本发明涉及食品级润滑脂，更确切地说是应用于水利工程轴承上的食品级润滑脂及其制备方法，制备工艺简单，对水体无污染，具有优异的抗水性、极压抗磨性、高低温性、防锈性。
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。目前水利工程机械的轴承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。轴承在工作过程中会与水接触，轴承上附着的多余油脂会进入水中，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。
水利工程机械的轴承暴露于户外，且长期与水接触，工作负荷大，这就造成了钢丝绳工作过程中高湿、重负荷、工作温度随季节变化明显等工况特点。因此，水利工程轴承上使用的润滑脂应具备良好的抗水性、极压抗磨性、高低温性、防锈性，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轴承的食品级润滑脂的文献及专利报道。
技术实现要素：
本发明提供了一种食品级滑脂及制备方法，特别适用于水利工程轴承的使用，该润滑脂组合物包括食品级基础油、稠化剂及添加剂组合物。目前已有食品级润滑脂多用于食品、饮料、肉制品、蔬菜加工、巧克力、制药、玩具及饲料行业中加工、包装、输送等机械设备摩擦部位的润滑。水利工程轴承运行工作环境具有高温、高湿、重负荷的特点，上述已有食品级润滑脂不适用于该工况。本发明中的食品级润滑脂既对水利工程轴承进行了很好的保护，又不会对水体造成污染。
本发明具体技术方案如下：
本发明的食品级润滑脂，其组分和重量百分含量如下：
基础油：84～94％；
稠化剂：6～16％；
以基础油和稠化剂质量为100％计算:
外加防锈剂：0.5～10％；
外加极压抗磨剂：0.1～10％。
基础油包含食品级矿物油、合成油或两者的调和油；均符合食品级要求，且所述的基础油100℃运动粘度为10～60mm2/s。
所述稠化剂由c16-c20的长链脂肪酸、芳香酸和有机铝的反应物组成，均符合食品级要求。三种原料的摩尔比为1：(1～1.7)：(1～1.3)。
所述稠化剂c16-c20的脂肪酸包括硬脂酸、十二羟基硬脂酸或软脂酸。所述芳香酸包括苯甲酸或烷基取代苯甲酸。所述有机铝包括异丙醇铝或三异丙醇三氧铝。
所述防锈剂为磺酸盐、咪唑啉类。
所述极压抗磨剂为碳酸盐、磷酸盐类。
本发明的润滑脂的制备方法，其有机铝为异丙醇铝时，包括以下步骤：
1)将脂肪酸、芳香酸、有机铝按比例加入到70％～95％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1)的复合的物料继续升温至100～140℃，加入自来水，水当量是有机铝当量的1～3倍，恒温1～2小时；
3)将2)的复合的物料继续升温至195～220℃，恒温5～30分钟；然后加入剩余基础油搅拌均匀；
4)将3)的物料进一步降温至140℃以下加入防锈剂、极压抗磨剂搅拌均匀后进行后即得所需产物。
本发明的润滑脂的制备方法，其有机铝为三异丙醇三氧铝时，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1)的复合的物料继续升温至195～220℃，恒温5～30分钟；
3)将2)的物料降温至140℃以下加入防锈剂、极压抗磨剂搅拌均匀后进行后即得所需产物。
本发明食品级润滑脂，其特征是主要应用于水利行业轴承防护。
本发明的润滑脂属于食用级润滑脂，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；抗磨极压性好，确保最佳负荷能力，极有效地减少摩擦，极大地延长轴承寿命；抗水性好，长期溶于水中，不会分解，油花很少；高低温性能好，工作温度范围为-40℃～80℃，保证润滑部位高温及低温下长期正常工作；防锈性好，能对轴承进行有效防护。因此，本发明的润滑脂能够满足水利工程轴承的润滑需求，符合饮用水行业安全卫生要求。
在下表1中，给出了目前市场上轴承所用的工业润滑脂和根据本发明所述的实例性实施方案制备的食品级润滑脂的毒理学性能对比。
表1润滑脂性能对比
具体实施方式
实例1：
基础油：87％；
稠化剂：13％；
磺酸盐：5％(外加)；
所述基础油为食品级合成油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为10mm2/s和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；所述防锈剂为磺酸钙。
