本發(fā)明屬于潤(rùn)滑脂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有高生物降解性以及良好減磨性、抗氧性、耐高低溫性及黏附性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂及制備方法。
背景技術(shù)：
工程機(jī)械包括各類挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、旋鉆機(jī)等，其工作臂銷軸的潤(rùn)滑均采用潤(rùn)滑脂。在工程機(jī)械施工過程中，工作臂上各銷軸內(nèi)的潤(rùn)滑脂不同程度地要受到泥沙、灰塵、水分等各種雜質(zhì)侵入的影響，同時(shí)因密封不嚴(yán)或溫升過高又致使?jié)櫥毡榘l(fā)生泄漏現(xiàn)象。為了保證銷軸與軸套間保持良好的潤(rùn)滑油膜，需要向工作臂上各銷軸頻繁地注入新的潤(rùn)滑脂，而泄漏的潤(rùn)滑脂卻無法收集。如果潤(rùn)滑脂的生物降解性差，泄漏的潤(rùn)滑脂則會(huì)對(duì)施工環(huán)境造成不同程度的污染。對(duì)于飲用水工程、高爾夫球場(chǎng)等特殊施工環(huán)境來說，由于與人類日常生活或活動(dòng)等密切相關(guān)，要求使用可生物降解潤(rùn)滑脂,以避免或最大程度減少潤(rùn)滑脂對(duì)環(huán)境造成的污染。
工程機(jī)械在室外露天環(huán)境下作業(yè),溫度可從冬低溫-20℃以下至夏季高溫80℃以上,同時(shí)要經(jīng)受重負(fù)荷、沖擊或震動(dòng)負(fù)荷的苛刻條件,這就要求潤(rùn)滑脂還必須具有優(yōu)良的減磨性、抗氧性、黏附性和耐高低溫性等性能。
現(xiàn)有技術(shù)的可生物降解潤(rùn)滑脂，盡管部分產(chǎn)品的可生物降解率可達(dá)到65％以上，但是其減磨性、抗氧性、高低溫性卻較差,產(chǎn)品易流失,使用周期短。存在的缺陷主要表現(xiàn)為四球磨斑直徑≥0.58mm，抗氧化試驗(yàn)壓力降≥49kPa，蒸發(fā)量≥0.46％,漏失量≥0.7g,水淋流失量≥2％,冬季施工因低溫相似黏度大而造成補(bǔ)加潤(rùn)滑脂困難。尤其是使用含有有機(jī)磷、重金屬鉛、苯環(huán)類化合物的添加劑時(shí),則往往會(huì)對(duì)環(huán)境帶來更大的危害作用?？梢?現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品不能滿足工程機(jī)械在要求保護(hù)環(huán)境、減少泄露、延長(zhǎng)換脂周期等施工條件下的設(shè)備潤(rùn)滑。
加氫Ⅲ類油是天然原油經(jīng)過加氫裂化和加氫精制等工藝，而得到的一種化學(xué)組成更為純凈的基礎(chǔ)油。這種基礎(chǔ)油與經(jīng)過溶劑精制、溶劑脫蠟等傳統(tǒng)工藝得到的Ⅰ類基礎(chǔ)油比較，改善了低溫性能,且芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等有毒有害組分含量更低，對(duì)環(huán)境帶來的不良影響更小。植物油具有生物降解率、耐低溫、潤(rùn)滑性好等特點(diǎn)。采用適宜比例的加氫Ⅲ類油與植物油混配使用，可以獲得生物降解性、潤(rùn)滑性和耐低溫性等均更為理想的潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油。
為了改善潤(rùn)滑脂的氧化安定性，傳統(tǒng)技術(shù)是采用胺類或酚類抗氧劑。但是，這些添加劑在提高潤(rùn)滑脂的氧化安定性的同時(shí)，又會(huì)因胺類或酚類等化合物的殘留，而增加對(duì)環(huán)境的污染。硫代二丙酸酯類抗氧劑本身既具有良好的抗氧性，又無毒性，且自身生物降解率高，適合用作可生物降解工程機(jī)械潤(rùn)滑脂的抗氧劑。
石墨是常用的潤(rùn)滑脂減磨劑，且對(duì)環(huán)境無害。但是，一般石墨的減磨效果較差，不能滿足工程機(jī)械苛刻條件下的潤(rùn)滑要求。石墨經(jīng)過氟化處理后得到的氟化石墨，加入潤(rùn)滑脂中可以大幅度提升其減磨性能,從而滿足工程機(jī)械在強(qiáng)烈震動(dòng)及沖擊負(fù)荷條件下的潤(rùn)滑要求。
