本發(fā)明涉及一種密封油脂，尤其涉及一種用于盾構(gòu)機(jī)的主軸承密封油脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著我國(guó)交通事業(yè)的迅速發(fā)展，為了適應(yīng)城市建設(shè)與發(fā)展的需求，地下工程日益興建。目前盾構(gòu)施工法在城市軌道建設(shè)、公路鐵路、市政工程、水利工程、過江過海隧道及軍工保密設(shè)施等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，未來盾構(gòu)施工法將成為隧道施工的主流。盾構(gòu)機(jī)在施工過程中，通過刀盤對(duì)土體進(jìn)行切削來開挖隧道，在刀盤和主驅(qū)動(dòng)之間有一個(gè)旋轉(zhuǎn)體，水、泡沫、膨潤(rùn)土都可以通過該旋轉(zhuǎn)體注入到刀盤面，這樣不僅可以大大改良開挖面土壤，還能有效的減少刀盤扭矩，改善土壤的流動(dòng)性，以保證盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)順利進(jìn)行。由于開挖隧道通常位于地面以下幾十米處，開挖面存在很大的土壓，使地下水、泥漿和渣土等雜質(zhì)很容易進(jìn)入旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部，磨損筒體，嚴(yán)重影響隧道施工。因此，為了有效地防止盾構(gòu)土倉(cāng)內(nèi)的地下水、泥漿和渣土等雜質(zhì)侵入主軸承內(nèi)，必須使用主軸承密封油脂。盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂應(yīng)具有較好的抗水密封性和泵送性，良好的抗水密封性可以保護(hù)主軸承的小齒輪空間，不會(huì)受到來自盾構(gòu)內(nèi)的污染。良好的泵送性則可以保證施工按照一定的進(jìn)度完成，如果泵送性不好，可能堵塞注脂管道或者泵送壓力過大，造成管道破裂，影響施工進(jìn)度。另外，主軸承密封油脂還應(yīng)具有較好的減摩抗磨性能，以減少主軸承精密部件的磨損，從而延長(zhǎng)主軸承的使用壽命，更有效地提高盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)效率，并保證盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行。
目前盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂主要依賴進(jìn)口，但國(guó)外的生產(chǎn)成本和運(yùn)輸費(fèi)用較高，近幾年國(guó)內(nèi)雖然也展開了對(duì)主軸承密封油脂的研發(fā)，但在減摩抗磨性能和潤(rùn)滑性上還存在一定的差距，另外，抗水密封性和泵送性也有待提高。尤其是在盾構(gòu)的施工環(huán)境溫度較低時(shí)，不能同時(shí)兼顧抗水密封性和泵送性，而且潤(rùn)滑性較差，容易對(duì)旋轉(zhuǎn)筒體造成磨損，影響正常掘進(jìn)而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂及其制備方法，本產(chǎn)品具有良好的減摩抗磨性能，潤(rùn)滑效果突出，能更有效地保護(hù)軸承內(nèi)的精密部件，而且兼具良好的抗水密封性和泵送性。
目前行業(yè)內(nèi)已有不少盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂的配方工藝，但相比之下，組分不同，制備工藝也不同。本發(fā)明所述的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂，在制備中導(dǎo)入了納米技術(shù)，使用納米新材料，具有良好的減摩抗磨性，潤(rùn)滑效果突出，并且在其他性能上也有明顯的進(jìn)步。納米顆粒具有優(yōu)良的摩擦學(xué)性能，它的添加顯著增強(qiáng)了主軸承密封油脂的減摩抗磨性能。本發(fā)明選用納米顆粒作為填充材料，利用納米顆粒在摩擦表面起到支撐載荷的“微軸承和支撐墊”作用，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦起到支撐負(fù)荷的“滾珠軸承”作用，提高了油脂的承載能力和減摩抗磨性能。納米顆粒優(yōu)選為納米二硫化鉬，二硫化鉬為六方晶體層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的硫原子以范德華力相結(jié)合，容易產(chǎn)生滑移，使其具有較好的減摩抗磨特性，且二硫化鉬與金屬表面的接合能力強(qiáng)，形成的潤(rùn)滑膜不易破裂，再者其本身的強(qiáng)度較高，能承受較高載荷。
