一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法

1.本发明涉及润滑脂制备技术领域，特别涉及一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法。


背景技术：

2.在智能制造或绿色制造装备中，发展较快的主要是工业机器人。2015年以来我国工业机器人行业得到快速的发展，设立了40多家机器人产业园区，注册成立各类机器人公司2000多家，数量全面超越其他国家。国内工业机器人品牌的崛起，可以打破国外工业机器人公司的价格优势，刺激潜在客户的购买欲望。2015年全球工业机器人销量约45.6万台，同比增长27％。到2021年，全球工业机器人销量约65.3万台，预计到2025年，中国实现制造业的升级。全球主要市场的机器人销量都在增长，其中半数源自亚洲，中国表现尤为突出。
3.工业机器人主要是由本体、减速器、伺服系统和控制器四大部件构成，其中润滑部件——减速器又称“机器人的关节”，是其核心部件之一，占机器人整体成本的三分之一，控制着工业机器人力量输出和操作精度，其性能的好坏直接影响工业机器人的品质。减速器是工业机器人广泛采用的机械传动单元，与伺服电机装配在一起，能够将伺服电机输出转速准确降低到各关节部位所需的转速，从而获得足够的刚性和转矩，带动机械臂的运转。目前，用于工业机器人减速器的润滑脂存在极压和抗磨性差、不耐高温的问题，同时具有在高温下易变软流失和氧化变质，在低温下不能起到润滑作用等缺点。
4.为解决上述问题，针对工业机器人独特的润滑方式，本技术人在润滑脂中引入一些含极性官能团的分子和添加剂配方体系，从而增强其胶体结构的稳定性、成膜能力和润滑性能，延长设备的使用寿命，节约能源，以致提高国内外润滑脂水平。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂及其制备方法。
6.为实现上述技术目的，本发明人结合多年来对润滑脂的研究经验，通过大量试验探索和研究，最终获得了如下技术方案：一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，由下述重量分数的组分制备而成：
[0007][0008]
所述的基础油为精制加氢基础油或合成基础油，其在40℃时的运动粘度为58-65mm2/s，密度为0.82-0.89g/cm3；
[0009]
所述的精制加氢基础油选自如下的一种：n油、sn油、高粘度指数的矿物基加氢基础油；
[0010]
所述的合成基础油选自如下的一种或两种以上的调和油：聚α烯烃、合成酯类油、硅油；
[0011]
所述的聚α烯烃选用低粘度等级pao2、pao4、pao6、pao8中的一种或两种以上，所述的合成酯类油选用三羟甲基丙烷油酸酯、单季戊四醇饱和酯、偏苯三酸酯中的一种；所述的硅油是甲基硅油、苯基甲基硅油的一种。
[0012]
进一步优选地，如上所述的工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其中采用的无机稠化剂是高碱值的磺酸钙盐，其总碱值为380-420mgkoh/g，其含有的碳酸钙为球霰石晶型，粒径为10-40μm。
[0013]
进一步优选地，如上所述的工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其中采用的转化剂由多元醇、低分子酸和水按照1：(0.8-2)：(10-15)的重量比组成，所述多元醇选自如下的一种或两种以上：乙二醇、丙三醇、季戊四醇；所述的低分子酸选自如下的一种或两种以上：甲酸、乙酸、丙酸。所述的转化剂再进一步优选为由多元醇、低分子酸和水按照1：(1-1.5)：(12-13)的重量比组成。
[0014]
进一步优选地，如上所述的工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其中采用的复合酸由12-羟基硬脂酸和硼酸按照(1.2-1.5)：1的重量比组成。
[0015]
进一步优选地，如上所述的工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其中采用的增粘剂选自如下的一种：聚异丁烯pib高分子材料、聚甲基丙烯酸酯pma型高分子材料、乙烯-丙烯共聚物。
[0016]
