本發(fā)明涉及潤(rùn)滑劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有地下工程施工過(guò)程中，主要采用運(yùn)土設(shè)備通過(guò)管道泵送的方式，對(duì)大量開挖的土體進(jìn)行施工場(chǎng)地空間內(nèi)的輸送轉(zhuǎn)移，例如，水平輸送，傾斜輸送，先水平再傾斜輸送，先水平再垂直向上輸送等不同輸送途徑。而在土體的管道輸送過(guò)程中，土體與管道內(nèi)壁之間往往存在很大的摩擦，不利于土體在管道中的順暢輸送，從而減小了土體的輸送長(zhǎng)度。

目前，管道運(yùn)土技術(shù)正是因?yàn)橥馏w在管道內(nèi)運(yùn)行產(chǎn)生的巨大摩擦力無(wú)法得到有效解決而在行業(yè)內(nèi)無(wú)法得以實(shí)際應(yīng)用。越來(lái)越多位于城市中心的建設(shè)項(xiàng)目地基土的開挖搬運(yùn)條件受到限制，傳統(tǒng)的開挖搬運(yùn)方式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際所需，左右著很多項(xiàng)目的具體實(shí)施。

專利CN101235940A公開了一種用于管道輸送軟粘土的表面膜液，其配方按重量百分比如下：十二烷基硫酸鈉0.01％-0.08％，烷基醇酰胺0.005％-0.025％，脂肪醇聚氧乙烯硫酸鈉0.008％-0.035％，氯化鈣0.01％-0.08％。專利CN104560350A公開了一種混凝土泵送管道潤(rùn)滑劑，其原料組分及各組分占原料總量的質(zhì)量百分比為：海藻酸鈉0.3-2％，聚氧化乙烯0.2-3％，丙烯酸型聚合物8-20％，水75-91.5％。專利CN101875872A公開了一種用于混凝土泵管管道的潤(rùn)滑劑，由聚丙烯酰胺和羥甲基纖維素組成，兩者的質(zhì)量比為(2-3):1。CN103074145A公開了一種用于泵送混凝土管道的潤(rùn)滑劑，由如下物質(zhì)按重量份數(shù)組成：丙烯酰胺類聚合物100份，纖維素醚25-150份，無(wú)機(jī)鹽促溶劑500-1000份，親水型表面活性劑0-20份。CN102807906A公開了一種混凝土泵管潤(rùn)滑劑，其配料重量百分比為：碳酸鈣30-50％、三聚氰胺15-35％、硫酸鈉10-30％、一水檸檬酸5-10％。

由上可知，現(xiàn)有技術(shù)中公開的多是用于混凝土的潤(rùn)滑劑，未見有關(guān)用于運(yùn)送開挖土體的潤(rùn)滑劑的方案。因此，亟須一種有效潤(rùn)滑管道內(nèi)壁，減小土體與管道內(nèi)壁之間的摩擦，增大土體的輸送長(zhǎng)度，使管道運(yùn)土技術(shù)能夠迅速應(yīng)用于急需的城市建設(shè)中的用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種有效潤(rùn)滑管道內(nèi)壁，減小土體與管道內(nèi)壁之間的摩擦，增大土體的輸送長(zhǎng)度，使管道運(yùn)土技術(shù)能夠迅速應(yīng)用于急需的城市建設(shè)中的用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑。

本發(fā)明還提供一種如以上所述的用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑的制備方法。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑，所述潤(rùn)滑劑包括重量配比如下的組分：

作為用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑的一種改進(jìn)，所述潤(rùn)滑劑包括重量配比如下的組分：

作為用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑的一種改進(jìn)，所述潤(rùn)滑劑包括重量配比如下的組分：

作為用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑的一種改進(jìn)，所述膠黏劑為聚丙烯酸酯和/或聚異丁烯中。

一種如上述的用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將羧甲基纖維素、陶土粉加入到水中，加熱攪拌，得到混合液Ⅰ；

(2)將松香酸鈉、十二烷基磺酸鈉、妥爾油、油酸酰胺、石蠟、蓖麻油加入到步驟(1)的混合液Ⅰ中，升溫?cái)嚢?，得到混合液Ⅱ?/p>

(3)將海藻酸鈉、黃原膠、膠黏劑加入到步驟(2)的混合液Ⅱ中，攪拌均勻，即得潤(rùn)滑劑。

作為用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑的制備方法的一種改進(jìn)，在步驟(1)中，加熱溫度為25℃-50℃，攪拌速度為300-800r/min，攪拌時(shí)間為10min-60min。