環(huán)保型增黏劑如聚甲基丙烯酸酯、天然橡膠等,既有良好的環(huán)保性,又可改善潤(rùn)滑脂的黏附性,可以達(dá)到提高工程機(jī)械潤(rùn)滑脂的密封效果,減少潤(rùn)滑脂漏失的目的。
采用植物油與加氫Ⅲ類油的混配油為基礎(chǔ)油，12-OH基硬脂酸鋰皂為稠化劑,同時(shí)復(fù)配氟化石墨減磨劑、硫代二丙酸酯類抗氧劑以及環(huán)保型增黏劑，來制得具有高生物降解性以及良好減磨性、抗氧性、耐高低溫性、黏附性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂，目前尚無公開報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的，是提供一種采用加氫Ⅲ類油與植物油的混配油為基礎(chǔ)油，12-OH基硬脂酸鋰皂為稠化劑,同時(shí)復(fù)配氟化石墨減磨劑、硫代二丙酸酯類抗氧劑以及環(huán)保型增黏劑，來制得具有高生物降解性以及良好減磨性、抗氧性、耐高低溫性、黏附性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂。
本發(fā)明提供的具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂組合物，以組合物總重為基準(zhǔn)，各組分及百分含量為：
優(yōu)選組合物總重為基準(zhǔn)，各組分含量為：
本發(fā)明提供的具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂，所述12-OH基硬脂酸鋰皂是由12-OH基硬脂酸與氫氧化鋰經(jīng)皂化、干燥、篩分等工藝而制成的市售工業(yè)品。要求含量≥98.5％。
本發(fā)明提供的具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂，所述加氫Ⅲ類油是石油餾分經(jīng)過深度加氫裂化、異構(gòu)脫蠟等工藝而制成市售工業(yè)品。要求100℃運(yùn)動(dòng)黏度為6.5～12.5mm2/s。
本發(fā)明提供的具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂，所述植物油包括天然的大豆油和菜籽油,以及經(jīng)過化學(xué)改性的環(huán)氧大豆油和氧化菜籽油。環(huán)氧大豆油是天然大豆油在催化劑和穩(wěn)定劑存在下，與過氧羧酸發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)生成粗品，再經(jīng)過精制制得。氧化菜籽油是在一定的催化等條件下,天然菜籽油與氧氣或者空氣通過化學(xué)反應(yīng)而制得。以上各類植物油均要求酸值≤0.5mgKOH/g。
本發(fā)明提供的具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂，所述氟化石墨是碳和氟直接反應(yīng)而制得的一種市售工業(yè)品。要求粒徑≤8μm。
本發(fā)明提供的具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂，所述硫代二丙酸酯類抗氧劑包括硫代二丙酸雙月桂醇酯或硫代雙丙酸二硬脂醇酯，均為市售工業(yè)品。由硫代雙丙酸分別與月桂醇或硬脂醇經(jīng)酯化、結(jié)晶、干燥等工藝制得。要求含量≥99.0％。
本發(fā)明提供的具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂，所述環(huán)保型增黏劑包括聚甲基丙烯酸酯或天然橡膠；聚甲基丙烯酸酯是甲酸、高級(jí)醇等經(jīng)酯化、蒸餾、精制、干燥、聚合而得產(chǎn)品,要求分子量>50000；天然橡膠是天然膠乳經(jīng)過凝固、干燥等工藝制成,要求橡膠烴(聚異戊二烯)含量≥90％。
本發(fā)明的制備工藝為：將加氫Ⅲ類油投入釜中，升溫至60～95℃，加入12-羥基硬脂酸鋰皂,攪拌10～30min分散物料。加入植物油(總量的30～60％)并升溫物料。當(dāng)溫度升到210～220℃時(shí)，停止加熱，保持溫度攪拌1～5min。將剩余植物油投入釜中，快速冷卻物料。當(dāng)溫度達(dá)到85～120℃時(shí)，加入氟化石墨、硫代二丙酸酯類抗氧劑、環(huán)保型增黏劑添加劑。攪拌均勻，即可出釜。最后用三輥研磨機(jī)研磨后得到成品。
