一种合成型开式齿轮油组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种合成型开式齿轮油组合物。
【背景技术】
[0002] 在水泥、冶金、矿业、电力等行业中，开式齿轮传动应用极为普遍，特别是应用在一 些特大型的旋转设备上，如磨碎机、干燥机、矿山电铲、煤磨机、球磨机等。宄其原因，主要 是在生产工艺上它能很好的适应回转设备中大量通风的需要，这是闭式齿轮传动无法比拟 的。开式齿轮传动由于其自身机械结构特点及传动特点都会给齿轮的咬合和接触带来不 利的影响。德国Wollhofen曾对55套开式传动齿轮的损坏原因进行调查，得出结论认为： 18. 2%是由于润滑不良和润滑失效造成的。由此可知润滑剂性能优劣对于保护开式齿轮装 置正常运转的重要性，一个好的开式齿轮润滑剂应具有以下几个特性：①良好的粘附性； ②良好的粘温特性；③良好的低温流动性；④良好的抗水性和防锈性；⑤良好的极压抗磨 性能；⑥易于使用。
[0003] 大型开式齿轮所用的传统润滑剂是沥青润滑剂。这种润滑剂利用沥青作增稠剂， 有较好的粘附性和油膜强度。国内兰炼生产的1#~4#普通开式齿轮润滑油即属于这种沥青 质润滑剂；还有一种是加有极压抗磨添加剂属于极压型的沥青质开式齿轮润滑剂，能满足 AGMA251. 02中EP型开式齿轮润滑剂的规格要求，如专利CN1594517A所报道的一种开式 齿轮油。上述2种沥青质齿轮润滑剂在使用时往往需要加热才能涂上去，有时为了使用方 便需加入10%左右挥发性的溶剂稀释后使用，但这对环境保护不利。在使用过程中，这类沥 青质润滑剂还存在一些严重的问题：（1)粘温性能较差。使用温度范围较窄，低温下难以加 到使用部位，且易剥落，有龟裂现象，尤其是在环境温度变化较大的场合使用极为不便，对 于溶剂稀释型沥青润滑剂使用时粘度难以控制，如溶剂蒸发甚至出现固化，如采用喷雾润 滑则容易造成喷雾系统的堵塞。（2)抗污染能力差，极易混进杂质而且污染颗粒极难沉降， 造成齿轮的磨粒磨损。
[0004] 随着科技的发展和环保的需要，非溶剂非沥青型开式齿轮剂成为市场的主要需 求，主要包括胶粘性开式齿轮润滑剂和合成型开式齿轮润滑剂。胶粘性润滑剂以其良好的 润滑性能、抗污染能力强等优势成为开式齿轮设备润滑的主导产品之一。这种润滑剂大体 组成为增粘剂、矿物油或合成烃、添加剂、固体润滑剂，如专利CN1962835A报道的一种开 式齿轮油组合物、专利CN1962836A报道的一种新型开式齿轮油组合物。固体润滑剂在胶 粘性润滑剂中具有很重要的作用，有研宄表明固体润滑剂分散悬浮在润滑油中，既可发挥 固体润滑剂本身的性能，又可弥补固体润滑剂的摩擦系数大和导热性不良的缺点。但是由 于采用黑色的固体添加剂，在使用中不易对齿轮表面进行实时监测，对维修也带来诸多不 便。
[0005] 合成型开式齿轮润滑剂具有传统开式齿轮剂无法比拟的优越性能，通常采用高粘 度合成基础油与添加剂配制而成。天然的高粘度指数配上独特的添加剂体系使合成型开式 齿轮剂具有卓越的热和氧化性能、良好的低温流动性，在极其高温和低温操作条件下，即使 是对于以很低速度运行的齿轮，仍具有卓越的润滑性能，特别适用于低速、重载、高温的工 况。如专利CN102776056A报道的一种开式齿轮润滑油组合物及其制备方法，采用高粘度 合成基础油、合成酯类油、添加剂配制而成，具有优异的高、低温性能、优异的极压性能、良 好的抗腐蚀性能，但由于其粘度等级低，在一些特大型开式齿轮设备上应用受限。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种合成型开式齿轮油组合物。