本發(fā)明所述的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂，利用偶聯(lián)劑具有兩種不同性質(zhì)官能團(tuán)的特殊結(jié)構(gòu)，一端與無(wú)機(jī)納米粒子表面形成有機(jī)活性單分子層，另一端與油品、聚合物和纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或通過范德華力產(chǎn)生纏繞作用，使無(wú)機(jī)納米粒子和油品、聚合物和纖維成為有機(jī)整體，從而增強(qiáng)主軸承密封油脂的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂按質(zhì)量百分比由下列組分組成：基礎(chǔ)油15～30％、潤(rùn)滑脂20～30％、增粘劑12～20％、可降解纖維5～12％、納米顆粒填充材料20～40％、分散劑1～5％，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。
進(jìn)一步的，所述基礎(chǔ)油為植物油、礦物油、機(jī)械液壓油中的一種或多種。
進(jìn)一步的，所述潤(rùn)滑脂為鋰基脂、極壓鋰基脂、鈣基脂、鈉基脂中的一種或幾種，優(yōu)選為極壓鋰基脂，極壓鋰基脂具有優(yōu)良的耐負(fù)荷性能、抗水性和泵送性。
進(jìn)一步的，所述增粘劑為聚異丁烯、乙丙共聚物、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺中的一種或幾種，優(yōu)選為聚異丁烯，粘溫特性好，增粘能力強(qiáng)。
進(jìn)一步的，所述可降解纖維為木質(zhì)纖維、亞麻纖維、木棉纖維、可降解合成纖維中的一種或幾種。
進(jìn)一步的，所述可降解纖維的長(zhǎng)度為0.5～6mm。
進(jìn)一步的，所述納米顆粒填充材料為納米石墨、納米氟化石墨、納米二硫化鉬、納米二硫化鎢、納米二硒化鈮的一種或幾種。
進(jìn)一步的，所述分散劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
進(jìn)一步的，一種制備盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂的方法，其特征在于：步驟如下：
步驟1)按照各組分的質(zhì)量百分比添加，依次將基礎(chǔ)油、增粘劑、潤(rùn)滑脂和分散劑投入到捏合機(jī)中，捏合攪拌0.5-1h；其中各組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：基礎(chǔ)油15～30％、潤(rùn)滑脂20～30％、增粘劑12～20％、可降解纖維5～12％、納米顆粒填充材料20～40％、分散劑1～5％；
步驟2)將納米顆粒填充材料按5:3:2的質(zhì)量比例分批投入到捏合機(jī)中，攪拌0.5～1h；
步驟3)最后緩慢投入可降解纖維，繼續(xù)捏合攪拌1～2h，即可制得盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂。
有益效果：采用本配方制備的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂減摩抗磨性能優(yōu)異，具有突出的潤(rùn)滑效果，能有效防止旋轉(zhuǎn)部位的銹蝕，減少旋轉(zhuǎn)部件的磨損；此外，還具有良好的抗水密封性和泵送性，不堵塞管道，且其纖維結(jié)構(gòu)能更有效地防止雜質(zhì)侵入盾構(gòu)頭部造成軸承等精密部件的損壞，提高主軸承的使用壽命；產(chǎn)品性能穩(wěn)定，無(wú)毒無(wú)腐蝕，對(duì)環(huán)境友好，制備工藝簡(jiǎn)單。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂，其組分及質(zhì)量百分比如下：18％的32#機(jī)械液壓油；25％鈣基脂；15％聚異丁烯；2％NDZ-105(鈦酸酯偶聯(lián)劑)；35％納米石墨；5％木質(zhì)纖維，其長(zhǎng)度為0.5～6mm。
