本发明属于润滑脂制备
技术领域：
，尤其涉及一种复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂及其制备方法和应用。
背景技术：
：开式齿轮的齿面加工精度相对较低，粗糙度大，而且长时间处于重载和连续工作状态，加之工作环境较为恶劣，常处于大载荷或有冲击负荷的工况条件，齿轮润滑剂缺少密封防护，灰尘、杂质、水等外部介质很容易污染到啮合齿面，这就要求开式齿轮润滑剂应具有优异的减摩、抗磨、抗点蚀、抗极压性能，同时还应具备低毒、无味、环境友好的特性。目前常规的开式齿轮润滑脂一般使用锂基和复合铝基润滑脂，这些润滑脂存在抗极压性差和耐温性差的缺点。如中国发明cn103045334a公开了一种开式齿轮润滑脂，包括以下成分：基础油50～90重量份，稠化剂4～10重量份；抗氧化剂1～3重量份；极压抗磨剂1～5重量份；固体抗磨剂1～5重量份；黏附剂10～20重量份。该发明提供的开式齿轮润滑脂，具有成分简单、成本较低的优点，同时还具有较强的粘附能力、优良的润滑性和良好的节油性，但极压性能较差，(四球法)烧结负荷(pd值)小，仅为6100～7000n(为622～714kg)，耐温性能差，滴点为164～173℃。技术实现要素：鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂及其制备方法和应用。本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂具有优异的抗极压性能和耐温性，烧结负荷(pd值)高，能够承受重载负荷。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂，包括以下质量百分含量的组分：67～72％基础油、11～15％复合磺酸钙稠化剂、4.5～6.0％极压抗磨添加剂、1.5～3％乙丙胶、0.4～0.5％二苯胺和10～12％石墨，所述组分的质量百分含量之和为100％；所述极压抗磨添加剂包括硫化烯烃和石油磺酸钙，所述硫化烯烃和石油磺酸钙的质量比为3～4：1.0～1.5；所述硫化烯烃的含硫量为35～36wt％；所述石油磺酸钙的含钙量为14.5～16.5wt％；所述复合磺酸钙稠化剂由包括以下组分的原料经转相反应制备得到：高碱值石油磺酸钙、异丙醇、碳酸钙、冰醋酸和十二烷基苯磺酸；所述高碱值石油磺酸钙、异丙醇、碳酸钙、冰醋酸和十二烷基苯磺酸的质量比为10～13.5：0.3～0.4：0.2～0.3：0.15～0.25：0.3～0.4；所述高碱值石油磺酸钙的碱值为395～430。优选地，所述基础油的40℃粘度为3000～4000cst，倾点低于-15℃，闪点高于280℃。优选地，所述基础油为150bs光亮油和聚乙烯丙烯合成油的混合物，所述150bs光亮油和聚乙烯丙烯合成油的质量比为4～6：5～6。优选地，所述150bs光亮油的100℃粘度为28～32cst，倾点低于-15℃，闪点高于280℃。优选地，所述聚乙烯丙烯合成油的100℃粘度为2000cst，倾点低于-10℃，闪点高于280℃。优选地，所述石墨的粒径为10～13μm。优选地，所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂的粒径为120～150目。本发明还提供了上述技术方案所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂的制备方法，包括以下步骤：将复合磺酸钙稠化剂和部分基础油混合，进行转相反应，得到转相反应产物；将所述转相反应产物、乙丙胶和剩余的所述基础油混合，得到混合物料；将所述混合物料依次进行过滤、第一冷却、剪切回流和第二冷却后，与二苯胺、硫化烯烃、石油磺酸钙和石墨混合，得到所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂。优选地，所述回流剪切的温度为130～140℃，压力为0.5～0.7mpa，时间为30～90min。本发明还提供了上述技术方案所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂或由上述技术方案所述制备方法制备得到的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂在开式齿轮机、破碎机、振动筛、齿型联轴器和链条的润滑、以及重负荷齿轮箱防漏和密封中的应用。本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂，包括以下质量百分含量的组分：67～72％基础油、11～15％复合磺酸钙稠化剂、4.5～6.0％极压抗磨添加剂、1.5～3％乙丙胶、0.4～0.5％二苯胺和10～12％石墨，所述组分的质量百分含量之和为100％；所述极压抗磨添加剂包括硫化烯烃和石油磺酸钙，所述硫化烯烃和石油磺酸钙的质量比为3～4：1.0～1.5；所述硫化烯烃的含硫量为35～36wt％；所述石油磺酸钙的含钙量为14.5～16.5wt％；所述复合磺酸钙稠化剂由包括以下组分的原料经转相反应制备得到：高碱值石油磺酸钙、异丙醇、碳酸钙、冰醋酸和十二烷基苯磺酸；所述高碱值石油磺酸钙、异丙醇、碳酸钙、冰醋酸和十二烷基苯磺酸的质量比为10～13.5：0.3～0.4：0.2～0.3：0.15～0.25：0.3～0.4；所述高碱值石油磺酸钙的碱值为395～430。