本发明属于润滑脂技术领域，涉及一种风机偏航变桨轴承润滑脂组分和制备方法。所制备的润滑脂采用合成油为基础油，稠化剂采用复合锂-钙皂，并添加了抗氧剂、防锈防腐剂和极压抗磨剂等添加剂。该润滑脂的制备工艺采用直接皂化法。其中配伍性能优良的极压抗磨剂及特殊的防锈剂是本发明的主要创新点，使偏航变桨轴承润滑脂的抗微动磨损性能得到极大提高，防锈性能更优异。
背景技术
中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。风电设备的主要难度是机组在野外应可靠运行20年，经受住各种极端恶劣天气和非常复杂的风力交变载荷。所以机组设备看起来很简单，实际上技术很复杂，对相关零配件的要求也更高，对润滑脂性能来说，无论从产品设计、研发、到生产及服务，都要考虑得更全面更合理，只有将困难考虑得更多，才能做得更好。
目前风电偏航变桨轴承润滑脂主要依靠进口，价格较为昂贵，而国内品牌的润滑脂种类繁多，润滑脂仅是限于偏航轴承或变桨轴承，并未形成偏航轴承和变桨轴承润滑脂的统一。而风机偏航轴承承载风机叶片，配合叶片角度调节，经受叶片转动的高力矩以及受风速作用的弯力矩；变桨轴承承载机舱，配合风机转向迎风面，经受低温时的高力矩，风的推力产生的振动。因此对润滑脂的抗微动磨损性能要求很高。现有专利中还没有形成统一的润滑脂产品同时满足风机偏航变桨轴承的需求，中国专利cn103320202a和cn106398832a提供了一种风机变桨轴承润滑脂及其制备方法，添加极性添加剂来提高润滑脂的挤压性能，但极性添加剂对金属部件的腐蚀较为严重，且抗微动磨损性能较差，制得的润滑脂只限于变桨轴承。中国专利cn103396863a提供了一种风机偏航轴承润滑脂及其生产方法，采用复合锂为稠化剂，并添加极压抗氧复合剂和防锈剂，该润滑脂极压性和防锈性较好，但动抗微动磨损性能较差，制得的润滑脂只限于偏航轴承。本发明制得的润滑脂不仅适用于变桨轴承而且还可应用于偏航轴承，且抗微动磨损性能优异。
本发明所制备的风机偏航变桨轴承润滑脂，具有优良的机械安定性和高低温性能，保证风机在不同气候、不同地区、不同季节的稳定运行，优良的极压抗磨性能和突出的抗微动磨损性能，满足偏航变桨轴承高负荷的条件需求。良好的抗水淋性和防锈性，保护设备不受外界环境的浸蚀。本发明专利可向使用设备提供更可靠全面的防护，具有很好的应用前景。
技术实现要素：
根据风机偏航和变桨轴承的工况特点，受风向的影响较大，轴承承受的载荷非常大，而且叶片很长，容易变形，因此，要求润滑脂要有优良的抗微动磨损性能。风电设备多集中于冬季严寒的东北、西北地区以及夏季炎热、气候潮湿、空气中盐分较多的沿海地区，所以要求润滑脂要具有优良的高、低温性，风电设备在野外运行，经受雨雪的浸蚀，要求润滑脂要有优良的抗水性和防护性，润滑脂本身不能腐蚀风电设备，还要保护设备不受外界环境的浸蚀。同时要求润滑脂在经受剪切后不变稀，保持必要的粘附性能。
针对以上设备特点，本发明提供了一种风机偏航变桨轴承润滑脂组分和制备方法。所制备的润滑脂采用科学设计的基础油，满足润滑脂对轴承密封材料的兼容性指标，稠化剂采用复合锂-钙皂，并添加了抗氧剂、防锈防腐剂和极压抗磨剂等添加剂。该润滑脂的制备工艺采用直接皂化法。其中配伍性能优良的极压抗磨剂及特殊的防锈剂，在金属表面形成良好的保护膜，减少金属间的磨损和防止金属表面的锈蚀是本发明的主要创新点，使偏航变桨轴承润滑脂的抗微动磨损性能得到极大提高，防锈性能更优异。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明涉及一种风机偏航变桨轴承润滑脂组合物，按组合物的总重量百分比计，包括以下组分：
(1)稠化剂5.0-20.0％；
(2)基础油71.0-93.9％；
(3)极压抗磨剂0.5-5.0％；
(4)抗氧剂0.5-2.0％；
(5)防锈防腐剂0.1-2.0％。
稠化剂采用复合锂-钙皂，是12-羟基硬脂酸与二元酸质量比按照1:1～8:1的比例，二元酸可为辛二酸、庚二酸、己二酸等；氢氧化锂与氢氧化钙质量比按照2:1～19:1的比例反应制得。
基础油为矿物油、多元醇酯类油、pao合成油的一种或混合。基础油的40℃运动粘度为40-600mm2/s。基础油40℃运动粘度优选为100-400mm2/s。
抗氧剂为胺类、酚类或两者混合物。胺类抗氧剂为二苯胺、萘胺、对苯二胺的其中一种或两种。酚类抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚、α-萘酚的其中一种或两种。
极压抗磨剂为有机硫磷化物、有机钼盐、硼酸盐、噻二唑中的一种或几种；有机硫磷化物为硫代磷酸盐、磷酸酯中的一种或两种；烷基化硫代磷酸锌是丁基辛基伯烷基二硫代磷酸锌或丁基辛基仲烷基二硫代磷酸锌。
防锈防腐剂为苯三唑衍生物、石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡、二壬基萘磺酸钙中的一种或两种。