[0007]本发明所述的一种合成型开式齿轮油组合物，由28. 5wt%~87. 5wt%合成酯类 基础油I、9. 5wt%~48. 5wt%合成酯类基础油II、0wt%~19wt%合成酯类基础油III以及 3wt%~6wt%添加剂组成；所述合成酯类基础油I为多元醇复酯，是以新戊二醇、二聚酸、油 酸以及二甲苯在170°C~230°C反应16~18h，再经减压蒸馏除去过量溶剂和脂肪酸获得； 所述合成酯类基础油II为多元醇环烷酸酯，是以三羟甲基丙烷、环烷酸以及甲苯在160°C~ 210°C反应10~12h，再经减压蒸馏脱除溶剂获得；所述合成酯类基础油III为三羟甲基丙烷 油酸酯。
[0008]所述合成酯类基础油III40°C的粘度在46~50mm2/s，倾点-36°C。
[0009]所述新戊二醇、二聚酸和油酸的摩尔比为1. 5~1. 6 :1 :1。
[0010] 所述三羟甲基丙烷与环烷酸的摩尔比为1~1. 05 :3。
[0011] 所述添加剂由抗氧剂、极压抗磨剂、金属钝化剂、防锈剂和降凝剂组成。
[0012] 所述抗氧剂为2, 6-二叔丁基苯酚、2-甲基-6-叔丁基苯酚中的一种。
[0013]所述极压抗磨剂为硫化脂肪酸三甘油酯、硫化异丁烯、二叔丁基三硫化物、二叔月 桂基三硫化物的一种。
[0014]所述金属钝化剂为N，N' -二烷基氨基亚甲基苯三唑、甲基苯三唑、2-巯基苯并噻 唑、2, 5-二(烷基二硫代）3, 4-噻二唑中的一种。
[0015]所述防锈剂为磷酸二辛酯、苯并三氮唑、氮硼酸酯中的一种。
[0016]所述降凝剂为T803 (聚a-烯烃)、T808A(苯乙烯富马酸酯共聚物）中的一种。[0017]本发明与现有技术相比具有以下优点： 本发明所制备的一种合成型开式齿轮油组合物，通过多种合成酯类基础油的调合并与 恰当的添加剂配伍，具有优异的粘温性能、优异的极压抗磨性能、粘附性好等特点，改善了 沥青型开式齿轮剂低温性能差、对设备及现场环境污染严重的问题；避免了胶粘型开式齿 轮剂由于固体润滑剂分散不均所带来的摩擦磨损、导热不良的问题；该组合物由于粘度可 调范围宽，满足多种开式齿轮装置的工况需求，特别适用于大型开式齿轮设备。
【附图说明】
[0018] 图1为实施例3组合物、实施例4组合物、实施例5组合物的摩擦系数随时间变化 的曲线。
[0019] 图2为实施例3组合物、实施例4组合物、实施例5组合物的粘度随温度变化的曲 线。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1 在装有分水器和冷凝管的500mL的三口烧瓶中加入0. 365mol新戊二醇、0. 24mol二聚 酸、0. 24mol油酸、15.OmL二甲苯，搅拌并升温至170°C开始回流反应，然后以10°C/min的 速率升温至230°C，保温10h，反应结束。在减压条件下于230°C脱除溶剂和剩余脂肪酸得到 产物，记为合成酯类基础油I，基本性能见表1。
[0021] 表1合成酯类基础油I基本理化性能
实施例2 在装有分水器和冷凝管的500mL的三口烧瓶中加入0? 105mol三羟甲基丙烷、0? 3mol环烷酸、15.OmL甲苯，搅拌并升温至160°C开始回流反应，然后以10°C/min的速率升温至 210°C，保温6h，反应结束。在减压条件下于180°C脱除溶剂得到产物，记为合成酯类基础油 II，基本性能见表2。
[0022] 表2合成酯类基础油II基本理化性能
实施例3 将142. 5g合成酯类基础油I、242. 5g合成酯类基础油II、95g合成酯类基础油III、5g2-甲基-6-叔丁基苯酚、6g二叔丁基三硫化物、0. 5g苯并三氮唑、3. 5g2-巯基苯并噻唑、 5gT803混合搅拌均匀得到产品，测试性能如表3。
[0023] 表3实施例3制备的开式齿轮油组合物的性能结果
