專利名稱：：大載荷行車導軌干膜潤滑劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及潤滑劑，主要是一種鋼鐵廠大載荷行車導軌干膜潤滑劑。
背景技術：
：鋼鐵廠行車起重機擔負繁重的吊運任務，起重機吊裝軌和其上的車輪工作特點①大載荷，如軋鋼廠冷、熱軋機單輥重量有的高達50多噸，為保證產(chǎn)品質量，軋輥經(jīng)常需要吊運進行維修或更換；②起動、制動頻繁；③工況環(huán)境惡劣(有的在露天作業(yè))。因此起重機導軌在使用中應按設計要求，定期進行潤滑，以減少磨損，延長使用壽命。以往多采用油脂潤滑，由于油膜承載能力小(一般不大于1100N)，在大載荷下，油膜易被擠出，破壞，會很快喪失潤滑能力，同時油脂易進入導軌因疲勞破壞形成的裂紋處。在輪壓下，能形成很大的壓力，引起油楔效應，使裂紋擴展，加速導軌的破壞；再者，油脂容易掉落，不但污染環(huán)境，如果掉在鋼板上，會出現(xiàn)黑斑，影響鋼板的質量；如掉在熱軋工藝用的冷卻水或乳化液中，會增加冷卻水及乳化液處理的困難。中國專利CN97125641、CN00104432和CN03140835公布的千膜潤滑劑，其使用粘接成份為濕氣固化型聚氨酯(PU)，只有在濕度大于65%情況下，才能固化成膜，在使用施工上受到一定的限制，使用的溶劑為易燃、易爆的溶劑(如丙酮、二甲苯、環(huán)己酮等)，給施工和運輸帶來安全問題。中國專利CN95103904公布的常溫固化防銹干膜潤滑劑，其所用的粘接成份為聚酰胺酰亞胺樹脂(PAI)，雖然耐熱性好，摩擦學性能優(yōu)良，但PAI吸水率(46%)高，水解性能差，影響其使用壽命，成膜后再升溫固化才能發(fā)揮其優(yōu)良的效果，使用的溶劑為二甲基甲酰胺與甲乙酮的混合溶劑，易燃、易爆，同樣會帶來安全問題。中國專利CN200510057340公布的軌側干膜潤滑劑，其所用的粘接成份為傳統(tǒng)的熱塑性丙烯酸酯共聚體，玻璃化溫度偏低(257(TC)，受溫度影響大，與基體金屬粘接力較差，膜的硬度小，易變形脫落，承載能力小，耐磨性差。此軌側干膜潤滑劑使用的溶劑為1，1，l一三氯乙烷(TCA)，為2010年底禁用的破壞臭氧層物質，三氯乙烯為致癌物質，均不符合環(huán)保要求。中國專利CN93118865公布的大承載干膜潤滑劑，其所用的粘接成份為聚芳醚酮和聚苯硫醚，它們均需高溫固化。中國專利CN94116246公布的單組份長效干膜潤滑劑，其所用的粘接成份為環(huán)氧樹脂，同樣需髙溫固化。同時使用的稀釋劑(如丙酮、二甲苯、環(huán)已酮等)均易燃，易爆。從以上相關專利看，它們雖然各具有特色，但不能完全滿足大型設備、不易高溫固化等特殊工況使用環(huán)境的要求。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)用油脂潤滑技術的不足，提供一種單組份、室溫固化和高承載的鋼鐵廠大載荷行車導軌干膜潤滑劑(以下簡稱RHM干膜潤滑劑)，以滿足特殊工況使用環(huán)境的要求。本發(fā)明解決其技術問題采用以下的技術方案本發(fā)明按重量份計，主要組成為改性熱塑性丙烯酸酯共聚體3040份，偶聯(lián)劑26份，納米Al2O30.54份，固體潤滑劑5570份，溶劑350500份，助劑68份。所述的改性熱塑性丙烯酸酯共聚體，玻璃化溫度為50卯'C。其所采用的主要單體有甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸二乙基乙酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥(乙)丙酯、丙烯酰胺、N-羥基丙烯酰胺、(甲基)二丙烯酸乙二醇酯、苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯腈、雙酚A縮水甘油醚中的一種，或多種。