进一步优选地，如上所述的工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其中采用的减摩添加剂选自硫代磷酸锌盐和硫代氨基甲酸钼盐中的一种或两种混合物；所述的硫代磷酸锌盐是硫磷双辛基碱性锌盐t203；所述的硫代氨基甲酸钼盐是二异辛基二硫代氨基甲酸钼。
[0017]
进一步优选地，如上所述的工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其中采用的极压
抗磨添加剂选自如下的一种或两种：无味硫化烯烃、亚磷酸酯铵盐、硫代磷酸酯铵盐、磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯。
[0018]
进一步优选地，如上所述的工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其中采用的防锈剂选自如下的一种：磺酸盐类、羧酸及其皂类、噻二唑类、苯并三氮唑类。
[0019]
进一步优选地，如上述地工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其中采用的抗氧剂选自如下的一种：二芳基仲胺、n-苯基苯胺、烷基二苯胺、对苯二胺、苯酚，2，4-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基苯酚。
[0020]
另外，本发明还提供了一种上述工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0021]
(1)将无机稠化剂、55％～70％的基础油和转化剂投入反应釜中，搅拌并加热至75～90℃，恒温60～120min，完成润滑脂的转相；
[0022]
(2)转相后，将物料升温至90～100℃，先后加入氢氧化钙乳状液和复合酸进行复合，皂化恒温反应90～120min；
[0023]
(3)皂化结束后升温至180～200℃进行炼制，然后降至80～110℃，加入极压抗磨剂、减摩剂、增粘剂、防锈剂和抗氧剂，搅拌后进行均质处理；
[0024]
(4)加入余量基础油，搅拌升温至130℃～150℃，并在此温度下保持15-25min，得到工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂。
[0025]
与现有技术比，本发明提供了一款工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂的制备技术，采用精制加氢基础油或者合成基础油，稠化无机高碱值磺酸钙盐，调配各类功能添加剂，经过转相、复合、炼制、调和等工艺制备，其优异性能表述如下：
[0026]
1)基础油的性能对终产品的性能影响小，基础油可选的种类较多，可以是精制加氢基础油，也可以是合成基础油(pao，合成酯类油，硅油)，或者几种合成基础油的复配，都可以制得性能优良的润滑脂，因此大幅度降低了成本与简化了加工工艺。
[0027]
2)制备过程绿色化，复合磺酸钙的转相基本上都需要一些低分子酸或低沸点的活性醇，使牛顿体的磺酸盐变成非牛顿体的磺酸盐，这样对环境具有一定地污染，而本发明减少或不使用易挥发性物质，避免了环境污染和对操作人员的伤害，整个过程绿色环保；
[0028]
3)基础油是精制加氢基础油或者合成基础油，其高低温性能优良，复合磺酸钙基润滑脂的泵送性非常突出，因此以复合磺酸钙基润滑脂作为机器人润滑剂，其使用温度范围宽，适用温度-30-220℃。
[0029]
4)复合磺酸钙润滑脂10万次剪切锥入度变化值在10以内，其具有优异的抗剪切性能，可降低设备使用时的噪音污染。
[0030]
5)复合磺酸钙润滑脂中本身含有大量纳米级的碳酸钙、醋酸钙等，其具有优异的极压抗磨、减摩性能，其在100℃，400n的载荷下，摩擦系数为0.062。
[0031]
6)复合磺酸钙基润滑脂的防锈性能非常好，抗磨性能也很好，调配功能添加剂能显著延长机器人的使用寿命，降低磨损与设备故障，从而降低使用成本。
附图说明
[0032]
图1：实施例1和实施例3的srv微动摩擦磨损测试图。
[0033]
图2：实施例1产品的红外谱图。
具体实施方式
[0034]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0035]
需要的说明的是，以下实施例中采用的高碱值磺酸钙盐，其总碱值为380-420mgkoh/g，其含有的碳酸钙为球霰石晶型，粒径为10-40μm。
[0036]
实施例1
[0037]
一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，通过以下步骤制备所得：