制備方法：依次將32#機(jī)械液壓油、鈣基脂、聚異丁烯、NDZ-105投入到捏合機(jī)中，攪拌捏合0.5-1h；然后將納米石墨按5:3:2的比例分批投入到捏合機(jī)中，攪拌0.5h；最后投入木質(zhì)纖維，攪拌捏合1～2h。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂，其組分及質(zhì)量百分比如下：15％礦物油；30％鋰基脂；12％聚丙烯醇；5％OL-AT1618(鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑)；30％納米石墨；8％亞麻纖維，其長(zhǎng)度為0.5～6mm。
制備方法：依次將礦物油、鋰基脂、聚丙烯醇、OL-AT1618投入到捏合機(jī)中，攪拌捏合0.5-1h；然后將納米石墨按5:3:2的比例分批投入到捏合機(jī)中，攪拌1h；最后投入亞麻纖維，攪拌捏合1～2h。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂，其組分及質(zhì)量百分比如下：28％玉米油；20％極壓鋰基脂；20％聚異丁烯；2％OLAT-1618；25％納米二硫化鉬；5％亞麻纖維，其長(zhǎng)度為0.5～6mm。
制備方法：依次將玉米油、極壓鋰基脂、聚異丁烯、OL-AT1618投入到捏合機(jī)中，攪拌捏合0.5-1h；然后將納米二硫化鉬按5:3:2的比例分批投入到捏合機(jī)中，攪拌1h；最后投入亞麻纖維，攪拌捏合1～2h。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂，其組分及質(zhì)量百分比如下：15％46#機(jī)械液壓油；20％鈉基脂；16％聚丙烯酰胺；1％DL-482(鋁酸酯偶聯(lián)劑)；40％納米二硫化鈮；8％可降解合成纖維，其長(zhǎng)度為0.5～6mm。
制備方法：依次將46#機(jī)械液壓油、鈉基脂、聚丙烯酰胺、DL-482投入到捏合機(jī)中，攪拌捏合0.5-1h；然后將納米二硫化鈮按5:3:2的比例分批投入到捏合機(jī)中，攪拌1h；最后投入可降解合成纖維，攪拌捏合1～2h。
實(shí)施例5
本實(shí)施例中的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂，其組分及質(zhì)量百分比如下：30％68#機(jī)械液壓油；23％極壓鋰基脂；12％乙丙共聚物；3％DL-429(鋁酸酯偶聯(lián)劑)；20％納米二硫化鎢；12％木棉纖維，其長(zhǎng)度為0.5～6mm。
制備方法：依次將68#機(jī)械液壓油、極壓鋰基脂、乙丙共聚物、DL-429投入到捏合機(jī)中，攪拌捏合0.5-1h；攪拌均勻后將納米二硫化鎢按5:3:2的比例分批投入到捏合機(jī)中，攪拌0.5h；最后投入木棉纖維，攪拌捏合1～2h。
對(duì)比例
本實(shí)施例中的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂，其組分及質(zhì)量百分比如下：28％玉米油；20％極壓鋰基脂；20％聚異丁烯；2％OLAT-1618；25％二硫化鉬；5％亞麻纖維，其長(zhǎng)度為0.5～6mm。
制備方法：依次將玉米油、極壓鋰基脂、聚異丁烯、OL-AT1618投入到捏合機(jī)中，攪拌捏合0.5-1h；然后將二硫化鉬按5:3:2的比例分批投入到捏合機(jī)中，攪拌1h；最后投入亞麻纖維，攪拌捏合1～2h。
本發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂的質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)對(duì)比如下表：
表1盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂的質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)對(duì)比表
以上數(shù)據(jù)表明本發(fā)明制備的盾構(gòu)機(jī)主軸承密封油脂具有優(yōu)異的抗水密封性和粘附性，易于泵送，不堵塞管道；根據(jù)對(duì)比數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在保證良好的抗水密封性和泵送性的同時(shí)，納米顆粒的添加使產(chǎn)品在減摩抗磨性能方面表現(xiàn)更為優(yōu)異。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。