在本发明中，硫含量高的硫化烯烃和钙含量高的石油磺酸钙具有优异的极压性能，特定的配比使二者的极压性能起到相辅相成的作用；复合磺酸钙具有很好的抗极压性和滴点特性，再与特定用量的基础油、乙丙胶、二苯胺和石墨互配，极大的提高了润滑脂的烧结负荷(pd值)和滴点值。同时，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂具有优异的极压抗磨性能、抗水性、防锈性、机械安定性和耐冲击负荷性能，可用于水泥、矿山、电力和冶金行业大量水冲淋、高温、低速重负荷环境下的开式齿轮机、破碎机、振动筛、齿型联轴器和链条的润滑，以及重负荷齿轮箱防漏和密封。具体实施方式本发明提供了一种复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂，包括以下质量百分含量的组分：67～72％基础油、11～15％复合磺酸钙稠化剂、4.5～6.0％极压抗磨添加剂、1.5～3％乙丙胶、0.4～0.5％二苯胺和10～12％石墨，所述组分的质量百分含量之和为100％。在本发明中，所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂的粒径优选为120～150目。在本发明中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品或采用本领域技术人员熟知的方法制备得到。以质量百分含量计，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂包括67～72％基础油，优选为69～71％。在本发明中，所述基础油的40℃粘度优选为3000～4000cst；所述基础油的倾点优选低于-15℃；所述基础油的闪点优选高于280℃。在本发明中，所述基础油优选包括150bs光亮油和聚乙烯丙烯合成油，所述150bs光亮油和聚乙烯丙烯合成油的质量比优选为4～6：5～6，进一步优选为4.5～5.5:5.2～5.8。在本发明中，所述150bs光亮油的100℃粘度为28～32cst；所述150bs光亮油的倾点低于-15℃；所述150bs光亮油的闪点280。在本发明中，所述聚乙烯丙烯合成油为1-丙烯与乙烯聚合物合成油，所述聚乙烯丙烯合成油的100℃粘度为2000cst；所述聚乙烯丙烯合成油的倾点低于-10℃；所述聚乙烯丙烯合成油的闪点280。在本发明中，所述150bs光亮油优选购买于石油公司。在本发明中，所述聚乙烯丙烯合成油优选为hc2000；所述聚乙烯丙烯合成油优选购买于石油公司。在本发明中，所述基础油粘度偏高，油膜厚度大，能承受更高的承载力。以质量百分含量计，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂包括11～15％复合磺酸钙稠化剂，优选为12～14％。在本发明中，所述复合磺酸钙稠化剂由包括以下组分的原料经转相反应制备得到：高碱值石油磺酸钙、异丙醇、碳酸钙、冰醋酸和十二烷基苯磺酸。在本发明具体实施例中，所述复合磺酸钙稠化剂优选在基础油存在的条件下，由高碱值石油磺酸钙、异丙醇、碳酸钙、冰醋酸和十二烷基苯磺酸经转相反应制得的，即下述技术方案所述制备方法中得到转相反应产物的制备过程，具体过程为：将部分基础油和高碱值石油磺酸钙在反应釜中混合，在65～70℃条件下，与异丙醇水溶液和碳酸钙第二混合，然后在75℃条件下，与冰醋酸水溶液第三混合，进行第一转相反应，反应5～10min后，在80～85℃条件下，和十二烷基苯磺酸第四混合，在90～100℃条件下，进行第二转相反应，反应30～40min后，得到转相反应产物。在本发明中，所述十二烷基苯磺酸的混合方式优选为线状混合，所述线状混合的速率优选为2～2.5kg/min。在本发明中，所述第一混合、第二混合、第三混合和第四混合的方式独立地优选为机械搅拌；所述机械搅拌的转速独立地优选为30～50rpm。本发明优选进行所述第二转相反应至物料变稠至半固体状态和光滑后，得到转相反应产物。在本发明中，所述高碱值石油磺酸钙、异丙醇、碳酸钙、冰醋酸和十二烷基苯磺酸的质量比为10～13.5：0.3～0.4：0.2～0.3：0.15～0.25：0.3～0.4，进一步优选为10.5～13：0.33～0.37：0.22～0.27：0.17～0.23：0.33～0.37。在本发明中，所述高碱值石油磺酸钙的碱值为395～430，所述高碱值石油磺酸钙的含钙量优选为15～16wt％；所述高碱值石油磺酸钙优选为t106d。在本发明中，所述纳米碳酸钙的粒径优选为10～13μm。在本发明中，所述异丙醇水溶液中异丙醇的质量百分含量优选为30wt％；所述冰醋酸水溶液中冰醋酸的质量百分含量优选为20wt％。以质量百分含量计，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂包括4.5～6.0％极压抗磨添加剂，优选为4.5～5.0％。