本發(fā)明所得到的潤(rùn)滑脂，是以12-羥基硬脂酸鋰皂為稠化劑，稠化加氫Ⅲ類油與植物油的混配基礎(chǔ)油，再加入氟化石墨減磨劑、硫代二丙酸酯類抗氧劑以及環(huán)保型增黏劑，而得到一種具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂。通過加氫Ⅲ類油與植物油混配使用，可以獲得生物降解性、潤(rùn)滑性、耐高低溫性均較為理想的基礎(chǔ)油。氟化石墨類抗磨添加劑，其潤(rùn)滑性能超過MoS2和鱗片石墨，對(duì)人體健康無不良影響，屬于新型環(huán)?？鼓?。硫代二丙酸酯類抗氧劑毒性小，作為一類允許用于食品的抗氧化劑，能有效地分解自動(dòng)氧化鏈反應(yīng)中的氫過氧化物(ROOH)，中斷氧化反應(yīng)鏈，從而延長(zhǎng)潤(rùn)滑脂使用壽命。環(huán)保型增黏劑可有效改善本產(chǎn)品的黏附性和密封性。
本發(fā)明的潤(rùn)滑脂，具有優(yōu)良的可生物降解性以及良好的減磨性、抗氧性、耐高低溫性和黏附性，既可滿足工程機(jī)械在一般作業(yè)環(huán)境下的潤(rùn)滑要求，更適用于要求可生物降解作業(yè)環(huán)境下的特殊潤(rùn)滑要求，可顯著延長(zhǎng)潤(rùn)滑脂使用壽命。本發(fā)明的潤(rùn)滑脂原材料成本較低，應(yīng)用范圍廣，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。所得產(chǎn)品用于飲用水工程、高爾夫球場(chǎng)等要求避免造成環(huán)境污染條件下工作的推土機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等各類工程機(jī)械的潤(rùn)滑，顯著減少工程施工過程中因潤(rùn)滑脂泄漏對(duì)自然環(huán)境所造成的污染，改善工程機(jī)械的潤(rùn)滑狀況，滿足機(jī)械對(duì)潤(rùn)滑脂的使用壽命要求。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂組合物，組份和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：
將加氫Ⅲ類油(100℃運(yùn)動(dòng)黏度6.5mm2/s)293g投入釜中，升溫至60℃，加入12-羥基硬脂酸鋰皂50g,攪拌30min分散物料。加入大豆油176g并升溫物料。當(dāng)溫度升到210～220℃時(shí)，停止加熱，保持溫度攪拌5min。將剩余大豆油投入釜中，快速冷卻物料。溫度達(dá)到120℃時(shí)，加入氟化石墨40g,硫代二丙酸雙月桂醇酯15g,聚甲基丙烯酸酯15g。攪拌均勻，即可出釜。最后用三輥研磨機(jī)研磨3遍后得到成品。得到的潤(rùn)滑脂性能見表1。
實(shí)施例2
高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂組合物，組份和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：
將加氫Ⅲ類油(100℃運(yùn)動(dòng)黏度8.5mm2/s)277g投入釜中，升溫至95℃，加入12-羥基硬脂酸鋰皂,攪拌10min分散物料。加入氧化菜籽油352g并升溫物料。當(dāng)溫度升到210～220℃時(shí)，停止加熱，保持溫度攪拌1min。將剩余氧化菜籽油投入釜中，快速冷卻物料。溫度達(dá)到85℃時(shí)，加入氟化石墨10g,硫代二丙酸雙硬脂醇酯4g,天然橡膠4g。攪拌均勻，即可出釜。最后用三輥研磨機(jī)研磨3遍后得到成品。得到的潤(rùn)滑脂性能見表1。
實(shí)施例3
高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂組合物，組份和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：
將加氫Ⅲ類油(100℃運(yùn)動(dòng)黏度8.5mm2/s)280g投入釜中，升溫至80℃，加入12-羥基硬脂酸鋰皂,攪拌15min分散物料。加入大豆油288g并升溫物料。當(dāng)溫度升到210～220℃時(shí)，停止加熱，保持溫度攪拌2min。將剩余大豆油投入釜中，快速冷卻物料。溫度達(dá)到100℃時(shí)，加入氟化石墨10g,硫代二丙酸雙月桂醇酯4g,聚甲基丙烯酸酯4g。攪拌均勻，即可出釜。最后用三輥研磨機(jī)研磨3遍后得到成品。得到的潤(rùn)滑脂性能見表1。