優(yōu)選的，在步驟(1)中，加熱溫度為40℃，攪拌速度為600r/min，攪拌時(shí)間為30min。

作為用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑的制備方法的一種改進(jìn)，在步驟(2)中，升溫溫度為50℃-55℃，攪拌速度為250-500r/min，攪拌時(shí)間為20min-60min；

優(yōu)選的，在步驟(2)中，升溫溫度為52℃，攪拌速度為350r/min，攪拌時(shí)間為40min。

作為用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑的制備方法的一種改進(jìn)，在步驟(3)中的攪拌速度為100-300r/min，攪拌時(shí)間為10min-60min；

優(yōu)選的，在步驟(3)中的攪拌速度為200r/min，攪拌時(shí)間為30min。

使用時(shí)，將潤(rùn)滑劑倒入泵車料斗內(nèi)，開始泵送，泵送完后開始泄入土體泵送。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的潤(rùn)滑劑采用粘度較高的陶土粉和羧甲基纖維素成分，以及具有潤(rùn)滑作用的松香酸鈉、十二烷基磺酸鈉、妥爾油、油酸酰胺、石蠟、蓖麻油成分，通過(guò)添加海藻酸鈉、黃原膠、膠黏劑等添加劑制備出的潤(rùn)滑劑，能夠有效潤(rùn)滑管道內(nèi)壁，減小土體與管道內(nèi)壁之間的摩擦，利于土體在管道內(nèi)的運(yùn)輸，增大土體的輸送長(zhǎng)度，使管道運(yùn)土技術(shù)能夠迅速應(yīng)用于急需的城市建設(shè)中。

本發(fā)明還提出一種制備上述潤(rùn)滑劑的制備方法，該制備方法操作簡(jiǎn)單方便。

具體實(shí)施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，通過(guò)具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

潤(rùn)滑劑包括重量配比如下的組分：羧甲基纖維素20克；陶土粉10.5克；松香酸鈉12克；十二烷基磺酸鈉6克；妥爾油20克；海藻酸鈉6克；黃原膠4克；油酸酰胺6克；石蠟20克；蓖麻油9克；聚丙烯酸酯8克；水1000克。

上述潤(rùn)滑劑的制作方法，包括如下步驟：

(1)按照上述重量配比取各組分，將羧甲基纖維素、陶土粉加入到水中，在溫度為40℃下，采用磁力攪拌裝置以600r/min攪拌速度，混合攪拌30min，得到混合液Ⅰ。

(2)將松香酸鈉、十二烷基磺酸鈉、妥爾油、油酸酰胺、石蠟、蓖麻油加入到步驟(1)的混合液Ⅰ中，在溫度為52℃下，采用磁力攪拌裝置以350r/min攪拌速度，混合攪拌40min，得到混合液Ⅱ。

(3)將海藻酸鈉、黃原膠、膠黏劑聚丙烯酸酯加入到步驟(2)的混合液Ⅱ中，采用磁力攪拌裝置以200r/min攪拌速度，混合攪拌30min，混合均勻，即得潤(rùn)滑劑1。

在土體開始泵送之前，將潤(rùn)滑劑1倒入泵車料斗內(nèi)，開始泵送，可以潤(rùn)滑泵管50米，當(dāng)潤(rùn)滑劑1泵完后，泄入土體正常泵送，可連續(xù)泵送500方土體。

觀察潤(rùn)滑劑1，其勻質(zhì)性好，靜置10小時(shí)不分層。在泵送時(shí)泵管內(nèi)壁涂抹均勻，效果好。

同實(shí)施例1的制備步驟類似，實(shí)施例2-8是通過(guò)調(diào)整制備過(guò)程中步驟(1)中加熱溫度、攪拌速度及攪拌時(shí)間，步驟(2)中加熱溫度、攪拌速度及攪拌時(shí)間，步驟(3)中的攪拌速度及攪拌時(shí)間，以及各組分的重量配比來(lái)制備潤(rùn)滑劑。實(shí)施例2-8的制備情況具體如表1所示。

