一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及潤滑密封材料領(lǐng)域，具體的說是一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂及其制備方法。以該密封脂的總重量為基準(zhǔn)，包含以下組分：38%～45%重量百分比的生物降解型基礎(chǔ)油、5%～12%重量百分比的生物降解型增粘劑、7%～12%重量百分比的生物降解型稠化劑、5%～12%重量百分比的自修復(fù)型穩(wěn)定劑、5%～10%重量百分比的無機固體潤滑劑以及余量的填料。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，所用的原料便宜易得，工藝簡單，具有主動式自我修復(fù)能力，同時具有十分優(yōu)異的泵送性能、密封性能、潤滑性能、穩(wěn)定性能；同時自修復(fù)穩(wěn)定劑屬于離子型纖維素，在地下施工中遇泥水會主動吸水膨脹，能夠有效防止泥沙進入主軸承中。
【專利說明】一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂及其制 備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及潤滑密封材料領(lǐng)域，具體的說是一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物 降解型密封脂及其制備方法。 【背景技術(shù)】
[0002] 盾構(gòu)掘進機是一種既能支撐地底土層壓力，又能有效保證正常掘進的施工工具， 目前在國內(nèi)外隧道施工中占有舉足輕重的地位。地下空間的有效開發(fā)程度從某種意義上來 說，也標(biāo)志著一個國家地下工程技術(shù)的發(fā)展水平。一個隧道工程能否順利圓滿施工，關(guān)鍵是 盾構(gòu)機性能是否適應(yīng)工程的地質(zhì)條件及施工環(huán)境。
[0003] 在盾構(gòu)機設(shè)備中，刀盤操作系統(tǒng)是施工正常進行的最有效保證。刀盤控制系統(tǒng)在 行業(yè)內(nèi)被譽為盾構(gòu)機心臟，其特殊性在于它的主軸承及密封在施工進程中是無法更換的， 因此主軸承的壽命決定了盾構(gòu)機的施工壽命以及工程施工勞動強度，因此從設(shè)計和維護角 度，必須要對主軸承做好必要的安全防護。主軸承密封分為內(nèi)密封以及外密封，外密封又分 為三道唇形密封，主要防止泥沙進入主軸承，一旦刀盤運轉(zhuǎn)，刀盤控制系統(tǒng)就會自動將油脂 注入密封系統(tǒng)中，以保護主軸承系統(tǒng)中進入泥沙。然而面臨地下苛刻的施工環(huán)境，泥沙很容 易侵入主軸承的三道唇型密封處，且土倉內(nèi)的泥沙具有一定壓力，如果旋轉(zhuǎn)密封及金屬基 體在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)較大磨損，那么泥沙及水很容易侵入主軸承，造成主軸承銹蝕、磨損以 及失效。由于地下施工特殊性，主軸承密封脂在使用后會長期存在于自然環(huán)境中，因此對于 此種密封脂來說，其生物降解性對于環(huán)保尤其重要。同時，地下環(huán)境苛刻復(fù)雜，一般油脂都 是被動式進行密封，不能積極主動應(yīng)對地下環(huán)境變化。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，創(chuàng)造性的提供了一種在使用過程中具有主動式自 我修復(fù)能力的生物降解型盾構(gòu)機主軸承專用密封脂，它在使用過程中具有自我修復(fù)能力， 且粘附性好、泵送性強、密封性能佳，具有優(yōu)良的潤滑性能，能夠有效保護主軸承磨損及泥 沙侵入，在使用后也對環(huán)境無進一步不良影響。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂，以該 密封脂的總重量為基準(zhǔn)，包含以下組分：38%?45%重量百分比的生物降解型基礎(chǔ)油、5%? 12%重量百分比的生物降解型增粘劑、7%?12%重量百分比的生物降解型稠化劑、5%?12% 重量百分比的自修復(fù)型穩(wěn)定劑、5%?10%重量百分比的無機固體潤滑劑以及余量的填料。
[0006] 該盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂的制備方法，其特征在于按上述 原料采用如下工藝步驟制備而成：在常溫下將生物降解型基礎(chǔ)油、生物降解型增粘劑混合， 加熱升溫至50?60°C，混合均勻；再向其中加入生物降解型稠化劑、生物降解型自修復(fù)穩(wěn) 定劑，攪拌30分鐘；最后向其中加入無機固體潤滑劑與填料，然后在50?60°C下攪拌混合 60?90分鐘，即可得盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂。