所述的偶聯(lián)劑，為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁鈦及鋁鋯復合偶聯(lián)劑。其中，硅烷偶聯(lián)劑為氨基硅垸偶聯(lián)劑或環(huán)氧基硅垸偶聯(lián)劑。所述的固體潤滑劑，采用鱗片石墨、MoS2、WS2中的兩種組合潤滑劑。其中，石墨與MoS2(石墨與WS2)按照重量比為l:0.55:l組合成固體潤滑劑。所述的納米A1203，其粒徑為2040nm。所述的溶劑，其主要成分為l-溴丙烷，加入1%穩(wěn)定劑2，3-丁二酮調配而成。所述的助劑，為觸變防沉劑、極壓抗磨劑、抗氧劑、防腐劑中的一種或多種。所述的觸變防沉劑，為聚酰胺蠟。所述的極壓抗磨劑為二烷基二硫代氨基甲酸鉬(MOTDC)、二烷基二硫代磷酸鋅(EDDPS)、復合硼酸鹽(T361B)中的一種或多種。所述的防腐劑為Sb203、LaF3、CeF3中的一種。所述的抗氧劑，釆用抗氧劑264(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)。本發(fā)明RHM干膜潤滑劑制造工藝包括原材料檢驗、稱量；樹脂的溶脹、溶解及觸變防沉劑溶解；納米A1203、偶聯(lián)劑，固體潤滑劑、石墨與其它助劑高速分散，最后經(jīng)砂磨均分，檢驗、包裝等操作過程。這些工藝，專業(yè)人員可根據(jù)專業(yè)知識及本
發(fā)明內容而實現(xiàn)。本發(fā)明RHM干膜潤滑劑摩擦因數(shù)和耐磨性試驗是在MM200園盤試驗機進行的。醒200兩園盤的轉速比為9:10,如果改變兩個園盤的直徑尺寸，就可以產(chǎn)生不同的滑動與滾動的滑差，通過摩擦扭矩，可計算兩個園盤摩擦副之間的摩擦因數(shù)。載荷用彈簧施加。下園盤模擬吊裝軌，上園盤模擬軌上的滑輪，材料為45號鋼，上、下園盤的直徑分別為50.mm和46.7mm，形成3%的滑差，下園盤的轉速為400轉/分。在1500牛頓壓力下，相當于1300MPa接觸應力。在試驗時，上、下園盤用丙酮洗凈、干燥后，將RHM干膜潤滑劑涂敷在下園盤上，室溫干燥后形成15-30ixm—層潤滑膜，當摩擦因數(shù)為0.25時，停止試驗。摩擦因數(shù)和園盤運轉時間是恒量潤滑效果的兩個指標。見圖l:曲線1為傳統(tǒng)熱塑性丙烯酸酯共聚體為粘接成份醒200園盤試驗；曲線2為改性熱塑性丙烯酸酯共聚體為粘接成份麗200園盤試驗。本發(fā)明RHM干膜潤滑劑，由多次實驗，得出以下結論1.摩擦因數(shù)在0.100.25之間變化。2.在1300MPa接觸應力下，能連續(xù)運轉24分鐘，極壓性能好，耐久性優(yōu)良。3.與傳統(tǒng)的熱塑性丙烯酸酯共聚體進行實驗對比，耐久性可提高1倍。本潤滑劑經(jīng)小試試驗、摩擦試驗后，于2008年9月18日至2009年3月18日在武漢鋼鐵公司下屬的興業(yè)鋼鐵爐料公司貨場進行了現(xiàn)場試驗，該貨場行車最大荷載80噸，日常荷載40-50噸，平均每天作業(yè)時間6.5小時，噴涂RHM干膜潤滑劑后每隔30天用鋼軌型面儀對導軌進行檢測，同時用掃描電鏡放大十倍觀察導軌側面因磨損形成的凹凸皺折和斑痕形貌，檢測完畢再噴涂RHM干膜潤滑劑。結果見表l。從表1所示檢測結果可以看出，同使用普通潤滑油脂導軌月均側向磨損O.Olmm、縱向月均磨損0.022mm相比較，RHM干膜潤滑劑可以減少導軌側向磨損20%，減少縱向磨損38.6%。從電鏡掃描圖上可以看出，使用RHM干膜潤滑劑后，磨損片不平直，屑片前沿呈犬牙狀曲線，說明具有更高的磨損韌度，當磨損掉片時，沿鋸齒、犬牙狀發(fā)展需消耗更多能量，故具有更強的抗磨能力。本發(fā)明提供的RHM干膜潤滑劑的主要技術指標列于表2。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下主要的優(yōu)點其一.