将硬脂酸150克，苯甲酸77克，异丙醇铝140克加入到2000克食品级合成油(ν100＝10)中，加热至80℃，反应1小时，继续加热至100℃，加入37克自来水，恒温1小时，继续将物料升温至210℃，恒温10分钟，加500g食品级合成油(ν100＝40)，当温度降至140℃以下时，加入磺酸钙143克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能见表2。
实例2：
基础油：94％；
稠化剂：6％；
咪唑啉：0.5％(外加)；
磷酸酯胺盐：0.5％(外加)；
三苯基硫代磷酸盐：0.5％(外加)；
碳酸钙：5％(外加)；
所述基础油为食品级合成油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为10mm2/s和60mm2/s；所述稠化剂由十二羟基硬脂酸、对甲基苯甲酸、异丙醇铝组成，其摩尔比为1:1:1；所述有机铝为异丙醇铝；所述防锈剂为咪唑啉；所述极压抗磨剂为磷酸酯胺盐、三苯基硫代磷酸盐、碳酸钙。
将十二羟基硬脂酸150克，对甲基苯甲酸68克，异丙醇铝102克加入到3509克食品级合成油(ν100＝10)中，加热至60℃，反应1.5小时，继续加热至120℃，加入18克自来水，恒温1.5小时，继续将物料升温至195℃，恒温5分钟，加1504g食品级合成油(ν100＝60)，当温度降至140℃以下时，加入咪唑啉14克、磷酸酯胺盐14克、三苯基硫代磷酸盐14克、碳酸钙143克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能见表2。
实例3：
基础油：85％；
稠化剂：15％；
磷酸酯胺盐：0.1％(外加)；
三苯基硫代磷酸盐：0.1％(外加)；
碳酸钙：10％(外加)；
磺酸钙：10％(外加)；
所述基础油为食品级合成油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为10mm2/s和40mm2/s；所述稠化剂由软脂酸、苯甲酸、异丙醇铝组成，其摩尔比为1:1.7:1.1；所述有机铝为异丙醇铝；所述防锈剂为磺酸钙；所述极压抗磨剂为磷酸酯胺盐、三苯基硫代磷酸盐、碳酸钙。
将软脂酸150克，苯甲酸109克，异丙醇铝119克加入到2035克食品级合成油(ν100＝10)中，加热至100℃，反应2小时，继续加热至140℃，加入11克自来水，恒温2小时，继续将物料升温至220℃，恒温30分钟，加107g食品级合成油(ν100＝40)，当温度降至140℃以下时，加入磺酸钙253克、磷酸酯胺盐2.5克、三苯基硫代磷酸盐2.5克、碳酸钙253克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能见表2。
实例4：
基础油：84％；
稠化剂：16％；
磺酸钙：5％(外加)；
所述基础油为食品级合成油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为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；所述防锈剂为磺酸钙。
将硬脂酸298克，苯甲酸128克，三异丙醇三氧铝234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℃，反应1小时，然后继续升温至195℃，保温5分钟，停止加热，当温度降至140℃以下时，加入磺酸钙141克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能见表2。
实例5：
基础油：84％；
稠化剂：16％；
咪唑啉：0.5％(外加)；
磷酸酯胺盐：0.5％(外加)；
三苯基硫代磷酸盐：0.5％(外加)；
碳酸钙：5％(外加)；
所述基础油为食品级合成油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为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；所述极压抗磨剂为磷酸酯胺盐、三苯基硫代磷酸盐、碳酸钙。
将硬脂酸298克，苯甲酸128克，三异丙醇三氧铝234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80℃，反应1.5小时，然后继续升温至210℃，保温20分钟，停止加热，当温度降至140℃以下时，加入咪唑啉14克、磷酸酯胺盐14克、三苯基硫代磷酸盐14克、碳酸钙141克，搅匀后进行后处理得成品脂。
实例6：
基础油：84％；
稠化剂：16％；
磺酸钙：0.5％(外加)；
磷酸酯胺盐：0.5％(外加)；
三苯基硫代磷酸盐：0.5％(外加)；
碳酸钙：5％(外加)；
