轴承油组合物及提高轴承油性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种轴承油组合物，特别涉及一种适用于高速线材精轧机轴承的轴承 油组合物。
【背景技术】
[0002] 随着冶金工业的发展，钢板、棒材高速轧机发展迅速，目前我国已经引进了几十条 高速线材轧机，为国民经济发展做出巨大贡献。
[0003] 高速线材轧机机械传动复杂、结构紧凑、精度高、速度快，其高速线材轧机运转速 度高达120m/s，使得油膜轴承承受高速大转矩负荷。因此需要采用特殊的润滑油进行润滑， 除了满足油膜轴承对油品润滑性的要求外，又要考虑到齿轮传动对油品极压性的要求。因 此，要求润滑油具有优异的粘温性能、抗磨性能和极压性能、氧化安定性能。
[0004] 另外，由于轧制时需要较高压力的冷却水的连续喷射，油膜轴承油极易形成乳化 现象，因此，要求油品应具有优异的抗乳化性、防锈、防腐性能。
[0005] 为保障油膜轴承在苛刻工况条件下长周期运转，国外开发了三代油膜轴承油，第 一代是不含添加剂的抗氧型油膜轴承油；第二代为抗乳化抗氧防锈型油膜轴承油；第三代 属于抗氧抗乳化防锈抗磨型的重负荷油膜轴承油。
[0006] 虽然油膜轴承油研制时间较长，国外只介绍成熟的产品，研究报道很少，国内以自 主开发为主，并形成了相应的技术和专利。
[0007] CN 1259561介绍了一种油膜轴承油组合物，是一种用于冶金系统高速线材轧机油 膜轴承及齿轮传动系统润滑、导卫系统油雾润滑的润滑油，其特征在于它含有：(A) -定量 的基础油，（B)至少一种极压抗磨剂，（C)至少一种抗氧剂，和/或抗氧抗腐剂，和/或金属 钝化剂，（D)至少一种防锈剂，（E) -定量的抗乳化剂，（F) -定量的抗泡剂，（G)适量的降 凝剂，（H)适量的粘度指数改进剂，（I)适量的抗乳化抗磨补强剂，上述组合物具有优良的 抗磨性、抗乳化性、抗氧性、防锈性等性能特点。
[0008] CN 1754951介绍了一种复合型油膜轴承油组合物，包括胺与环氧化物缩合物、 环氧乙-丙烷嵌段聚醚、油溶性聚醚中的任意一种或其混合物，噻二唑多硫化物、苯三 唑-醛-胺缩合物、苯三唑脂肪酸铵盐中的任意一种或其混合物，，二烷基萘磺酸盐、苯并三 氮唑、烷基磷酸咪唑磷盐中的任意一种或其混合物，硫化棉籽油、硫化烯烃棉籽油、脂肪酸 酯、膦酸酯、硫磷酸钥任意一种或其混合物，硫化脂肪酸酯、硫化植物油、硫化异丁烯、多硫 化物、亚磷酸酯中的任意一种或其混合物，以及余量的基础油，该组合物剂量低、气味小。
[0009] CN 101575546介绍了一种具有高分水性能的油膜轴承润滑油，本发明涉及一种具 有高分水性能的油膜轴承润滑油，其特征在于它由双聚异丁烯丁二酰亚胺、环己六醇六磷 酸酯、6-叔丁基-3-甲基苯酚、三苯基硫代磷酸酯、二烃基五硫化物、苯三唑十八胺盐、二 (2, 4-二特丁基苯基）季戊四醇双亚磷酸酯、丁基异辛基磷酸十二胺盐、十二烯烃丁二酸、 胺的四聚氧丙撑衍生物、石油酸聚醚酯、聚丙烯酸酯、油溶性聚醚类高分子化合物、双苯基 丙基二甲基硅氧烷和基础油组成，该产品具有优异的分水性和良好的极压抗磨性，能够满 足潮湿、多水工况的特殊需求。
[0010] 以上技术虽然能调制出满足要求的油膜轴承油，但是由于高速线材轧机工作场合 条件苛刻，尤其是工作环境下有大量的冷却水存在，用现有技术调制的润滑油不能快速、完 全分离水，另外破乳剂与润滑油的相容性不好，容易从油中分出，因此也就不能满足高速线 材轧机的正常工作要求。
【发明内容】
[0011] 本发明提供了一种轴承油组合物及提高轴承油性能的方法。
[0012] 本发明的轴承油组合物，包括：烷基硫膦酸酐、破乳剂、极压抗磨剂、抗氧剂、油性 剂和主要量的润滑基础油。
[0013] 所述的烷基硫膦酸酐为C5~C50的α -烯烃和P2s5发生硫膦化反应的产物，优选 C10~C40的α -烯烃和P2s5发生硫膦化反应的产物，最优选C10~C30的α -烯烃和P2s5 发生硫膦化反应的产物。在制备所述的烷基硫膦酸酐时，所述C5~C50的α -烯烃和P2S5 的摩尔比优选1. 5~2. 5 :1，反应温度为100~250°C，反应时间为2~6小时，二者发生反 应时优选加入催化剂，所述催化剂的加入量为二者物料总质量的〇. 1%~1%，所述催化剂 优选烷基酚、硫磺。
[0014] 所述C5~C50的α -烯烃和P2s5发生硫膦化反应的反应式为：
[0015]
[0016] 其中R"为C5~C50的烷基。
[0017] 所述的烷基硫膦酸酐占轴承油组合物总质量的0. 02%~2 %，优选0. 1 %~2%， 最优选0. 2%~1%。
[0018] 所述的破乳剂为非聚醚类破乳剂和/或聚醚类破乳剂。
