一种轮带润滑剂及其制备方法和应用

1.本发明涉及润滑材料技术领域，具体涉及一种轮带润滑剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.回转窑是水泥生产企业的核心设备，在高温且重负荷的运转中承受着巨大的机械力、热变形以及化学侵蚀等。轮带是回转窑最重要的支承部件，其载荷重、扭矩大、支点多，运行系统复杂，对回转窑的稳定运行起着非常关键的作用。
3.由于窑体和轮带的热膨胀率以及刚性存在差异，需要将轮带的内径设计成比窑体(包括垫板)的外径大，这样运行过程中窑体(垫板)和轮带会产生一定的错位现象，称为滚动位移。正常的滚动位移错位的范围仅局限于窑体(包括垫板)和轮带的直径差，并按一定的比例发生，假如轮带和窑体(包括垫板)之间润滑不当或没有润滑时，就会发生滚动位移异常，接触面会发生咬住或打滑现象，这些现象会引起垫板和轮带之间的异常摩擦，窑体旋转时发生抖动现象，诱发窑体内耐火砖的破损和脱落，从而造成意外停窑检修和额外的停产损失，因此轮带与垫板之间的润滑非常重要。
4.回转窑轮带通常在270～370℃的高温和数十吨重的负荷下连续工作，工况条件十分苛刻，普通的润滑剂难以满足在此高温下的润滑要求。cn102559348a公开了一种回转窑轮带润滑油及其制造方法，使用聚α-烯烃合成油、复合磺酸钙基脂、复合金属皂、纳米胶体二硫化钼粉、胶体石墨粉、纳米软金属粉和抗燃剂为原料，解决了回转窑轮带在恶劣环境下润滑不良的问题，具有良好的抗磨、耐高温性能。但该回转窑轮带润滑油中含有复合磺酸钙基脂和复合金属皂，在高温条件下使用存在严重的冒烟问题，且轻组分基础油挥发后，复合磺酸钙基脂中含有的稠化剂等皂类物质干结残留在轮带上会增加磨损。同时，该回转窑轮带润滑油的黏附性不佳，使用过程中存在甩油问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种轮带润滑剂及其制备方法和应用，本发明提供的轮带润滑剂使用时无烟雾产生，在具有优异黏附性的同时还具有优异的耐高温性和极压性。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种轮带润滑剂，按质量份数计，包括以下制备原料：
8.合成多元醇酯基础油45～65份，所述合成多元醇酯基础油的闪点为300℃以上；
9.多元醇高黏度复合酯5～30份，所述多元醇高黏度复合酯的闪点为300℃以上，100℃运动黏度为1800～2200mm2/s；
10.固体添加剂10～30份，所述固体添加剂为超细石墨粉和超细二硫化钼粉的混合物。
11.优选地，所述合成多元醇酯基础油为三羟甲基丙烷油酸酯。
12.优选地，所述三羟甲基丙烷油酸酯的40℃运动黏度为45～55mm2/s。
13.优选地，所述超细石墨粉与超细二硫化钼粉的质量比为1:9～9:1。
14.优选地，所述超细石墨粉的粒度为0.1～15μm。
15.优选地，所述超细二硫化钼粉的粒度为0.1～20μm。
16.本发明提供了上述技术方案所述轮带润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
17.将合成酯基础油、高黏度复合酯与固体添加剂混合，得到轮带润滑剂。
18.优选地，所述混合包括：
19.将合成多元醇酯基础油与多元醇高黏度复合酯进行第一搅拌混合，之后将所得混合物料与固体添加剂进行第二搅拌混合。
20.优选地，所述第一搅拌混合的温度为55～75℃，时间为0.5～1h；所述第二搅拌混合的温度为55～75℃，时间为2～3h。
21.本发明提供了上述技术方案所述轮带润滑剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的轮带润滑剂在回转窑轮带润滑中的应用。
22.本发明提供了一种轮带润滑剂，按质量份数计，包括以下制备原料：合成多元醇酯基础油45～65份，所述合成多元醇酯基础油的闪点为300℃以上；多元醇高黏度复合酯5～30份，所述多元醇高黏度复合酯的闪点为300℃以上，100℃运动黏度为1800～2200mm2/s；固体添加剂10～30份，所述固体添加剂为超细石墨粉和超细二硫化钼粉的混合物。本发明采用合成多元醇酯基础油且复配多元醇高黏度复合酯，二者闪点均在300℃以上，能够承受较高的温度，同时该原料结构规整单一且不含有芳烃类等结构，在高温(350～500℃)条件下能够全部挥发分解，不会生成微小固体颗粒物，因此润滑油使用过程中不会有冒烟现象；且合成多元醇酯基础油与合成多元醇酯基础油挥发分解后所得物质的生物降解率可达90％以上，能够有效减少对生态环境的污染。同时，本发明采用超细石墨粉和超细二硫化钼粉的混合物作为固体添加剂，耐高温性大幅度增强，可在500℃条件下仍能保持牢固的耐高温固体润滑膜，从而具有长效的润滑效果。此外，本发明提供的轮带润滑剂具有优异的极压性和黏附性。
23.进一步地，本发明中固体添加剂的粒度相对较大，不容易团聚，且由于多元醇高黏度复合酯的内摩擦力作用，超细石墨粉和超细二硫化钼粉能够稳定分散在轮带润滑剂中而不会沉降，使用时能均匀沉积在轮带表面而起到固体润滑作用，降低摩擦，避免了采用纳米胶体二硫化钼粉和胶体石墨粉在高温下使用时胶体被破坏从而导致纳米粉体极易团聚、难以均匀沉积在轮带表面，从而降低润滑效果的问题。