所用的樹脂為熱塑性丙烯酸酯共聚樹脂，由于其主鏈為碳-碳鍵，具有優(yōu)良的光熱和化學穩(wěn)定性，作為溶劑型專用涂料得到很大發(fā)展，但存在著對基材粘接力較差的問題。作為潤滑膜與基材金屬粘接力(強度)大小對摩擦學性能，磨損大小及耐磨持久性會產(chǎn)生重要影響。如粘接強度高，膜的硬度大、缺陷少，摩擦因數(shù)就小，磨損少，承載能力大，耐腐性好，壽命長。其二.固體滑潤劑選用鱗片石墨、MoS2、WS2，粒徑均小于5ym。其中鱗片石墨除了要求粒徑和純度>98.5%外，首選平面與棱面面積之比大的品種，在摩擦過程中有利平面取向，降低摩擦因數(shù)。石墨與MoS2有協(xié)同效應，石墨提供低的摩擦因數(shù)，MoS2提供高的抗極壓性。WS2作為固體滑潤劑優(yōu)于MoS2，摩擦因數(shù)低(0.03-0.05)熱穩(wěn)定性好，在425'C開始氧化(MoS2在325。C開始氧化)，更適合高溫、高載荷(極壓強度21MPa)、耐腐性等各種苛刻條件的潤滑。其三.所用的溶劑為本發(fā)明配制的多功能專用溶劑一RHM溶劑。其特點是1.對樹脂溶解能力強，溶液透明。2.沸點69-80°C，揮發(fā)性可調適中，有利膜的形成，膜缺陷少，內應力小。3.凝固點_70°C，在寒冷冬季可正常使用。4.破壞臭氧層系數(shù)(ODS)為0.0130.018，可替代破壞臭氧層的氯代烴(如CFC-113)溶劑。在大氣中壽命僅為11-15天。5.溫室效應潛能指數(shù)(GWP)低，為C02的1/10。6.無閃點，給施工運輸帶來安全。7.毒性紙:LD5。2900mg/Kg。暴露空氣容許值(TLV)30卯m。8.良好的穩(wěn)定性，在密閉容器中，存儲期為二年，對常見金屬無腐蝕現(xiàn)象。9.具有良好的清洗能力，有利于干膜潤滑劑再涂覆時，對金屬的粘接性。其四.采用以下三種方法，對熱塑性丙烯酸酯共聚體進行改性(以下簡稱改性樹脂)，從而提高了潤滑膜的粘接強度。1.在保持傳統(tǒng)熱塑性丙烯酸酯共聚體良好性能的基礎上，從本體上采用高極性單體直接合成。高分子涂層與金屬的粘接強度，除了分子間作用力外，其化學鍵往往起著決定作用。如樹脂本體具有多官能基因，多反應點，可發(fā)生內、外交聯(lián)，膜交聯(lián)密度高，硬度高，就能達到提高膜的粘接強度目的。在共聚單體中選用帶羧基(-COOH)的單體，如(甲基)丙烯酸；帶羥基的單體，如丙烯酸羥(乙)丙酯；帶胺基(-NH2)的單體，如丙烯酰胺；N-羥基丙烯酰胺；帶強極性齊聚體，如帶環(huán)氧基團預聚體，碳胺雜環(huán)中間體等。以上原料或共聚體，在市場上可選擇使用。改性樹脂的玻璃化溫度(Tg)為50-9(TC。2.采用偶聯(lián)劑提高潤滑涂層與基材金屬的附著力。這是化學鍵合的成功應用。如硅烷偶聯(lián)劑R'Si(OR)3與金屬表面吸附水反應R'Si(OR)3+3H20—R'Si(OH)3+3ROH。R'Si(OH)3與金屬(或無機物)表面發(fā)生化學反應，生成有機硅單分子層，以化學鍵牢固地粘附在基體金屬表面；另一端有機反應基因(-R')與粘接劑涂層發(fā)生相互反應。偶聯(lián)劑把有機潤滑膜和基體金屬緊密地結合在一起。其結構如圖2所示?；w金屬表面吸附水是普通存在的，其水和硅烷反應，這樣就限制了水對粘接強度的影響。采用鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁鈦及鋁鋯復合偶聯(lián)劑也能起到相似的的效果。3.采用納米Ab03(20-40nm)提高潤滑涂層與基材金屬的附著力。納米Al203比表面大G0士5mVg)，表面能高與樹脂中氧起鍵合作用，結合力強；同時又與基本金屬原子間產(chǎn)生很強的離子鍵力。常作為結構材料的彌散相，以增強基體材料的強度、硬度等性質，當彌散相含量一定時，粒子越小則粒子數(shù)越高，而粒子間距小，因此對提高材料的強度也就越有利。