一种摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑脂技术领域，尤其涉及一种摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物及其制备方法。

背景技术

矿井提升钢丝绳报废的主要原因是钢丝绳断丝，《煤矿安全规程》规定矿井专用钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面积之比达到10％时必须更换。钢丝绳在矿井提升过程中，受到扭转应力是断丝的最主要原因。再加上井筒湿气较重，在钢丝绳表面形成了一层水膜，水膜溶解空气中的酸性气体后会形成电解质溶液，在钢丝绳表面发生化学反应产生锈蚀坑，这些锈蚀坑成为应力集中点，使得钢丝绳抗扭转能力下降，进一步加剧了断丝的发生。

为防止断丝和锈蚀，一般采用镀锌钢丝绳，并在镀锌钢丝绳绳芯涂抹润滑脂。钢丝绳润滑脂由有机类稠化剂和高粘度精制矿油组成，起到润滑、抗磨、防腐蚀等防护的作用，具有很强的渗透性和防锈性，可以延长钢丝绳使用寿命，是钢丝绳行业重要的辅助材料。现有的矿井提升钢丝绳润滑脂并不具备良好的摩擦特性，在使用过程中易造成钢丝绳与衬垫之间的打滑，或因润滑不良而引起过热的问题，从而产生安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物及其制备方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物，由下述组份及其重量百分含量组成：50-65％的基础油、8-18％的增摩剂、4-12％的粘附剂、0-10％的增塑剂、0-10％的滴点提高剂、1-3％的防锈剂、0-5％的极压抗磨剂及0.5-3％的抗氧剂；

所述基础油为重芳烃基础油；

所述增摩剂为亚麻油改性酚醛树脂和二酚基丙烷甘油树脂中的一种或多种混合；

所述粘附剂为低分子烯烃聚合物和聚甲基丙烯酸酯类化合物中的一种或多种混合；

所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯和C10重芳烃增塑剂中的一种或多种混合；

所述滴点提高剂为杜洛克松蜡和熔点不小于80℃的微晶石蜡中的一种或多种混合；

所述防锈剂为中性石油磺酸钡、环烷酸锌、苯骈三氮唑和羊毛脂镁皂中的一种或多种混合；

所述极压抗磨剂为硫化烯烃棉籽油和磷酸三甲酚酯中的一种或多种混合；

所述抗氧剂为伯醇基硫代磷酸锌T202，烷基化二苯胺L57和酚型抗氧剂L135中的一种或多种混合。

进一步的，所述重芳烃基础油为通过采用糠醛或酚或NMP等溶剂对润滑油料进行萃取，所获得的含饱和烃较高的蜡油和含芳烃的重芳烃基础油。

进一步的，所述增摩剂由亚麻油改性酚醛树脂和二酚基丙烷甘油树脂按照1：1至1：5比例混合组成，含量为8～18份。

进一步的，所述粘附剂由数均分子量为1000-10000的低分子聚异丁烯和数均分子量1-4万的聚甲基丙烯酸酯按照1：1至1：3比例混合组成，含量为4～12份。

进一步的，所述增塑剂由邻苯二甲酸二异癸酯和C10重芳烃增塑剂按照1：5至1：10比例混合组成，含量为0.5～10份；

其中，所述C10重芳烃增塑剂为以C10重芳烃组分为原料经精馏精制而成，馏程℃为220℃-290℃，闭口闪点大于90℃，芳烃含量大于98％。

进一步的，所述滴点提高剂由杜洛克松蜡和熔点不小于80℃的微晶石蜡按照1：1至1：5比例混合组成，含量为0.5～10份。

进一步的，所述防锈剂由中性石油磺酸钡、环烷酸锌、苯骈三氮唑和羊毛脂镁皂按照1：1：1：1至1：1：1：7比例混合组成，含量为0.5～3份。

进一步的，所述极压抗磨剂由硫化烯烃棉籽油和磷酸三甲酚酯按照1：1至1：5比例混合组成，含量为0.5～5份。

进一步的，所述抗氧剂由伯醇基硫代磷酸锌T202，烷基化二苯胺L57和酚型抗氧剂L135按照1：1：1至1：1：3比例混合组成，含量为0.5～3份。

一种摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物的制备方法，包括以下步骤：

S1、按比例准备好矿井提升钢丝绳润滑脂所需的各物料；

S2、在反应釜中加入基础油，加温至110～120℃，脱水40～120min；

S3、将增摩剂、粘附剂以及滴点提高剂组成加入搅拌釜中，混合加热升温至120～130℃，保温搅拌60～240min，至所有物料完全混合均匀；

S4、缓慢降温至100℃，加入防锈剂和增塑剂，混合搅拌至均匀，取样检测合格后即得摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下