具体实施方式
24.本发明提供了一种轮带润滑剂，按质量份数计，包括以下制备原料：
25.合成多元醇酯基础油45～65份，所述合成多元醇酯基础油的闪点为300℃以上；
26.多元醇高黏度复合酯5～30份，所述多元醇高黏度复合酯的闪点为300℃以上，100℃运动黏度为1800～2200mm2/s；
27.固体添加剂10～30份，所述固体添加剂为超细石墨粉和超细二硫化钼粉的混合物。
28.在本发明中，若无特殊说明，所用制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
29.按质量份数计，本发明中所述轮带润滑剂的制备原料包括合成多元醇酯基础油45～65份，优选为50～60份，更优选为53～55份。在本发明中，所述合成多元醇酯基础油的闪
点为300℃以上，优选为320℃以上。在本发明中，所述合成多元醇酯基础油优选为三羟甲基丙烷油酸酯，所述三羟甲基丙烷油酸酯的40℃运动黏度优选为45～55mm2/s，更优选为50～52mm2/s。在本发明的实施例中，所述三羟甲基丙烷油酸酯具体为瑞捷化学公司的tmpto-a，闪点为320℃，40℃运动黏度为51.35mm2/s。
30.以所述合成多元醇酯基础油的质量份数为基准，本发明中所述轮带润滑剂的制备原料包括多元醇高黏度复合酯5～30份，优选为10～25份，更优选为15～20份。在本发明中，所述多元醇高黏度复合酯的闪点为300℃以上，优选为350℃以上；100℃运动黏度为1800～2200mm2/s，优选为1900～2100mm2/s，进一步优选为1950～2000mm2/s。在本发明的实施例中，所述多元醇高黏度复合酯具体为italmatch公司的ketjenlube 9505，闪点为350℃，100℃运动黏度为2000mm2/s。
31.本发明采用闪点为300℃以上的合成多元醇酯基础油，能够提高轮带润滑剂的耐高温性能，并适当调节轮带润滑剂的黏度；同时配合使用闪点为300℃以上、100℃运动黏度为1800～2200mm2/s的多元醇高黏度复合酯，能够提高轮带润滑剂的黏附性，有利于均匀分散固体添加剂。
32.以所述合成多元醇酯基础油的质量份数为基准，本发明中所述轮带润滑剂的制备原料包括固体添加剂10～30份，优选为15～28份，更优选为20～25份。在本发明中，所述固体添加剂为超细石墨粉和超细二硫化钼粉的混合物，所述超细石墨粉与超细二硫化钼粉的质量比优选为1:9～9:1，更优选为1:5～5:1，具体可以为1:9、1:2、1:1或9:1。在本发明中，所述超细石墨粉的粒度优选为0.1～15μm，更优选为0.1～5μm；所述超细二硫化钼粉的粒度优选为0.1～20μm，更优选为0.1～10μm。本发明优选采用上述粒度的超细石墨粉和超细二硫化钼粉配合使用作为固体添加剂，能够提高轮带润滑剂的黏附性能和极压性能，有利于更好地吸附在摩擦副表面，防止甩油现象，并能提供更高的承载能力。
33.本发明提供了上述技术方案所述轮带润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
34.将合成酯基础油、高黏度复合酯与固体添加剂混合，得到轮带润滑剂。
35.在本发明中，所述混合优选包括：将合成多元醇酯基础油与多元醇高黏度复合酯进行第一搅拌混合，之后将所得混合物料与固体添加剂进行第二搅拌混合。在本发明中，所述第一搅拌混合的温度优选为55～75℃，更优选为55～65℃；第一搅拌混合的时间优选为0.5～1h；所述第二搅拌混合的温度优选为55～75℃，更优选为55～65℃；第二搅拌混合的时间优选为2～3h。本发明对所述第一搅拌混合以及第二搅拌混合的搅拌速率没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌速率即可。本发明优选在上述温度条件下进行混合，能够使合成酯基础油与高黏度复合酯充分混合，并使固体添加剂均匀地分散在合成酯基础油与高黏度复合酯形成的基础油体系中。
36.本发明提供了上述技术方案所述轮带润滑剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的轮带润滑剂在回转窑轮带润滑中的应用。本发明对所述回转窑的种类没有特殊限定，可以为水泥矿山行业回转窑或化工行业回转窑。
37.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.以下实施例以及对比例中涉及的制备原料来源包括：
39.三羟甲基丙烷油酸酯购买自瑞捷化学公司，型号为tmpto-a，闪点为320℃，40℃运动黏度为51.35mm2/s；
40.多元醇高黏度复合酯购买自italmatch公司，型号为ketjenlube 9505，闪点为350℃，100℃运动黏度为2000mm2/s；
41.超细石墨粉购买自青岛成珑石墨公司，型号为高纯鳞片石墨粉，粒度为0.5～1μm；