[0007] 所述生物降解型基礎(chǔ)油選自可以生物降解的癸二酸酯、壬二酸酯、三羥甲基丙烷 酯中的一種或多種的混合物。
[0008] 所述生物降解型增粘劑選自可以生物降解的瓜爾膠、胡麻膠、明膠、阿拉伯膠中的 一種或多種混合物。
[0009] 所述生物降解型稠化劑為0. 5?4. 0mm長度的天然針葉木質(zhì)纖維。
[〇〇1〇] 所述自修復(fù)穩(wěn)定劑選自可生物降解的羥甲基纖維素鈉、羥甲基纖維素鉀、羥乙基 纖維素鈉、羥乙基纖維素鉀中的一種或兩種的混合物。
[0011] 所述無機固體潤滑劑選自顆粒度5000目以上的炭黑或白炭黑粉末中的一種或多 種的混合物。
[0012] 所述填料選自硫酸鋇、硅藻土、輕鈣、重鈣、滑石粉、高嶺土、鈦白粉中的一種或多 種混合物。
[0013] 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，所用的原料便宜易得，工藝簡單，具有主動式自我修復(fù)能 力，同時具有十分優(yōu)異的泵送性能、密封性能、潤滑性能、穩(wěn)定性能；其中生物降解型基礎(chǔ) 油、生物降解型增粘劑、生物降解型稠化劑、生物降解型穩(wěn)定劑均為綠色環(huán)保、可生物降解 材料，無機固體潤滑劑、填料均為天然無機鹽成分；由于生物降解型稠化劑為針葉木質(zhì)纖 維，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，雜細胞含量少，不易吸水潤漲，穩(wěn)定性高；同時自修復(fù)穩(wěn)定劑屬于離子型纖維 素，在地下施工中遇泥水會主動吸水膨脹，能夠有效防止泥沙進入主軸承中；固體潤滑劑能 夠維持密封圈與金屬基件潤滑，同時易附著在密封圈上避免可能的磨損。 【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0015] 以下實施例用于描述本發(fā)明，但不作為本發(fā)明的限制。
[0016] 實施例一： 在實施例一中使用以下組分制備本發(fā)明中的密封脂，其中的百分?jǐn)?shù)是以該密封脂總重 量為基準(zhǔn)的重量百分比：選取38%重量百分比的癸二酸酯作為生物降解型基礎(chǔ)油、5%重量 百分比的瓜爾膠作為生物降解型增粘劑、9%重量百分比的針葉木質(zhì)纖維作為生物降解型稠 化劑、6%重量百分比的羥甲基纖維素鈉作為自修復(fù)穩(wěn)定劑、5%重量百分比的炭黑作為無機 固體潤滑劑以及37%重量百分比的硫酸鋇和滑石粉作為填料。
[0017] 其制備方法為：將癸二酸酯和瓜爾膠投入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌并加熱升溫至50? 60°C，再加入針葉木質(zhì)纖維、羥甲基纖維素鈉、炭黑，控溫50?60°C攪拌30分鐘，最后加入 硫酸鋇和滑石粉攪拌混合90分鐘。
[0018] 實施例二： 在實施例二中使用以下組分制備本發(fā)明中的密封脂，其中的百分?jǐn)?shù)是以該密封脂總重 量為基準(zhǔn)的重量百分比：選取40%重量百分比的癸二酸酯作為生物降解型基礎(chǔ)油、8%重量 百分比的胡麻膠作為生物降解型增粘劑、12%重量百分比的針葉木質(zhì)纖維作為生物降解型 稠化劑、7%重量百分比的羥甲基纖維素鈉作為自修復(fù)穩(wěn)定劑、7%重量百分比的白炭黑作為 無機固體潤滑劑以及26%重量百分比的高嶺土和重鈣作為填料。
[0019] 其制備方法為：將癸二酸酯和胡麻膠投入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌并加熱升溫至50? 60°C，再加入針葉木質(zhì)纖維、羥甲基纖維素鈉、白炭黑，控溫50?60°C攪拌30分鐘，最后加 入高嶺土和重鈣攪拌混合90分鐘。
[0020] 實施例三： 在實施例三中使用以下組分制備本發(fā)明中的密封脂，其中的百分?jǐn)?shù)是以該密封脂總重 量為基準(zhǔn)的重量百分比：選取39%重量百分比的壬二酸酯作為生物降解型基礎(chǔ)油、10%重量 百分比的明膠作為生物降解型增粘劑、11%重量百分比的針葉木質(zhì)纖維作為生物降解型稠 化劑、7%重量百分比的羥甲基纖維素鈉作為自修復(fù)穩(wěn)定劑、7%重量百分比的白炭黑作為無 機固體潤滑劑以及26%重量百分比的硫酸鋇、高嶺土和硅藻土作為填料。
[0021] 其制備方法為：將壬二酸酯、明膠投入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌并加熱升溫至50?60°C，力口 入針葉木質(zhì)纖維、羥甲基纖維素鈉、白炭黑，控溫50?60°C攪拌30分鐘，加入硫酸鋇、高嶺 土和娃藻土攪拌混合90分鐘。