按照以下方法制备：将三分之一基础油、12-羟基硬脂酸，升温至80-90℃，加入10％-20％氢氧化锂溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应。温度控制在90-100℃加入二元酸；搅拌40-50分钟后，温度在95-100℃之间，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；反应完成后，搅拌加热到130-140℃，恒温60-90min；升温至150-180℃，加入三分之一基础油和全部抗氧剂，继续加热至200-210℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃以下加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
本发明的风机偏航变桨轴承润滑脂与同类润滑脂产品相比，具有以下的优点：
1)本发明所述的润滑脂，具有很好的极压性能，pd可达到3089n明显高于现有指标的2450n，ok值可达到267n。
2)本发明所述的润滑脂具有优良抗水性能，在79℃，1h水淋试验后，质量损失很小。
3)本发明所制备的润滑脂防锈性能很好，使用sh/t0700测试，所有轴承无锈。
4)本发明所述的润滑脂具有优良的抗微动磨损性能，使用astmd4170测试，磨损量为0～1.0mg，现有专利中磨损量已大于10.0mg。
5)本发明所制备的润滑脂具有良好的使用寿命。
6)本发明所述的润滑脂，具有较低的轴承运转温度。
7)本发明所述的润滑脂，可同时满足使用工况苛刻条件下的风机偏航轴承和变桨轴承的润滑要求和防护。
具体实施方式
本发明通过以下具体实施实例更详细的描述本发明。
制备方法步骤如下：
1)将三分之一基础油、12-羟基硬脂酸，升温至80-90℃，加入10％-20％氢氧化锂溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在90-100℃加入二元酸；搅拌30-40分钟后，温度在95-100℃之间，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到130-140℃，恒温60-90min，升温至150-180℃，加入三分之一基础油和全部抗氧剂，继续加热至200-210℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃以下加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
以下实施例均按照以上的步骤进行：
实施例1
稠化剂：250.0g，其中，12-羟基硬脂酸：庚二酸质量比例为6:1
碱量61.6g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为19:1
基础油：1660g(低硫石蜡基矿物油：100％，基础油40℃运动粘度：124.5mm2/s)
极压抗磨剂：二烷基二硫代磷酸锌40g，有机钼20g，
抗氧剂：2,6-二叔丁基对甲苯酚10g，烷基化二苯胺10g，
防锈防腐剂：二壬基萘磺酸钙10g。
1)将553g基础油、250g稠化剂加入到反应釜，升温至85℃，加入20％氢氧化锂(17.5g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在90℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在98℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到135℃，恒温70min，升温至170℃，加入553g基础油和全部抗氧剂，继续加热至210℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例2
稠化剂：140g，其中12-羟基硬脂酸：庚二酸质量比例为3:1
碱量40.0g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为3:1
基础油：1740g(其中低硫石蜡基矿物油：70％，pao合成油：30％，基础油40℃运动粘度：560.5mm2/s)
极压抗磨剂：二烷基二硫代磷酸锌30g；磷酸三甲酚酯30g；
抗氧剂：烷基化二苯胺20g，α-萘酚20g；
防锈防腐剂：石油磺酸钡20g。
1)将580g基础油、140g稠化剂加入到反应釜，升温至87℃，加入15％氢氧化锂(13.0g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在92℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在95℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到130℃，恒温90min，升温至165℃，加入580g基础油和全部抗氧剂，继续加热至208℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例3