42.超细二硫化钼粉购买自开拓者钼业公司，型号为二硫化钼1#，粒度为1～1.5μm。
43.实施例1
44.向45.0g三羟甲基丙烷油酸酯中加入25.0g多元醇高黏度复合酯，在60
±
5℃条件下搅拌1h，再加入3.0g超细石墨粉和27.0g超细二硫化钼粉，在60
±
5℃条件下搅拌3h，冷却至室温(25℃)即得轮带润滑剂。
45.实施例2
46.向65.0g三羟甲基丙烷油酸酯中加入5.0g多元醇高黏度复合酯，在60
±
5℃条件下搅拌1h，再加入10.0g超细石墨粉和20.0g超细二硫化钼粉，在60
±
5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得轮带润滑剂。
47.实施例3
48.向60.0g三羟甲基丙烷油酸酯中加入30.0g多元醇高黏度复合酯，在60
±
5℃条件下搅拌1h，再加入5.0g超细石墨粉和5.0g超细二硫化钼粉，在60
±
5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得轮带润滑剂。
49.实施例4
50.向55.0g三羟甲基丙烷油酸酯中加入20.0g多元醇高黏度复合酯，在60
±
5℃条件下搅拌1h，再加入12.5g超细石墨粉和12.5g超细二硫化钼粉，在60
±
5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得轮带润滑剂。
51.实施例5
52.向60.0g三羟甲基丙烷油酸酯中加入10.0g多元醇高黏度复合酯，在60
±
5℃条件下搅拌1h，再加入27.0g超细石墨粉和3.0g超细二硫化钼粉，在60
±
5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得轮带润滑剂。
53.实施例6
54.向65.0g三羟甲基丙烷油酸酯中加入5.0g多元醇高黏度复合酯，在60
±
5℃条件下搅拌1h，再加入15.0g超细石墨粉和15.0g超细二硫化钼粉，在60
±
5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得轮带润滑剂。
55.对比例1
56.按照实施例6的方法制备轮带润滑剂，不同之处仅在于将15.0g超细石墨粉和15.0g超细二硫化钼粉替换成30.0g超细石墨粉。
57.对比例2
58.按照实施例6的方法制备轮带润滑剂，不同之处仅在于将15.0g超细石墨粉和15.0g超细二硫化钼粉替换成30.0g超细二硫化钼粉。
59.对比例3
60.以现有技术cn 102559348a中的实施例1作为对比例3，即按质量百分比，轮带润滑
剂组分构成为：聚α-烯烃合成油50％，复合磺酸钙基脂15％，复合金属皂20％，纳米胶体二硫化钼粉4％，胶体石墨粉3.5％，纳米软金属粉2％，抗燃剂5.5％。
61.测试例
62.对实施例以及对比例制备的轮带润滑剂进行性能测试，具体如下：
63.1、采用润滑油极压性能测定法(gb/t 3142)测试所述轮带润滑剂的烧结负荷pd值，该值越大，代表承载能力越强。
64.2、采用模拟烟雾试验评价所述轮带润滑剂在使用时是否有烟雾产生，具体是将10号钢片在马弗炉中于300℃保持10min后，取出于室温条件下立即在10号钢片表面滴5～10滴所述轮带润滑剂，观察是否有烟雾产生。
65.3、采用黏附性试验方法测试所述轮带润滑剂在摩擦副表面的黏附性能，具体是取60mm
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80mm的45号钢片，称量3.0g轮带润滑剂作为试验油，均匀涂于45号钢片表面，然后于室温下垂直悬挂，在48h后称量45号钢片表面残留的试验油量，用留油率(试验后残留试验油量/试验前试验油量)来判断油品的黏附性，该值越大，代表黏附性越好。
66.实施例以及对比例制备的轮带润滑剂的性能测试结果见表1。
67.表1实施例以及对比例制备的轮带润滑剂的性能测试结果
68.样品来源烧结负荷pd值(n)是否有烟雾黏附性(48h留油率)/％实施例14903.3完全无烟雾19.6实施例24903.3完全无烟雾15.7实施例33089.0完全无烟雾17.1实施例43922.7完全无烟雾17.5实施例53922.7完全无烟雾16.3实施例64903.3完全无烟雾15.5对比例12255.5完全无烟雾14.7对比例22255.5完全无烟雾15.6对比例33089.0有明显烟雾6.9
69.由表1可知，本发明提供的轮带润滑剂具有较好的极压性能和黏附性能，且在300℃高温下无烟雾产生。由对比例1～2以及实施例6可知，超细石墨粉和超细二硫化钼复配使用具有较好的正协同效果，相对于单独使用某一种固体添加剂而言，极压性能得到大幅提升。由对比例3及实施例1～6可知，本发明解决了现有技术中轮带润滑剂使用时的冒烟问题，且大幅提升了轮带润滑剂的黏附性能，从而在实际应用中会避免甩油现象的发生。
70.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。