[0019] 所述非聚醚类破乳剂为丙烯酸酯和α -烯基磺酸的共聚物。
[0020] 所述丙烯酸酯和α -烯基磺酸的共聚物的结构为：
[0021]
[0022] 其中R为C4~C18烷基或其混合烷基，优选C4~C15烷基或其混合烷基，最优选 C5~C10烷基或其混合烷基；其中Α1为氢或甲基，Α2为氢或C1~C4烷基，优选氢、甲基、 乙基或丙基，最优选氢、甲基或乙基，X为〇~4的整数，优选0~3的整数，最优选0~2 的整数；当A2为氢时，X为正整数；m为1~50的整数，优选5~50,最优选10~30, η为 1~50的整数，优选5~50,最优选10~20。
[0023] 所述丙烯酸酯和α-烯基磺酸的共聚物的分子量在1000~15000之间，优选 1500 ~10000,最优选 2000 ~8000。
[0024] 所述丙烯酸酯和α -烯基磺酸的共聚物的制备方法是将丙烯酸烷基酯和α -烯基 磺酸发生共聚反应，收集产物。
[0025] 所述丙烯酸烷基酯的结构为：
[0026]
[0027] 其中R为C4~C18烷基或其混合烷基，优选C4~C15烷基或其混合烷基，最优选 C5~C10烷基或其混合烷基；Α1为氢或甲基。
[0028] 所述丙烯酸烷基酯是由甲基丙烯酸或丙烯酸与烷基醇通过酯化反应得到，酯化反 应常用的催化剂是浓硫酸、酸性离子交换树脂等酸性催化剂。
[0029] 所述α -烯基磺酸的结构为：
[0030]
[0031] 其中Α2为氧或C1~C4烷基，优选氧、甲基、乙基或丙基，最优选氧、甲基或乙基， X为0~4的整数，优选0~3的整数，最优选0~2的整数；当Α2为氢时，X为正整数。
[0032] 所述α -烯基磺酸是将α -烯烃与磺化剂发生磺化反应而得。所述α -烯烃为 C3~C10烯烃，例如可以选用丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯和癸烯中的一种或多 种，优选C3~C8烯烃，最优选C3~C6烯烃。所述磺化剂可以选用发烟硫酸和/或三氧化 硫。
[0033] 在α -烯烃与磺化剂发生磺化反应时，可以加入溶剂，优选烃类溶剂，所述烃类溶 剂优选C5~C10烷烃或其混合物。所述溶剂的加入量优选α -烯烃质量的20 %~200%， 在磺化反应结束后脱除溶剂。
[0034] 所述α -烯烃与磺化剂发生磺化反应的反应压力优选在〇. 1~4MPa之间，最优 选0. 3~3. OMPa，反应温度优选在0~30°C之间，最优选在0~20°C之间，反应时间优选 0. 1~8小时，最优选0. 3~5小时。
[0035] 所述α -烯烃与磺化剂的摩尔比优选1 :1~1. 5,更优选1 :1~1. 2。
[0036] 所述磺化反应的产物中含有α-烯基磺酸、磺内酯，磺内酯不会参与丙烯酸烷基 酯和α-烯基磺酸的共聚反应。
[0037] 所述丙烯酸烷基酯和α -烯基磺酸之间的摩尔比是1~50 :50~1，优选1~10 : 10~1，最优选1~3 :2~1。
[0038] 所述丙烯酸烷基酯和a -烯基磺酸的共聚反应优选在溶剂中进行，所述溶剂优选 芳烃溶剂，例如苯、甲苯和二甲苯中的一种或多种；反应温度优选20~200°C，更优选30~ 150°C，最优选40~120°C，聚合的时间优选1~20小时，更优选2~15小时，最优选3~ 10小时。
[0039] 所述丙烯酸烷基酯和a -烯基磺酸发生共聚反应时加入引发剂，加入量是丙烯酸 烷基酯和a -烯基磺酸总质量的0. 05%~5%，优选0. 1%~3% ;所述的引发剂优选偶氮 化物和/或过氧化物，例如可以选用偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化 月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲 酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯 和过氧化二碳酸二环己酯中的一种或多种，优选偶氮二异丁基和/或过氧化苯甲酰，最优 选偶氮二异丁腈。
[0040] 所述丙烯酸烷基酯和a -烯基磺酸之间的共聚反应结束后将物料用水洗涤，除去 未反应的磺内酯和引发剂；如果在发生共聚反应时加入了溶剂，则需脱除溶剂。
[0041] 在所述丙烯酸烷基酯和a -烯基磺酸之间的共聚反应中可以加入中性油，所述中 性油的加入量为所述聚合物质量的20%~100%。所述的中性油优选溶剂精制油和/或聚 a -烯烃合成油,例如可以选用HVI150、6号加氢油、PA04、PA06,所述中性油的100°C运动黏 度在1~8mm 2/s之间。
[0042] 所述聚醚类破乳剂为四（4-羟基苯基）卟