(一)本发明通过采用亚麻油改性酚醛树脂和二酚基丙烷甘油树脂作为增摩剂，亚麻油改性酚醛树脂是由亚麻油与苯酚首先合成改性酚，改性酚与甲醛缩聚而成酚醛分子，柔顺的烷基链将刚性的酚醛分子链联接，起到内增韧的作用，因此本发明的摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂具有较高的摩擦系数，可以有效防止提升机钢丝绳打滑。

(二)通过加入极压抗磨剂，形成高强度润滑保护膜，在重载荷提升过程中抵抗相互接触的钢丝之间存在的接触压力和变形，可以提供更加优异的抗磨和润滑性能；同时，补加粘附剂后润滑脂附着力得到进一步改善，能够避免钢丝绳在高速运动过程中发生的甩油和滴油现象。

(三)利用中性石油磺酸钡、环烷酸锌、苯骈三氮唑和羊毛脂镁皂之间的复配协同效应，防锈剂在钢丝绳表面形成物理和化学吸附，在金属表面形成致密的分子保护层，对矿井提升钢丝绳有很好的防锈作用。

(四)本发明的矿井提升钢丝绳润滑脂外观呈黑色或褐色粘稠状，具有良好的涂覆性，可以方便的涂刷在钢丝绳表面，起到良好的润滑、抗磨、增摩和防锈作用，尤其适用于矿井提升钢丝绳的防护。

附图说明

图1示出了本发明实施例1-3以及对照例1-4获得的钢丝绳润滑脂的氧化安定性(PDSC)测试比较图。

图2示出了本发明实施例1-3以及对照例1-4获得的钢丝绳润滑脂的极压性能(四球机法)PD/N测试比较图。

图3示出了本发明实施例1-3以及对照例1-4获得的钢丝绳润滑脂的极压性能(四球机法)磨斑直径/mm测试比较图。

图4示出了本发明实施例1-3以及对照例1-4获得的钢丝绳润滑脂的摩擦系数(20℃)测试比较图。

图5示出了本发明实施例1-3以及对照例1-4获得的钢丝绳润滑脂的摩擦系数(30℃)测试比较图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

一种摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物，由下述组份及其重量百分含量组成：50-65％的基础油、8-18％的增摩剂、4-12％的粘附剂、0-10％的增塑剂、0-10％的滴点提高剂、1-3％的防锈剂、0-5％的极压抗磨剂及0.5-3％的抗氧剂；

所述基础油为重芳烃基础油；

所述增摩剂为亚麻油改性酚醛树脂和二酚基丙烷甘油树脂中的一种或多种混合；

所述粘附剂为低分子烯烃聚合物和聚甲基丙烯酸酯类化合物中的一种或多种混合；

所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯和C10重芳烃增塑剂中的一种或多种混合；

所述滴点提高剂为杜洛克松蜡和熔点不小于80℃的微晶石蜡中的一种或多种混合；

所述防锈剂为中性石油磺酸钡、环烷酸锌、苯骈三氮唑和羊毛脂镁皂中的一种或多种混合；

所述极压抗磨剂为硫化烯烃棉籽油和磷酸三甲酚酯中的一种或多种混合；

所述抗氧剂为伯醇基硫代磷酸锌T202，烷基化二苯胺L57和酚型抗氧剂L135中的一种或多种混合。

进一步的，所述重芳烃基础油为通过采用糠醛或酚或NMP等溶剂对润滑油料进行萃取，所获得的含饱和烃较高的蜡油和含芳烃的重芳烃基础油。在本发明中，优选芳烃含量大于85％、100℃运动粘度为35-50mm2/s、闪点大于250℃的重芳烃基础油。

进一步的，所述增摩剂由亚麻油改性酚醛树脂和二酚基丙烷甘油树脂按照1：1至1：5比例混合组成，含量为8～18份。在本发明的其他实施例中，所述增摩剂还可为除亚麻油改性酚醛树脂和二酚基丙烷甘油树脂以外的，桐油改性酚醛树脂、腰果壳油改性酚醛树脂、叔丁酚醛树脂、古马隆树脂中的一种或多种混合。