所述基础油为食品级合成油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为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；所述防锈剂为磺酸钙；所述极压抗磨剂为磷酸酯胺盐、三苯基硫代磷酸盐、碳酸钙。
将硬脂酸298克，苯甲酸128克，三异丙醇三氧铝234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100℃，反应2小时，然后继续升温至220℃，保温30分钟，停止加热，当温度降至140℃以下时，加入磺酸钙141克、磷酸酯胺盐14克、三苯基硫代磷酸盐14克、碳酸钙141克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能见表2。
实例7：
基础油：91％；
稠化剂：9％；
磺酸钙：5％(外加)；
所述基础油为食品级矿物油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为10mm2/s和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；所述防锈剂为磺酸钙。
将硬脂酸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，继续加热至100℃，加入35克自来水，恒温1小时，继续将物料升温至205～210℃，恒温10分钟，加500g食品级矿物油(ν100＝40)，当温度降至140℃以下时，加入磺酸钙143克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能见表2。
实例8：
基础油：91％；
稠化剂：9％；
咪唑啉：0.5％(外加)；
磷酸酯胺盐：0.5％(外加)；
三苯基硫代磷酸盐：0.5％(外加)；
碳酸钙：5％(外加)；
所述基础油为食品级矿物油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为10mm2/s和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；所述防锈剂为咪唑啉；所述极压抗磨剂为磷酸酯胺盐、三苯基硫代磷酸盐、碳酸钙。
将硬脂酸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，继续加热至100℃，加入35克自来水，恒温1小时，继续将物料升温至205～210℃，恒温10分钟，加500g食品级矿物油(ν100＝40)，当温度降至140℃以下时，加入咪唑啉14克、磷酸酯胺盐14克、三苯基硫代磷酸盐14克、碳酸钙143克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能见表2。
实例9：
基础油：91％；
稠化剂：9％；
磷酸酯胺盐：0.5％(外加)；
三苯基硫代磷酸盐：0.5％(外加)；
碳酸钙：5％(外加)；
磺酸钙：5％(外加)；
所述基础油为食品级合成油，且所述的基础油100℃运动粘度分别为10mm2/s和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；所述防锈剂为磺酸钙；所述极压抗磨剂为磷酸酯胺盐、三苯基硫代磷酸盐、碳酸钙。
将硬脂酸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，继续加热至100℃，加入35克自来水，恒温1小时，继续将物料升温至205～210℃，恒温10分钟，加500g食品级矿物油(ν100＝40)，当温度降至140℃以下时，加入磺酸钙143克、磷酸酯胺盐14克、三苯基硫代磷酸盐14克、碳酸钙143克，搅匀后进行后处理得成品脂。
本发明工艺配方制得的润滑脂性能见表2。
表2各个实施例的润滑脂的性能说明
采用本实施例1、2、3、4、5、6、7、8和9的润滑脂与现有的工业润滑脂的性能比较看出：
(1)九个样品极压抗磨性能良好，能适应轴承高负荷的工作环境，对轴承进行有效防护，延长轴承寿命。
(2)九个样品水淋流失量较小，明显好于工业润滑脂，这与本发明的润滑脂具有良好的抗水性具有一致性。
(3)九个样品-40度低温转矩均小于1.0n.m，低温性能明显优于一般的水利工程轴承润滑脂，可以满足全国各地不同气候条件下的水利工程轴承的润滑。
(4)九个样品均通过饮用水卫生规范，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轴承润滑脂的制备及应用，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。