實(shí)施例4
高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂組合物，組份和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：
將加氫Ⅲ類油(100℃運(yùn)動(dòng)黏度7.8mm2/s)291g投入釜中，升溫至90℃，加入12-羥基硬脂酸鋰皂,攪拌19min分散物料。加入菜籽油349g并升溫物料。當(dāng)溫度升到210～220℃時(shí)，停止加熱，保持溫度攪拌3min。將剩余菜籽油投入釜中，快速冷卻物料。溫度達(dá)到88℃時(shí)，加入氟化石墨35g,硫代二丙酸雙硬脂醇酯12g,聚甲基丙烯酸酯12g。攪拌均勻，即可出釜。最后用三輥研磨機(jī)研磨3遍后得到成品。得到的潤(rùn)滑脂性能見表1。
實(shí)施例5
高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂組合物，組份和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：
將加氫Ⅲ類油(100℃運(yùn)動(dòng)黏度12.5mm2/s)285g投入釜中，升溫至73℃，加入12-羥基硬脂酸鋰皂,攪拌18min分散物料。加入菜籽油232g并升溫物料。當(dāng)溫度升到210～220℃時(shí)，停止加熱，保持溫度攪拌4min。將剩余菜籽油投入釜中，快速冷卻物料。溫度達(dá)到107℃時(shí)，加入氟化石墨35g,硫代二丙酸雙月桂醇酯6g,天然橡膠10g。攪拌均勻，即可出釜。最后用三輥研磨機(jī)研磨3遍后得到成品。得到的潤(rùn)滑脂性能見表1。
實(shí)施例6
高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂組合物，組份和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：
將加氫Ⅲ類油(100℃運(yùn)動(dòng)黏度10.1mm2/s)288g投入釜中，升溫至68℃，加入12-羥基硬脂酸鋰皂110g,攪拌21min分散物料。加入環(huán)氧大豆油185g并升溫物料。當(dāng)溫度升到210～220℃時(shí)，停止加熱，保持溫度攪拌3min。將剩余環(huán)氧大豆油投入釜中，快速冷卻物料。溫度達(dá)到90℃時(shí)，加入氟化石墨26g,硫代二丙酸雙硬脂醇酯8g,聚甲基丙烯酸酯6g。攪拌均勻，即可出釜。最后用三輥研磨機(jī)研磨3遍后得到成品。得到的潤(rùn)滑脂性能見表1。
對(duì)比例1
為市售可生物降解潤(rùn)滑脂。
對(duì)比例2
為市售2號(hào)可生物降解潤(rùn)滑脂。
對(duì)比例3
為市售3號(hào)可生物降解潤(rùn)滑脂。
表1
從表1的結(jié)果可以看出：本發(fā)明提供的具有高生物降解性的工程機(jī)械潤(rùn)滑脂組合物，與市售產(chǎn)品比較不僅具有較高的可生物降解率，突出表現(xiàn)為抗氧化性、減磨性、黏附性和耐高低溫等性能有顯著提高。其可生物降解率均≥65％，且抗氧化試驗(yàn)壓力降減少18.4％以上,四球磨斑直徑減少了8.6％以上，水淋流失量降低率達(dá)66.7％以上,漏失量減少14.3％以上,蒸發(fā)量降低率達(dá)4.3％以上，低溫相似黏度(相同牌號(hào)比較)減少了30.5％以上。與市售產(chǎn)品比較,潤(rùn)滑脂使用壽命可延長(zhǎng)1～2倍。本發(fā)明的潤(rùn)滑脂，可滿足-20～120℃范圍內(nèi)各類工程機(jī)械的潤(rùn)滑要求，特別是飲用水工程、高爾夫球場(chǎng)等施工現(xiàn)場(chǎng)的使用要求，并可顯著減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)，本品不含有機(jī)磷、有機(jī)鉛等有毒有害化合物，更符合環(huán)保衛(wèi)生要求。本發(fā)明提供的產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。