进一步的，所述粘附剂由数均分子量为1000-10000的低分子聚异丁烯和数均分子量1-4万的聚甲基丙烯酸酯按照1：1至1：3比例混合组成，含量为4～12份。在本发明的其他实施例中，所述粘附剂还可为除低分子聚异丁烯和聚甲基丙烯酸酯以外的，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、二元乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种混合。

进一步的，所述增塑剂由邻苯二甲酸二异癸酯和C10重芳烃增塑剂按照1：5至1：10比例混合组成，含量为0.5～10份。

其中，所述C10重芳烃增塑剂为以C10重芳烃组分为原料经精馏精制而成，馏程℃为220℃-290℃，闭口闪点大于90℃，芳烃含量大于98％。在本发明的其他实施例中，所述增塑剂还可为除邻苯二甲酸二异癸酯和C10重芳烃增塑剂以外的，邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二异辛酯中的一种或多种混合。

进一步的，所述滴点提高剂由杜洛克松蜡和熔点不小于80℃的微晶石蜡按照1：1至1：5比例混合组成，含量为0.5～10份。在本发明的其他实施例中，所述滴点提高剂还可为除杜洛克松蜡和微晶石蜡以外的，聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡中的一种或多种混合。

进一步的，所述防锈剂由中性石油磺酸钡、环烷酸锌、苯骈三氮唑和羊毛脂镁皂按照1：1：1：1至1：1：1：7比例混合组成，含量为0.5～3份。

进一步的，所述极压抗磨剂由硫化烯烃棉籽油和磷酸三甲酚酯按照1：1至1：5比例混合组成，含量为0.5～5份。在本发明的其他实施例中，所述极压抗磨剂还可为除硫化烯烃棉籽油和磷酸三甲酚酯以外的，硫化异丁烯、亚磷酸二丁酯、硫代磷酸酯、磷酸酯和酸性磷酸酯胺盐中的一种或多种混合。

进一步的，所述抗氧剂由伯醇基硫代磷酸锌T202，烷基化二苯胺L57和酚型抗氧剂L135按照1：1：1至1：1：3比例混合组成，含量为0.5～3份。在本发明的其他实施例中，所述抗氧剂还可为除伯醇基硫代磷酸锌T202，烷基化二苯胺L57和酚型抗氧剂L135以外的，二烷基二硫代磷酸锌、胺型抗氧剂中的一种或多种混合。

一种摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物的制备方法，包括以下步骤：

S1、按比例准备好矿井提升钢丝绳润滑脂所需的各物料；

S2、在反应釜中加入基础油，加温至110～120℃，脱水40～120min；

S3、将增摩剂、粘附剂以及滴点提高剂组成加入搅拌釜中，混合加热升温至120～130℃，保温搅拌60～240min，至所有物料完全混合均匀；

S4、缓慢降温至100℃，加入防锈剂和增塑剂，混合搅拌至均匀，取样检测合格后即得摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂。

进一步的，将上述润滑脂涂覆在摩擦式矿井提升机的钢丝绳上。具体的，本发明提供的矿井提升钢丝绳润滑脂是一种膏状物，可以直接涂敷到钢丝绳表面或者采用IP 60异构烷烃溶剂按照7:3的比例对钢丝绳润滑脂进行稀释，稀释后对钢丝绳进行进行喷涂或刷涂，经风干后即可在钢丝绳表面形成弹性固体防护层。

实施例1-3

以矿井提升钢丝绳润滑脂100％计，组份和重量百分比如下：

对照例1-4

以矿井提升钢丝绳润滑脂100％计，组份和重量百分比如下：

其中，对照例4为市售的德国产钢丝绳润滑脂。

测试例1

基础理化性质测试。

将实施例1-3以及对照例1-4所获得的钢丝绳润滑脂，按照NB/SH/T6019-2020《摩擦式提升机钢丝绳润滑脂和维护油》项目评价要求进行基础理化性能检测，结果见表1-2，以及附图1-4所示。

表1分析测试数据对比

表2分析测试数据对比(续)