在本发明中，所述极压抗磨添加剂包括硫化烯烃和石油磺酸钙；所述硫化烯烃和石油磺酸钙的质量比为3～4：1.0～1.5，优选为3～4:1.2～1.4。在本发明中，所述硫化烯烃的含硫量为35～36wt％；所述石油磺酸钙的含钙量为15～16wt％。在本发明中，硫含量高的硫化烯烃和钙含量高的石油磺酸钙具有优异的极压性能，特定的配比使二者的极压性能起到相辅相成的作用。在本发明中，所述硫化烯烃和石油磺酸钙均优选购买于路搏润添加剂公司，所述硫化烯烃优选为5340硫化烯烃；所述石油磺酸钙优选为75gr石油磺酸钙，不仅具有优异的极压性能，还能够提高复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂的防腐蚀性能。以质量百分含量计，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂包括1.5～3％乙丙胶，优选为1.5～2.5％。在本发明中，乙丙胶具有优异的耐温性和机械安定性。以质量百分含量计，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂包括0.4～0.5％二苯胺，优选为0.42～0.47％。在本发明中，二苯胺具有优异的抗氧化性。以质量百分含量计，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂包括0.3～0.5％甲基苯并三氮优选为0.35～0.45％。在本发明中，所述甲基苯并三氮优选为液体甲基苯并三氮有利于均匀的分散于复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂中。在本发明中，甲基苯并三氮能够提高复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂对有色金属的防锈性能。以质量百分含量计，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂包括10～12％石墨，优选为10.2～10.7％。在本发明中，所述石墨的粒径优选为10～13μm。在本发明中，超细石墨粉能够使复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂在高温、高压、高负荷、冲击载荷条件下使用。本发明还提供了上述技术方案所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂的制备方法，包括以下步骤：将复合磺酸钙稠化剂和部分基础油混合，进行转相反应，得到转相反应产物；将所述转相反应产物、乙丙胶和剩余的所述基础油混合，得到混合物料；将所述混合物料依次进行过滤、第一冷却、剪切回流和第二冷却后，与二苯胺、硫化烯烃、石油磺酸钙和石墨混合，得到所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂。本发明将复合磺酸钙稠化剂和部分基础油混合，进行转相反应，得到转相反应产物。在本发明中，所述复合磺酸钙稠化剂原位制备得到，在本发明具体实施例中，所述复合磺酸钙稠化剂由包括以下组分的原料经转相反应制备得到：高碱值石油磺酸钙、异丙醇、碳酸钙、冰醋酸和十二烷基苯磺酸；具体过程为与上述方案一致，不在此一一赘述。在本发明中，所述部分基础油的质量优选为所述基础油总质量的1/2。得到转相反应产物后，本发明将所述转相反应产物、乙丙胶和剩余的所述基础油混合，得到混合物料。在本发明具体实施例中，优选将转相反应产物，在95～105℃的条件下，保温60～70min后，在130～140℃的条件下，保温30～40min，然后在170～180℃时，与剩余基础油和乙丙胶混合，得到混合物料。本发明优选在升温的同时进行机械搅拌，所述机械搅拌的速率优选为40～70rpm。在本发明中，所述混合的方式优选为机械搅拌；所述机械搅拌的转速优选为40～70rpm。在本发明中，所述剩余基础油的质量优选为所述基础油总质量的1/2。得到混合物料后，本发明将所述混合物料依次进行过滤、第一冷却、剪切回流和第二冷却后，与二苯胺、硫化烯烃、石油磺酸钙和石墨混合，得到所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂。在本发明具体实施例中，优选将所述混合物料，在198～203℃的条件下，依次进行过滤、第一冷却、剪切回流和第二冷却。在本发明中，所述过滤的方式优选为金属网过滤，所述金属网的孔径优选为120～150目。在本发明中，所述第一冷却的温度优选为130～140℃，本发明对降温至所述第一冷却的温度的降温速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的降温速率即可。本发明对所述第一冷却的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可。在本发明中，所述回流剪切的压力优选为0.5～0.7mpa；所述回流剪切的时间优选为30～90min。