表1：實(shí)施例2-8中潤(rùn)滑劑的制備情況

經(jīng)試驗(yàn)，將實(shí)施例2-8制備的潤(rùn)滑劑倒入泵車料斗內(nèi)泵送，潤(rùn)滑泵管，當(dāng)潤(rùn)滑劑泵完后，泄入土體正常泵送，其潤(rùn)滑效果如表2所示。

表2：實(shí)施例2-8對(duì)管道的潤(rùn)滑效果

觀察實(shí)施例2-8制備的潤(rùn)滑劑，其勻質(zhì)性好，靜置10小時(shí)不分層。在泵送時(shí)泵管內(nèi)壁涂抹均勻，效果好。

本發(fā)明中，羧甲基纖維素的水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、膠體保護(hù)、乳化及懸浮等作用，廣泛應(yīng)用于石油、食品、醫(yī)藥、紡織和造紙等行業(yè)。尤其是用于石油、天然氣的鉆探、掘井等工程中，具有以下特點(diǎn)：

1、含羧甲基纖維素的泥漿能使井壁形成薄而堅(jiān)，滲透性低的濾餅，使失水量降低。

2、在泥漿中加入羧甲基纖維素后，能使鉆機(jī)得到低的初切力，使泥漿易于放出裹在里面的氣體，同時(shí)把碎物很快棄于泥坑中。

3、鉆井泥漿和其它懸浮分散體一樣，具有一定的存在期，加入羧甲基纖維素后能使它穩(wěn)定而延長(zhǎng)存在期。

4、含有羧甲基纖維素的泥漿，很少受霉菌影響，因此，毋須維持很高的pH值，也不必使用防腐劑。

5、含羧甲基纖維素的泥漿，穩(wěn)定性良好，即使溫度在150℃以上仍能降低失水。

在本發(fā)明中，其可作為制備潤(rùn)滑劑的增稠劑、糊料。

陶土粉是指含有鐵質(zhì)而帶黃褐色、灰白色、紅紫色等色調(diào)，具有良好可塑性的粘土粉體，其粘度較高，粒度較小，可用于提高本發(fā)明的潤(rùn)滑劑的粘度。采用陶土粉制備的潤(rùn)滑劑可以滲入管道的孔壁中，增加土體的密實(shí)度，提高管道的承載力，有效防止土體的塌孔現(xiàn)象發(fā)生。

松香酸鈉是一種三苯環(huán)結(jié)構(gòu)陰離子表面活性劑，由于它的兩親結(jié)構(gòu)(一端親水基，一端親油基)，固廣泛用作高性能乳化劑。本品具有優(yōu)異的乳化分散性能以及優(yōu)良的鈣皂分散和抗硬水性能；具有良好的潤(rùn)滑性能和減振減阻性能。松香酸鈉用作沖洗液時(shí)，它的親水基吸附在鉆具和孔壁上，而親油基則起著隔離摩擦面的作用，使固體之間的摩擦變?yōu)橛兔嬷g的摩擦，借以降低孔壁與鉆具之間的摩擦阻力；松香酸鈉是一種重要的混凝土外加劑，它大大提高了高強(qiáng)混凝土的力學(xué)性能，松香酸鈉不但成本低，而且提供了簡(jiǎn)便易行的施工工藝。

十二烷基磺酸鈉是一種陰離子表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)中有一個(gè)強(qiáng)親水性的磺酸基與烴基相聯(lián)結(jié)，表面活性強(qiáng)，低溫水溶解性好，2U℃含32％活性物。在堿性，中性，弱酸性溶液中穩(wěn)定，對(duì)硬水不敏感。具有吸水潮解性。