根据表1、表2以及附图1-5的数据可以看出，在各添加剂总含量一致的情况下，调整两种不同增摩剂、滴点提高剂、防锈剂、极压抗磨剂和抗氧剂的使用比例，如实施例1-3所示，在摩擦系数、滴点、防锈性、极压抗磨性能和氧化安定性方面均表现出优异的性能，相比市售产品对照例4均有可观的性能提升。对比实施例1-3，可以发现在增摩剂总含量相同的情况下，逐步提高二酚基丙烷甘油树脂含量，有助于钢丝绳润滑脂摩擦系数的提升，与对比例1相比，不添加亚麻油改性酚醛树脂，润滑脂的摩擦系数甚至低于0.25，达不到标准要求，说明两者复配后，改性酚柔顺的烷基链将刚性的酚醛分子链联接起来，并增加了内增韧的作用，因此发明的钢丝绳润滑脂具有较高的摩擦系数，可以有效防止提升机钢丝绳打滑；在滴点提高剂总含量相同的情况下，逐步提高微晶石蜡含量，有助于钢丝绳润滑脂滴点的提高；在防锈剂总含量相同的情况下，逐步减少羊毛脂镁皂含量，润滑脂防锈性能也会逐步下降，与对比例2相比，不添加羊毛脂镁皂，润滑脂的防锈性能湿热试验甚至大于3级；在极压抗磨剂总含量相同的情况下，逐步减少磷酸三甲酚酯含量，润滑脂极压抗磨性能也会逐步提升，但是硫化烯烃棉籽油含量提升后，由于竞争吸附的原因，对比实施例1-3和对照例2和3可知，产品防锈性能会受到负面影响，需要综合考察润滑脂的极压性和防锈性。

测试例

摩擦系数测定试验

采用衬垫摩擦试验机在实验室对不同摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂的摩擦特性和摩擦系数稳定性进行了模拟测试和对比。实验室采用常用的G30、GM-3和K25三种摩擦衬垫，测量实施例1-3以及对照例1-4获得的钢丝绳润滑脂在相同的测试条件下的摩擦系数。测试过程中，使钢丝绳张紧，在钢丝绳表面涂抹一层润滑脂，将衬垫与钢丝绳夹紧后，实现钢丝绳与衬垫在一定接触压力下的相对直线运动，此时钢丝绳与衬垫之间将会产生摩擦力。测试时将衬垫与钢丝绳间的摩擦力和正压力分别测出，即可计算衬垫与钢丝绳的摩擦系数，测试结果如表3所示。

表3不同摩擦衬垫材料摩擦系数测定试验结果

从表3可以看出，在增摩剂总含量相同的情况下，逐步降低二酚基丙烷甘油树脂含量，钢丝绳润滑脂摩擦系数逐渐降低，但可以满足标准要求。与对照例1相比，不添加亚麻油改性酚醛树脂，润滑脂的摩擦系数甚至低于0.25，达不到标准要求。与对照例2和3相比，实施例2和3与对照例2和3的增摩剂配比完全一致，可以满足标准要求，但与实施例2和3相比，摩擦系数明显降低，主要原因是实施例2和3粘附性、防锈性和极压性要明显高于对比例2和3，说明不同分子在钢丝绳表明竞争吸附的同时，增摩剂分子只有通过增加内增韧作用和通过C10重芳烃增塑剂和邻苯二甲酸二异癸酯按照特定比例调和使用所提供的塑化性能才能更好的发挥二酚基丙烷甘油改性酚醛树脂的增摩作用。

测试例3

防锈性测试

将上述实施例1-3以及对照例1-4获得的钢丝绳润滑脂，按照GB/T 5018润滑脂防腐蚀性试验法和Emcor动态防锈试验法进行防腐蚀性和防锈性能测试，以判断润滑脂的防锈性能级别，测试结果如下表4所示。

表4防腐和防锈性试验

综合以上实施例说明：本发明公开的摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂组合物成分中以亚麻油改性酚醛树脂和二酚基丙烷甘油树脂组合物作为增摩材料，辅以邻苯二甲酸二异癸酯和C10重芳烃增塑剂，利用柔顺的烷基链以及增塑剂分子将刚性的酚醛分子链联接起来，起到了内增韧的作用，削弱了聚合物分子链间的作用力，提高了润滑脂的使用摩擦系数，可以有效防止提升机钢丝绳打滑。极压抗磨剂的加入，可以形成高强度润滑保护膜，能在重载荷提升过程中抵抗相互接触的钢丝之间存在的接触压力和变形，可以提供更加优异的抗磨和润滑性能；同时，防锈剂在钢丝绳表面形成物理和化学吸附，在金属表面形成致密的分子保护层，对矿井提升钢丝绳有很好的防锈作用。本发明的摩擦式矿井提升钢丝绳润滑脂具有良好的润滑、抗磨、增摩和防锈作用，尤其适用于矿井提升钢丝绳的防护。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。