[0038]
s1、按重量份称取：高碱值磺酸钙盐30份、精制加氢基础油500n 44份、转化剂3份(丙三醇0.2份，乙酸0.3份，水2.5份)、氢氧化钙1份、复合酸2份(12-羟基硬脂酸1.2份，硼酸0.8份)、聚异丁烯3份、无味硫化烯烃1.5份，二异辛基二硫代氨基甲酸钼2份、防锈剂t705 0.5份、n-苯基苯胺1份；
[0039]
s2、将精制加氢基础油500n作为基础油；
[0040]
s3、将高碱值磺酸钙盐、基础油和转化剂的混合物投入反应釜中，搅拌加热至75～90℃，恒温60～90min，完成润滑脂的转相；
[0041]
s4、升温至90～100℃加入氢氧化钙和复合酸进行复合，皂化恒温反应90～120min；
[0042]
s5、皂化结束后升温至180～200℃进行炼制，然后降至80～110℃，加入极压抗磨剂、减摩剂、增粘剂、防锈剂和抗氧剂等搅拌后进行均质处理；加入精制加氢基础油500n 20份，搅拌升温至140℃，并在此温度下保持20min，得到工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂。各项典型理化指标测定结果见表1。
[0043]
实施例2
[0044]
一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，通过以下步骤制备所得：
[0045]
s1、按重量份称取：高碱值磺酸钙盐34份、精制加氢基础油500n 41份、转化剂3份(丙三醇0.2份，甲酸0.2份，水2.6份)、氢氧化钙1.3份、复合酸2.2份(12-羟基硬脂酸1.2份，硼酸1份)、乙烯-丙烯共聚物2份、无味硫化烯烃1.5份，二异辛基二硫代氨基甲酸钼2份、防锈剂t705 0.5份、n-苯基苯胺0.5份；
[0046]
s2、将精制加氢基础油500n作为基础油；
[0047]
s3、将高碱值磺酸钙盐、基础油和转化剂的混合物投入反应釜中，搅拌加热至75～90℃，恒温60～90min，完成润滑脂的转相；
[0048]
s4、升温至90～100℃加入氢氧化钙和复合酸进行复合，皂化恒温反应90～120min；
[0049]
s5、皂化结束后升温至180～200℃进行炼制，然后降至80～110℃，加入极压抗磨剂、减摩剂、增粘剂、防锈剂和抗氧剂等搅拌后进行均质处理；加入精制加氢基础油500n 24份，搅拌升温至140℃，并在此温度下保持20min，得到工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂。各项典型理化指标测定结果见表1。
[0050]
实施例3
[0051]
一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，通过以下步骤制备所得：
[0052]
s1、按重量份称取：高碱值磺酸钙盐35份、合成基础油pao849份、转化剂3份(乙二醇0.2份，乙酸0.3份，水2.5份)、氢氧化钙1.3份、复合酸2份(12-羟基硬脂酸1.2份，硼酸0.8份)、聚异丁烯3份、无味硫化烯烃1.5份，硫磷双辛基碱性锌盐t203 2份、防锈剂t705 0.5份、2,6-二叔丁基苯酚0.7份；
[0053]
s2、将合成基础油pao8作为基础油；
[0054]
s3、将高碱值磺酸钙盐、基础油和转化剂的混合物投入反应釜中，搅拌加热至75～90℃，恒温60～90min，完成润滑脂的转相；
[0055]
s4、升温至90～100℃加入氢氧化钙和复合酸进行复合，皂化恒温反应90～120min；
[0056]
s5、皂化结束后升温至180～200℃进行炼制，然后降至80～110℃，加入极压抗磨剂、减摩剂、增粘剂、防锈剂和抗氧剂等搅拌后进行均质处理；加入合成基础油pao8 21份，搅拌升温至140℃，并在此温度下保持20min，得到工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂各项典型理化指标测定结果见表1。
[0057]
实施例4
[0058]
一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，通过以下步骤制备所得：
[0059]
s1、按重量份称取：高碱值磺酸钙盐29份、合成基础油pao8 44份、转化剂3份(乙二醇0.2份，甲酸0.2份，水2.6份)、氢氧化钙1份、复合酸1.8份(12-羟基硬脂酸1份，硼酸0.8份)、聚异丁烯3份、无味硫化烯烃1.5份，硫磷双辛基碱性锌盐t203 3份、防锈剂t705 0.7份、2,6-二叔丁基苯酚1份；