[0022] 實施例四： 在實施例四中使用以下組分制備本發(fā)明中的密封脂，其中的百分?jǐn)?shù)是以該密封脂總重 量為基準(zhǔn)的重量百分比：選取41%重量百分比的壬二酸酯作為生物降解型基礎(chǔ)油、6%重量 百分比的瓜爾膠作為生物降解型增粘劑、10%重量百分比的針葉木質(zhì)纖維作為生物降解型 稠化劑、5%重量百分比的羥乙基纖維素鈉作為自修復(fù)穩(wěn)定劑、4%重量百分比的炭黑和4%重 量百分比的白炭黑作為無機固體潤滑劑以及30%重量百分比的滑石粉、硅藻土和輕鈣作為 填料。
[0023] 其制備方法為：將壬二酸酯、瓜爾膠投入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌并加熱升溫至50?60°C， 加入針葉木質(zhì)纖維、羥乙基纖維素鈉、炭黑、白炭黑，控溫50?60°C攪拌30分鐘，加入填料 攪拌混合90分鐘。
[0024] 實施例五： 在實施例五中使用以下組分制備本發(fā)明中的密封脂，其中的百分?jǐn)?shù)是以該密封脂總重 量為基準(zhǔn)的重量百分比：選取38%重量百分比的三羥甲基丙烷酯作為生物降解型基礎(chǔ)油、 6%重量百分比的瓜爾膠作為生物降解型增粘劑、7%重量百分比的針葉木質(zhì)纖維作為生物 降解型稠化劑、12%重量百分比的羥甲基纖維素鉀作為自修復(fù)穩(wěn)定劑、6%重量百分比的炭 黑作為無機固體潤滑劑以及31%重量百分比的輕鈣和硫酸鋇作為填料。
[0025] 其制備方法為：將三羥甲基丙烷酯、瓜爾膠投入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌并加熱升溫至 50?60°C，加入針葉木質(zhì)纖維、羥甲基纖維素鉀、炭黑，控溫50?60°C攪拌30分鐘，加入輕 鈣和硫酸鋇攪拌混合90分鐘。
[0026] 如下表中所述，表一是本發(fā)明實施例一中產(chǎn)品根據(jù)不同檢測方法檢測后所得的各 項性能表征。
[0027] 表一
【權(quán)利要求】
1. 一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂，以該密封脂的總重量為基準(zhǔn)， 包含以下組分：38%?45%重量百分比的生物降解型基礎(chǔ)油、5%?12%重量百分比的生物降 解型增粘劑、7%?12%重量百分比的生物降解型稠化劑、5%?12%重量百分比的自修復(fù)型 穩(wěn)定劑、5%?10%重量百分比的無機固體潤滑劑以及余量的填料。
2. -種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂的制備方法，其特征在于按權(quán)利 要求1中所述的原料采用如下工藝步驟制備而成：在常溫下將生物降解型基礎(chǔ)油、生物降 解型增粘劑混合，加熱升溫至50?60°C，混合均勻；再向其中加入生物降解型稠化劑、生物 降解型自修復(fù)穩(wěn)定劑，攪拌30分鐘；最后向其中加入無機固體潤滑劑與填料，然后在50? 60°C下攪拌混合60?90分鐘，即可得盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂，其特征 是：所述生物降解型基礎(chǔ)油選自可以生物降解的癸二酸酯、壬二酸酯、三羥甲基丙烷酯中的 一種或多種的混合物。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂，其特征 是：所述生物降解型增粘劑選自可以生物降解的瓜爾膠、胡麻膠、明膠、阿拉伯膠中的一種 或多種混合物。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂，其特征 是：所述生物降解型稠化劑為0. 5?4. 0mm長度的天然針葉木質(zhì)纖維。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂，其特征 是：所述自修復(fù)穩(wěn)定劑選自可生物降解的羥甲基纖維素鈉、羥甲基纖維素鉀、羥乙基纖維素 鈉、羥乙基纖維素鉀中的一種或兩種的混合物。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂，其特征 是：所述無機固體潤滑劑選自顆粒度5000目以上的炭黑或白炭黑粉末中的一種或多種的 混合物。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)機主軸承專用的自修復(fù)生物降解型密封脂，其特征 是：所述填料選自硫酸鋇、硅藻土、輕鈣、重鈣、滑石粉、高嶺土、鈦白粉中的一種或多種的混 合物。
【文檔編號】C10M169/06GK104059745SQ201410310544
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】孔曉偉 申請人:納拓潤滑技術(shù)（上海）有限公司