妥爾油屬于混合物，主要用于肥皂、清漆、油漆、油墨、潤(rùn)滑劑、金屬加工用的油、消毒劑或膠粘劑等，主要成分是脂肪酸和松香酸。

海藻酸鈉是一種高粘性的高分子化合物。它與淀粉、纖維素等的不同之處，是它具有羧基，是β-D-甘露糖醛酸的醛基以苷鍵形成的高聚糖醛酸。其功能性質(zhì)如下：

(1)親水性強(qiáng)，在冷水和溫水中都能溶解，形成非常粘稠的均勻的溶液。

(2)形成的真溶液具有其他類似物難于獲得的柔軟性、均一性及其他優(yōu)良特性。

(3)具有很強(qiáng)的保護(hù)膠體的作用，對(duì)油脂的乳化力強(qiáng)。

(4)在溶液中加入鋁、鋇、鈣、銅、鐵、鉛、鋅、鎳等金屬鹽，就會(huì)生成不溶性的藻酸鹽。這些金屬鹽是鈉、鉀的磷酸鹽、乙酸鹽等的緩沖劑，可以抑制、延遲凝固。

(5)通常pH值為7，呈中性，可在4-10之間調(diào)整。

(6)粘著性小，適用于經(jīng)紗漿料、脫模等。

黃原膠是目前國(guó)際上集增稠、懸浮、乳化、穩(wěn)定于一體，性能最優(yōu)越的生物膠。黃原膠對(duì)不溶性固體和油滴具有良好的懸浮作用。黃原膠溶膠分子能形成超結(jié)合帶狀的螺旋共聚體，構(gòu)成脆弱的類似膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以能夠支持固體顆粒、液滴和氣泡的形態(tài)，顯示出很強(qiáng)的乳化穩(wěn)定作用和高懸浮能力。

油酸酰胺具有較好的外潤(rùn)滑作用，所以是很好的潤(rùn)滑劑。此外，還能提高塑料制品的抗靜電性。

石蠟的主要成分為直鏈烷烴，并含有少量的支鏈烷烴。石蠟是一種白色團(tuán)體，溶于苯、氯傷、四氯化碳、石腦油等一類非極性溶劑，不溶于如水和甲醇等極性溶劑。具有潤(rùn)滑作用。

蓖麻油具有良好穩(wěn)定性、保色性、可撓性、顏料分散性、濕潤(rùn)性、潤(rùn)滑性、低溫特性、電氣特性以及生物特性,因此，可以就此配合應(yīng)用于清漆涂料、人造皮革、油墨、密封劑、潤(rùn)滑劑、文具、化妝品、電氣絕緣材料、醫(yī)藥等。

膠黏劑聚丙烯酸酯，易溶于丙酮、乙酸乙酯、苯及二氯乙烷，而不溶于水，其能形成光澤好而耐水的膜，粘合牢固，不易剝落，在室溫下柔韌而有彈性，耐候性好。有粘合性，可用作壓敏性膠粘劑和熱敏性膠粘劑。由于它的耐老化性能好，粘結(jié)污染小，使用方便，其產(chǎn)量增加較快。丙烯酸酯聚合物具有優(yōu)良的成膜性、粘接性、保光性、耐候性、耐腐燭性和柔韌性。

本發(fā)明的聚丙烯酸酯可優(yōu)選聚甲基丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯應(yīng)用于潤(rùn)滑油粘度指數(shù)改進(jìn)劑、降凝劑。還廣泛用于皮革和織物處理劑、樹脂改性劑、涂料、漆料、膠黏劑、絮凝劑、油品改性劑、安全玻璃中間層、人造大理石、聚合物混凝土等。在制備本發(fā)明的用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑過(guò)程中，可作為膠黏劑，增強(qiáng)混合物的粘結(jié)性。

當(dāng)然，聚丙烯酸酯也可由聚異丁烯來(lái)代替。聚異丁烯，無(wú)色至淡黃色粘稠液體或有彈性的橡膠狀半固體，均無(wú)味，平均分子量20萬(wàn)-8700萬(wàn)，溶于苯和二異丁烯，可與聚醋酸乙烯酯、蠟等互溶，不溶于水、醇等極性溶劑，有良好的耐光性、耐熱性、抗氧化性。主要應(yīng)用于石油添加劑、膠黏劑等許多領(lǐng)域。也可用作增稠劑，與其他材料并用提高粘接力、柔韌性、耐老化性、氣密性和電絕緣性。

綜上所述，本發(fā)明的用于管道運(yùn)土機(jī)的潤(rùn)滑劑能夠有效潤(rùn)滑管道內(nèi)壁，減小土體與管道內(nèi)壁的摩擦，利于土體在管道內(nèi)的運(yùn)輸，增大土體的輸送長(zhǎng)度，使管道運(yùn)土技術(shù)能夠迅速應(yīng)用于急需的城市建設(shè)中。

以上結(jié)合具體實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。