稠化剂：180g，其中12-羟基硬脂酸：辛二酸质量比例为2:1
碱量45.5g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为4:1
基础油：1696g(其中低硫石蜡基矿物油：15％，多元醇酯类油20％，pao合成油65％，基础油40℃运动粘度：420.8mm2/s)
极压抗磨剂：二烷基二硫代磷酸锌30g；氨基硫代脂40g；磷酸酯20g，
抗氧剂：烷基化二苯胺10g；
防锈防腐剂：石油磺酸钡10g。
1)将565g基础油、180g稠化剂加入到反应釜，升温至80℃，加入10％氢氧化锂(15.0g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在95℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在99℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到132℃，恒温70min，升温至180℃，加入565g基础油和全部抗氧剂，继续加热至200℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例4
稠化剂：300g，其中12-羟基硬脂酸：庚二酸质量比例为4:1
碱量72.8g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为9:1
基础油：1520g(其中多元醇酯类油45％，pao合成油55％，基础油40℃运动粘度：360.1mm2/s)
极压抗磨剂：有机钼60g，二烷基二硫代磷酸锌40g，硼酸盐40g
抗氧剂：二苯胺20g，2,6-二叔丁基对甲苯酚10g
防锈防腐剂：苯并三氮唑10g。
1)将507g基础油、300g稠化剂加入到反应釜，升温至80℃，加入10％氢氧化锂(21.0g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在100℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在100℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到140℃，恒温60min，升温至160℃，加入507g基础油和全部抗氧剂，继续加热至210℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例5
稠化剂：210g，其中12-羟基硬脂酸：己二酸质量比例为4:1
碱量52.3g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为4:1
基础油：1706g(pao合成油100％，基础油40℃运动粘度：220.8mm2/s)
极压抗磨剂：二烷基二硫代磷酸锌30g，磷酸酯10g，磷酸盐4g
抗氧剂：烷基化二苯胺30g
防锈防腐剂：二壬基萘磺酸钡10g
1)将569g基础油、210g稠化剂加入到反应釜，升温至90℃，加入20％氢氧化锂(17.0g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在98℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在99℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到131℃，恒温60min，升温至175℃，加入569g基础油和全部抗氧剂，继续加热至209℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例6
稠化剂：190g，其中，12-羟基硬脂酸：辛二酸质量比例为4:1
碱量45.6g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为13:1
基础油：1670g(pao合成油100％，基础油40℃运动粘度：40mm2/s)
极压抗磨剂：硼酸盐20g；有机钼60g，磷酸盐10g
抗氧剂：2,6-二叔丁基对甲苯酚30g
防锈防腐剂：石油磺酸钡20g
1)将557g基础油、190g稠化剂加入到反应釜，升温至85℃，加入15％氢氧化锂(15.5g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在95℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在97℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到135℃，恒温80min，升温至160℃，加入557g基础油和全部抗氧剂，继续加热至210℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例7