[0060]
s2、将合成基础油pao8作为基础油；
[0061]
s3、将高碱值磺酸钙盐、基础油和转化剂的混合物投入反应釜中，搅拌加热至75～90℃，恒温60～90min，完成润滑脂的转相；
[0062]
s4、升温至90～100℃加入氢氧化钙和复合酸进行复合，皂化恒温反应90～120min；
[0063]
s5、皂化结束后升温至180～200℃进行炼制，然后降至80～110℃，加入极压抗磨剂、减摩剂、增粘剂、防锈剂和抗氧剂等搅拌后进行均质处理；加入合成基础油pao8 20份，搅拌升温至140℃，并在此温度下保持20min，得到工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂各项典型理化指标测定结果见表1。
[0064]
实施例5
[0065]
一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，通过以下步骤制备所得：
[0066]
s1、按重量份称取：高碱值磺酸钙盐30份、合成基础油pao8 24份、三羟甲基丙烷油酸酯20份，转化剂3份(季戊四醇0.2份，甲酸0.2份，水2.6份)、氢氧化钙1份、复合酸1.8份(12-羟基硬脂酸1份，硼酸0.8份)、聚甲基丙烯酸酯3份、磷酸三苯酯1.5份，二异辛基二硫代氨基甲酸钼2份、苯并三氮唑类0.7份、n-苯基苯胺1份；
[0067]
s2、将合成基础油pao8和三羟甲基丙烷油酸酯作为基础油；
[0068]
s3、将高碱值磺酸钙盐、合成基础油pao8、三羟甲基丙烷油酸酯和转化剂的混合物投入反应釜中，搅拌加热至75～90℃，恒温60～90min，完成润滑脂的转相；
[0069]
s4、升温至90～100℃加入氢氧化钙和复合酸进行复合，皂化恒温反应90～120min；
[0070]
s5、皂化结束后升温至180～200℃进行炼制，然后降至80～90℃，加入极压抗磨剂、减摩剂、增粘剂、防锈剂和抗氧剂等搅拌后进行均质处理；加入合成基础油pao820份，搅拌升温至140℃，并在此温度下保持20min，得到工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂。各项典型理化指标测定结果见表1。
[0071]
对比例1
[0072]
一种工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂，其制备过程与实施例1相同，但在润滑脂配方中未加入减摩剂(二异辛基二硫代氨基甲酸钼)，提高了防锈剂(t705)和抗氧剂(n-苯基苯胺)的质量比，其具体制备步骤如下：
[0073]
s1、按重量份称取：高碱值磺酸钙盐30份、精制加氢基础油500n 44份、转化剂3份(丙三醇0.2份，乙酸0.3份，水2.5份)、氢氧化钙1份、复合酸2份(12-羟基硬脂酸1.2份，硼酸0.8份)、聚异丁烯3份、无味硫化烯烃2.5份、防锈剂t 705 0.9份、n-苯基苯胺1.6份；
[0074]
s2、将精制加氢基础油500n作为基础油；
[0075]
s3、将高碱值磺酸钙盐、基础油和转化剂的混合物投入反应釜中，搅拌加热至75～90℃，恒温60～90min，完成润滑脂的转相；
[0076]
s4、升温至90～100℃加入氢氧化钙和复合酸进行复合，皂化恒温反应90～120min；
[0077]
s5、皂化结束后升温至180～200℃，降至80～110℃，加入极压抗磨剂、增粘剂、防锈剂和抗氧剂等搅拌后进行均质处理；加入精制加氢基础油500n 20份，搅拌升温至140℃，并在此温度下保持20min，得到工业机器人用复合磺酸钙基润滑脂。各项典型理化指标测定结果见表1。
[0078]
实施例1-5和比较例1的性能测试数据见表1：
[0079]
表1实施例的性能测试数据
[0080][0081]
本发明中基础油的性能对脂的性能影响小，降低了成本与简化了加工工艺；制备过程绿色化，减少易挥发性物质的使用；使用温度范围宽，适用温度-30-220℃；优异的抗剪切性能，降低设备使用时的噪音污染；优异的极压抗磨、减摩性能，其在100℃，400n的载荷下，摩擦系数为0.062；显著延长机器人以及高速轴承的使用寿命，降低磨损与设备故障，从而降低使用成本。
[0082]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。