本发明对所述回流剪切的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的回流剪切方式即可。在本发明中，所述第二冷却的温度优选≤90℃，进一步优选为80～90℃。本发明对降温至所述第二冷却的温度的降温速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的降温速率即可。本发明对所述第二冷却的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可。本发明对所述第二冷却后产物、二苯胺、硫化烯烃、高钙值石油磺酸钙和石墨混合的顺序没有特殊的限定，采用任意混合顺序均可。得到所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂后，本发明优选将所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂取样检验，检验合格后，依次进行过滤和包装。本发明还提供了上述技术方案所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂或由上述技术方案所述制备方法制备得到的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂在开式齿轮机、破碎机、振动筛、齿型联轴器和链条的润滑，以及重负荷齿轮箱防漏和密封中的应用。本发明对所述应用的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的应用方式即可。下面结合实施例对本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1～3按表1中原料的用量，制备复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂，具体制备方法如下：(1)将150bs光亮油和聚乙烯丙烯合成油混合，得到基础油；(2)将异丙醇和部分水混合，得到异丙醇水溶液，异丙醇和部分水的质量比为3:7；将冰醋酸和剩余水混合，得到冰醋酸水溶液，冰醋酸和剩余水的质量比为1:3；将在皂化釜中加入部分基础油和高碱值石油磺酸钙t106d，搅拌升温至70℃后，转速为30rpm，加入异丙醇水溶液和碳酸钙，边搅拌边升温至75℃，加入冰醋酸水溶液，进行第一转相反应，5min后，升温至80℃时，线状加入十二烷基苯磺酸，加入十二烷基苯磺酸的速率为2kg/min，升温至100℃，进行第二转相反应，30min后，物料变稠和光滑，得到转相反应产物；(3)将转相反应产物升温至105℃，加快搅拌，转速为70rpm，保温60min，继续升温至140℃，保温30min，继续升温至175℃之间，与剩余基础油和乙丙胶混合，得到混合物料，部分基础油和剩余基础油的质量比为1:1；(4)将混合物料升温至203℃后，移釜并120目金属网过滤冷却，冷却至140℃后，进行回流剪切，回流剪切的压力为0.5mpa，30min后，继续冷却至90℃以下，与二苯胺、硫化烯烃、高钙值石油磺酸钙和石墨，搅拌均匀，取样检验合格后，120目过滤包装，得到所述复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂。按照表2中的标准检测实施例1～3制备得到的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂的性能，其结果列于表2中。对比例1本对比例与实施例1的区别在于，在原料中硫化烯烃，石油磺酸钙的用量不同，采用的原料的具体用量参见表1。按照表2中的标准检测对比例1制备得到的润滑脂的性能，其结果列于表2中。对比例2本对比例与实施例1的区别在于，在原料中不用硫化烯烃，石油磺酸钙其他采用的原料的具体用量参见表1。按照表2中的标准检测对比例1制备得到的润滑脂的性能，其结果列于表2中。表1实施例1～3及对比例1～2中原料的用量原料(kg)实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2高碱值磺酸钙t106d115120125120120异丙醇3.43.63.83.63.6水5.75.75.75.75.7纳米碳酸钙2.12.42.62.42.4冰醋酸1.71.81.91.81.8十二烷基苯磺酸3.43.63.83.63.6150bs光亮油355283310306328聚乙烯丙烯合成油hc2000355416388416416硫化烯烃534030303015--高钙值磺酸钙75gr1515157--乙丙胶1520152020石墨100100100100100表2实施例1～3及对比例1～2制备得到的润滑脂的性能由上数据分析可知，本发明提供的复合磺酸钙基型开式齿轮用润滑脂具有优异的滴点和承载能力，优异的抗磨性能、抗水性、防锈性、机械安定性和耐冲击负荷。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12