經(jīng)表面修飾改性的納米A1203，能均勻地分散在潤滑膜中，即使樹脂磨損，也能在金屬表面富集完整的潤滑膜，雖然摩擦因數(shù)有所增加(控制在0.25以下)，但納米Al203的硬質量，可大大提高潤滑膜的耐磨性和抗極壓性。其五.應用廣。可廣泛應用于機械制造中的液壓、氣動、制動、傳動、緊固件等系統(tǒng)，還可用于火車、輕軌的軌道潤滑，在航天航空領域也有一定的使用前景?？傊景l(fā)明提供的RHM干膜潤滑劑具有減摩抗磨優(yōu)良，極壓性能好，無腐蝕，使用施工運輸安全，符合環(huán)保要求，價格較優(yōu)廉，以及應用廣等優(yōu)點。圖1是對傳統(tǒng)和改性后的熱塑性丙烯酸酯共聚體進行試驗的比較示意圖。圖2是偶聯(lián)劑把有機潤滑膜和基體金屬緊密地結合在一起的結構示意圖。具體實施例方式實施例l:RHM干膜潤滑劑的制備1.配方(重量份)改性樹脂(玻璃化溫度Tg為75t:)30份；環(huán)氧型硅烷偶聯(lián)劑2.5份；納米八1203(已修飾)2.0份；固體潤滑劑石墨48份，MoS2l2份；觸變防沉劑(聚酰胺蠟)1.2份；三氧化二銻(Sb203)1.8份；UF3l.5份；抗氧劑(264)1.0份；極壓抗磨劑(復合硼酸鹽T361B)1.5份；RHM專用溶劑400份。2.工藝操作步驟1)在溶解分散釜中加2/3RHM專用溶劑，加入改性樹脂和觸變防沉劑，常溫下靜置溶脹35h。攪拌溶解34h，呈透明液體。2)加入八1203、Sb203、LaF3、264、T361B，高速分散1020min后補加1/3的RHM專用溶劑。3)分次加入石墨，高速分散，得懸浮液。石墨選用鱗片石墨。4)上述懸浮液泵入砂磨機進行再分散，經(jīng)檢驗合格后，裝桶，即為成品。實施例2—9:RHM干膜潤滑劑的制備1.配方(重量份)其配方組成見表3。改性樹脂(Tg):實施例2—4為70'C，實施例5—7為65。C，實施例8—9為75。C。2.工藝操作步驟同實施例1。實施例10:納米A1203的制備1.配方(重量份)硝酸鋁30份；25%氨水70份；聚乙二醇7.5份。2.工藝操作步驟將30份硝酸鋁配成濃度為10%的水溶液，按配比加入聚乙二醇，攪拌至全溶，然后在高速攪拌下滴加氨水到PH值為5.2，繼續(xù)攪拌1小時，離心過濾，將濾餅用正丁醇回流脫水2小時，脫去丁醇，在馬弗爐中110(TC煅燒4.5小時。實施例ll:RHM溶劑的制備1.配方(重量份)l-溴丙垸99份，2，3-丁二酮l份。2.工藝操作步驟在500L的反應釜中，加入396Kg的l-溴丙烷、4Kg的2，3-丁二酮，攪拌l小時使其混合均勻，裝桶。附表表1導軌磨損檢測結果檢測日期側向磨損(mm)縱向磨損(mm)10月18曰0.0070.01211月18曰0.0080.01312月18円0.0090.0151月18曰0.0090.0132月18曰0.0070.0143月18曰0細0.014平均值0細0.01357表2RHM干膜潤滑劑性能:指標序號檢測項目技術指標檢驗方法檢驗結果1外觀鋼灰色懸浮液目測合格2固含量(w/w.%)19±3GB1725-79合格3粘度(涂-4)(秒)20±5GB/T1725-93合格4千燥時間表干<10GB/T6753.2-1986合格(min)實干<60GB/T1728-1979合格5涂膜硬度(鉛筆法)擦傷H鉛筆GB/T6739-2006H2H劃傷3H鉛筆3H4H6附著力(劃格法)級l級GB/T9286-199801級7腐蝕性對碳鋼、黃銅五腐蝕HB/T6753.3-1986合格8閃點rc)無GB/T5208-1985無9儲存穩(wěn)定性(月)>6GB/T1728-1986合格10摩擦因數(shù)(w)<0.28合格11潤滑持久性(分)1、750800N低載荷(分)>80852、1500N高載荷(分)>2024(注)10、11兩項在麗200園盤實驗機進行測定轉速400/min,滑差3%8表3實施例2—9配方組成(重量份)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權利要求1.