实施例4 将216g合成醋类基础油I、188g合成醋类基础油II、66g合成醋类基础油III、5g2, 6-二叔丁基苯酚、10g二叔丁基三硫化物、5g磷酸二辛酯、4g甲基苯三唑、6gT803混合搅 拌均匀得到产品，测试性能如表4。
[0024] 表4实施例4制备的开式齿轮油组合物的性能结果
实施例5 将437. 5g合成酯类基础油I、47. 5g合成酯类基础油II、4g2-甲基-6-叔丁基苯酚、 4g二叔月桂基三硫化物、0. 5g苯并三氮唑、3g2-巯基苯并噻唑、3. 5gT808A混合搅拌均匀 得到产品，测试性能如表5。
[0025] 表5实施例5制备的开式齿轮油组合物的性能结果
【主权项】
1. 一种合成型开式齿轮油组合物，由28. 5wt%~87. 5wt%合成酯类基础油I、 9. 5wt%~48. 5wt%合成醋类基础油II、Owt%~19wt%合成醋类基础油III以及3wt%~6wt% 添加剂组成；所述合成酯类基础油I为多元醇复酯，是以新戊二醇、二聚酸、油酸以及二甲 苯在170°C~230°C反应16~18h，再经减压蒸馏除去过量溶剂和脂肪酸获得；所述合成酯 类基础油II为多元醇环烷酸酯，是以三羟甲基丙烷、环烷酸以及甲苯在160°C~210°C反应 10~12h，再经减压蒸馏脱除溶剂获得；所述合成酯类基础油III为三羟甲基丙烷油酸酯。2. 如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述新戊二醇、二聚酸和油酸的摩尔比为 1. 5 ~1. 6 :1 :1〇3. 如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述三羟甲基丙烷与环烷酸的摩尔比为 1 ~1. 05 :3〇4. 如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述添加剂由抗氧剂、极压抗磨剂、金属钝 化剂、防锈剂和降凝剂组成。5. 如权利要求4所述的组合物，其特征在于所述抗氧剂为2, 6-二叔丁基苯酚、2-甲 基-6-叔丁基苯酷中的一种。6. 如权利要求4所述的组合物，其特征在于所述极压抗磨剂为硫化脂肪酸三甘油酯、 硫化异丁烯、二叔丁基三硫化物、二叔月桂基三硫化物的一种。7. 如权利要求4所述的组合物，其特征在于所述金属钝化剂为N，N'-二烷基氨基亚甲 基苯三唑、甲基苯三唑、2-巯基苯并噻唑、2, 5-二(烷基二硫代）3, 4-噻二唑中的一种。8. 如权利要求4所述的组合物，其特征在于所述防锈剂为磷酸二辛酯、苯并三氮唑、氮 硼酸酯中的一种。9. 如权利要求4所述的组合物，其特征在于所述降凝剂为T803、T808A中的一种。
【专利摘要】本发明公开了一种合成型开式齿轮油组合物，该组合物由28.5wt%～87.5wt%合成酯类基础油Ⅰ、9.5wt%～48.5wt%高粘度合成酯类基础油Ⅱ、0wt%～19wt%低粘度合成酯类基础油Ⅲ及3wt%～6wt%添加剂组成，合成酯类基础油Ⅰ是以新戊二醇、二聚酸、油酸以及二甲苯在170℃～230℃反应16～18h，再经减压蒸馏除去过量溶剂和脂肪酸获得；合成酯类基础油Ⅱ是以三羟甲基丙烷、环烷酸以及甲苯在160℃～210℃反应10～12h，再经减压蒸馏脱除溶剂获得；合成酯类基础油Ⅲ为三羟甲基丙烷油酸酯。本发明所述组合物具有优异的抗磨性能、极压性能、防锈和抗腐蚀性能。
【IPC分类】C10N40/04, C10N30/06, C10N30/02, C10M169/04
【公开号】CN104962360
【申请号】CN201510375480
【发明人】王晓波, 马瑞, 赵勤, 李维民
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月1日