mm2/s)投入到反应釜中，加热到至完全熔化，再加入190g基础油使釜内温度降至85～92℃，加入4.59g单水氢氧化锂和2.30g氢氧化钙配置的水溶液进行皂化，皂化结束后升温，升温至100～110℃，滴加剩余的9.19g氢氧化锂(1：5水)溶液，滴加结束后开始升温排水，排水结束后升温至195～200℃后，自然降温，温度到180℃左右时加入180g基础油待温度降至160～170℃时，加入抗氧剂5g，温度继续下降至80℃一下时加入极压抗磨剂10g，防锈剂0.5g，增粘剂10g。经研磨、脱气等后处理工艺得到涡轮蜗杆润滑脂。本发明配方工艺制得的润滑脂性能列于下表：
由上表可知，由于超出配方要求，该样品的稠度已经超出性能指标要求，不符合该产品规格，所以不能按照此配方进行生产。
施例7：各组分按组合物的总重量计，包括：
PAO 100：PAO 40＝4:1 84％；
12-羟：癸二酸＝5:1 16％；
按上述两组份总量，加入以下添加剂质量百分比：
将135g 12-羟基硬脂酸、25g癸二酸和500基础油(凝点为-30℃，100℃黏度为20mm2/s)投入到反应釜中，加热到至完全熔化，再加入170g基础油使釜内温度降至85～92℃，加入8.05g单水氢氧化锂和4.03g氢氧化钙配置的水溶液进行皂化，皂化结束后升温，升温至100～110℃，滴加剩余的16.11g氢氧化锂(1：5水)溶液，滴加结束后开始升温排水，排水结束后升温至195～200℃后，自然降温，温度到180℃左右时加入170g基础油待温度降至160～170℃时，加入抗氧剂5g，温度继续下降至80℃一下时加入极压抗磨剂10g，防锈剂0.5g，增粘剂10g。经研磨、脱气等后处理工艺得到涡轮蜗杆润滑脂。本发明配方工艺制得的润滑脂性能列于下表：
由上表可知，由于超出配方要求，该样品的稠度已经超出性能指标要求，不符合该产品规格，所以不能按照此配方进行生产。
按照本发明所列原料和制备方法制备出的涡轮蜗杆润滑脂和现有市售润滑脂性能比较可以看出：
(1)本发明的润滑脂的延长工作锥入度与工作锥入度的差值明显小于市售润滑脂，这与本发明的润滑脂具有剪切稳定性高具有一致性；
(2)本发明的润滑脂浸泡在水中并在较高温度下保持一定时间，实验后水中无油层出现，且浸入水中的润滑脂保持完好，无乳化和变色出现，明显好于市售润滑脂，这与本发明的润滑脂具有突出的抗水性具有一致性；
(3)本发明的润滑脂在规定的温度和时间下，其分油量和蒸发损失量小，明显好于市售润滑脂，这与本发明的润滑脂具有胶体安定性好、蒸发损失小具有一致性；
(4)本发明的润滑脂在滴点、低温转矩(-30℃)、钢片腐蚀等结果上均较佳，这与本发明的润滑脂具有耐高低温性能和防腐防锈性能好具有一致性。
本发明提出的一种涡轮蜗杆润滑脂配方及制备方法，已经通过较佳的实施例子进行了描述，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。