一種大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是按重量份計，主要組成為改性熱塑性丙烯酸酯共聚體30～40份，偶聯(lián)劑2～6份，納米Al2O30.5～4份，固體潤滑劑55～70份，溶劑350～500份，助劑6～8份。2.根據(jù)權利要求1所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是改性熱塑性丙烯酸酯共聚體的玻璃化溫度為50卯'C，其所采用的主要單體有甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸二乙基乙酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羥(乙)丙酯、丙烯酰胺、N-羥基丙烯酰胺、(甲基)二丙烯酸乙二醇酯、苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯晴、雙酚A縮水甘油醚中的一種，或多種。3.根據(jù)權利要求1所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁鈦及鋁鋯復合偶聯(lián)劑，其中硅垸偶聯(lián)劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑或環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑。4.根據(jù)權利要求1所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是固體潤滑劑采用鱗片石墨、MoS2、WS2中的兩種組合潤滑劑；其中，石墨與MoS2(石墨與WS2)按照重量比為l:0.5~5:l組合成固體潤滑劑。5.根據(jù)權利要求1所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是納米Al203的粒徑為2040nm。6.根據(jù)權利要求1所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是溶劑為RHM溶劑，該溶劑的主要成分為l-溴丙烷，加入1°/。穩(wěn)定劑2，3-丁二酮調配而成。7.根據(jù)權利要求1所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是助劑為觸變防沉劑、極壓抗磨劑、抗氧劑、防腐劑中的一種或多種。8.根據(jù)權利要求7所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是觸變防沉劑為聚酰胺蠟。9.根據(jù)權利要求7所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是極壓抗磨劑為二烷基二硫代氨基甲酸鉬、EDDPS、復合硼酸鹽中的一種或多種。10.根據(jù)權利要求7所述的大載荷行車導軌干膜潤滑劑，其特征是防腐劑為Sb203、LaF3、CeF3中的一種。全文摘要本發(fā)明公開了一種大載荷行車導軌干膜潤滑劑，屬于單組份室溫固化型干膜潤滑劑。按重量份計，該干膜潤滑劑的主要組成為改性熱塑性丙烯酸酯共聚體30～40份，偶聯(lián)劑2～6份，納米Al₂O₃0.5～4份，固體潤滑劑55～70份，溶劑350～500份，助劑6～8份。本發(fā)明提供的干膜潤滑劑具有減摩抗磨優(yōu)良，極壓性能好，無腐蝕，使用施工運輸安全，符合環(huán)保要求，價格較優(yōu)廉，以及應用廣等優(yōu)點。文檔編號C10M103/00GK101586049SQ20091006271公開日2009年11月25日申請日期2009年6月16日優(yōu)先權日2009年6月16日發(fā)明者胡硯韜,趙繼舒申請人:麻城市天安納米化工材料有限公司