稠化剂：220g，其中12-羟基硬脂酸：己二酸质量比例为8:1
碱量63.2g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为10:1
基础油：1700g(其中多元醇酯类油20％，pao合成油80％，基础油40℃运动粘度：600mm2/s)
极压抗磨剂：氨基硫代脂40g；磷酸盐4g；磷酸酯6g
抗氧剂：烷基化二苯胺20g
防锈防腐剂：石油磺酸钡10g
1)将567g基础油、220g稠化剂加入到反应釜，升温至85℃，加入20％氢氧化锂(21.5g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在95℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在98℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到140℃，恒温70min，升温至155℃，加入567g基础油和全部抗氧剂，继续加热至205℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例8
稠化剂：210g，其中12-羟基硬脂酸：庚二酸质量比例为2:1
碱量56.8g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为7:1
基础油：1700g(其中多元醇酯类油60％，pao合成油40％，基础油40℃运动粘度：380mm2/s)
极压抗磨剂：硫化二烷基二硫代氨基甲酸氧钼40g，磷酸酯10g
抗氧剂：烷基化二苯胺20g，2,6-二叔丁基对甲苯酚10g
防锈防腐剂：苯并三氮唑10g
1)将567g基础油、210g稠化剂加入到反应釜，升温至90℃，加入10％氢氧化锂(18.5g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在98℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在100℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到135℃，恒温75min，升温至165℃，加入567g基础油和全部抗氧剂，继续加热至210℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例9
稠化剂：240g，其中12-羟基硬脂酸：辛二酸质量比例为4:1
碱量66.8g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为9:1
基础油：1640g(其中低硫石蜡基矿物油：60％，pao合成油：40％，基础油40℃运动粘度：450.8mm2/s)
极压抗磨剂：二烷基二硫代磷酸锌30g，有机钼60g
抗氧剂：二苯胺10g，2-萘酚10g
防锈防腐剂：石油磺酸钡10g
1)将547g基础油、240g稠化剂加入到反应釜，升温至85℃，加入20％氢氧化锂(22.5g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在95℃加入二元酸；搅拌35分钟后，温度在100℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到130℃，恒温85min，升温至175℃，加入547g基础油和全部抗氧剂，继续加热至208℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例10
稠化剂：170g，其中12-羟基硬脂酸：己二酸质量比例为8:1
碱量46.8g，其中氢氧化锂：氢氧化钙质量比例为6:1
基础油：1740g(其中多元醇酯类油25％，pao合成油75％，基础油40℃运动粘度：180mm2/s)
极压抗磨剂：二烷基二硫代磷酸锌20g，磷酸酯30g
抗氧剂：α-萘酚10g，烷基化二苯胺10g
防锈防腐剂：苯并三氮唑20g
1)将580g基础油、170g稠化剂加入到反应釜，升温至90℃，加入10％氢氧化锂(15.3g)溶液和全部氢氧化钙溶液开始反应1h。温度控制在95℃加入二元酸；搅拌30分钟后，温度在98℃时，开始滴加剩余氢氧化锂溶液；
2)反应完成后，搅拌加热到135℃，恒温70min，升温至160℃，加入580g基础油和全部抗氧剂，继续加热至210℃，加入剩余基础油冷却降温，降温至80℃加入极压抗磨剂、防锈防腐剂，搅拌均匀后，经后处理设备分散研磨后成品罐装。
实施例1-10的性能测试数据见下表
表1
表中可看出实施例6-10制备的润滑脂均表现出优异的抗微动磨损性能，良好的抗水性和防腐蚀性。完全符合风机偏航变桨轴承对微动磨损的要求和野外运行的工况条件。
以上所述仅为本发明较好的实施例，并非用作限定本发明的实施范围，所以凡依本发明所述范围的特征步骤、特征原料以及配方比例等同的变化，均应包括在本发明的申请专利范围之内。