轴承润滑脂及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及润滑脂技术领域，尤其涉及一种轴承润滑脂及制备方法和应用。

背景技术

车载激光雷达是以发射激光束用于探测目标物体位置、速度等特征量的雷达系统。激光光束一般通过扫描模组的驱动电机带动棱镜旋转来改变激光偏移方向，形成空间的点云扫描，并最终成像。点云的应用十分特殊，对驱动电机的精度、效率和可靠度有很高的要求，轴承是驱动电机运转的重要部件，轴承的润滑状态直接影响车载激光雷达的探测效果。

车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承的润滑主要存在以下四方面的问题。润滑脂的低挥发性：轴承连续运转后，轴承温度会升高，润滑脂受热后会有少量成分挥发，挥发物造成棱镜等其他电子元件的污染。润滑脂的机械安定性：高速电机转动后，轴承内部的油脂会甩出，容易粘到棱镜表面，造成光路不可预测的散射和折射干扰，影响激光雷达的量程和精度。润滑脂的低扭矩性：驱动电机轴承尺寸较小，内径一般在5mm-30mm之间，轴承内径越小，对润滑脂的摩擦力矩要求越小，进而驱动电机的输出扭矩越大，驱动电机的效率越高，能量损耗越小。润滑脂的低振动性：为了保证扫描模组旋转的稳定性，驱动电机运转有着严格振动要求，轴承内部的润滑脂要基本低振动性能，降低轴承运转过程中的振动值，提高驱动电机的稳定性。

针对润滑脂低挥发性问题，专利CN 101429466 B开发了一种飞机仪表、齿轮和传动螺杆润滑脂，其中基础油选用100℃粘度范围2-10mm

针对润滑脂机械安定性问题，专利CN 102585970 A开发了一种高机械安定性聚脲基润滑脂，其稠化剂方案是采用脂肪胺、环烷胺和芳香胺的组成与异氰酸酯进行反应，基础油采用合成基础油与矿物基础油的混合物，与本专利方案有差异；专利CN 102604716 B开发了一种剪切安定性优异的脲基润滑脂组合物，其脲基稠化剂由两种以上的二异氰酸酯与一元芳香胺和一元脂肪胺反应生成，而本专利稠化剂反应采用异氰酸酯与三种有机胺反应而成。

针对润滑脂低扭矩性问题，专利CN 103210070 B采用合成烃油和倾点为-35℃以下的高精制矿物油做基础油；专利CN 103403137 B采用40℃运动粘度为20-55mm

针对润滑脂低振动性问题，专利CN 101087868 B描述了密封在小电动机轴承内以降低噪音的锂润滑脂；专利CN 102021069 A描述了一种锂基低噪音润滑脂；专利CN111849590B描述了一种低噪音混合皂基润滑脂组合物。以上润滑脂的稠化剂均以锂系列稠化剂为主，未设计聚脲稠化剂产品。

上述专利未能同时兼顾润滑脂的低挥性、机械安定性、低扭矩性和低振动性能，现有常规产品也不能满足车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承的工况要求，需要重新开发针对车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承的专用润滑脂。

发明内容

有鉴于背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种轴承润滑脂，所述轴承润滑脂具有较低挥发性、较低泄漏性，能降低电机运转的振动、降低轴承扭矩，进而提高驱动电机精度、可靠度和效率；可满足车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承的工况要求。

本发明提供了一种轴承润滑脂，包括基础油和稠化剂，所述基础油包括酯类基础油和合成基础油；所述酯类基础油、所述合成基础油和所述稠化剂的质量比为40-50:40-50:8-14；

所述酯类基础油包括双酯和季戊四醇酯；

所述合成基础油包括聚a烯烃合成油；

所述稠化剂包括聚脲增稠剂。

优选的，所述双酯包括己二酸十三醇酯和/或己二酸二辛酯。

优选的，所述季戊四醇酯包括单季戊四醇辛酸酯、单季戊四醇壬酸酯和单季戊四醇癸酸酯中的一种或多种。

优选的，所述聚脲增稠剂包括异氰酸酯与有机胺反应的聚合物。

优选的，所述有机胺包括苯胺、十八胺、辛胺中的一种或多种。

优选的，所述双酯和/或所述季戊四醇酯的40℃粘度为10-30mm

优选的，所述轴承润滑脂还包括抗氧剂；所述酯类基础油、所述合成基础油、所述稠化剂和所述抗氧剂的质量比为40-50:40-50:8-14:1-2。

优选的，所述抗氧剂包括胺类抗氧剂。

优选的，所述胺类抗氧剂包括二苯胺、辛基丁基二苯胺和二异辛基二苯胺中的一种或多种。

本发明提供了所述轴承润滑脂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将所述双酯和部分所述合成基础油混合，并在40-50℃条件下与所述稠化剂的制备原料异氰酸酯混合，得到第一物料；

S2、将所述季戊四醇酯和余量所述合成基础油混合，并在80-90℃条件下与所述稠化剂的制备原料有机胺混合，得到第二物料；

S3、将所述第一物料和所述第二物料混合，反应30-40min；进一步升温至160-170℃，恒温搅拌20-40min。

优选的，步骤S3所述反应的温度为90-100℃。

优选的，步骤S3所述恒温搅拌的转速为20-40rpm。

优选的，所述制备方法还包括：

步骤S4、所述恒温搅拌后，加入抗氧剂，继续搅拌≥30min。

本发明还提供了所述轴承润滑脂或者所述制备方法制备得到的轴承润滑脂在车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑中的应用。

有益效果：

本发明提供的轴承润滑脂组合物包括基础油和稠化剂，所述基础油包括酯类基础油和合成基础油；所述酯类基础油、所述合成基础油和所述稠化剂的质量比为40-50:40-50:8-14；所述酯类基础油包括双酯和季戊四醇酯；所述合成基础油包括聚a烯烃合成油；所述稠化剂包括聚脲增稠剂。本发明选用合适的原料及配比，使得润滑脂同时具有低挥发性、较好的机械安定性、较低的扭矩和良好的低振动性能。

本发明的配方原材料为一般石化产品，价格便宜，加工后产品具备较高的性价比，具有广阔的市场空间。本发明制备方法采用一般的反应釜加三重搅拌，没有特殊设备，炼制采用一步法反应直接升温，工艺简单，节约能耗，产品质量稳定。

本发明可用于车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂的长效润滑。

具体实施方式

本发明提供了一种轴承润滑脂，包括基础油和稠化剂。

本发明所述基础油包括酯类基础油和合成基础油。所述酯类基础油包括双酯和季戊四醇酯。所述双酯优选包括己二酸十三醇酯和/或己二酸二辛酯，更优选包括己二酸二辛酯；所述季戊四醇酯优选包括单季戊四醇辛酸酯、单季戊四醇壬酸酯和单季戊四醇癸酸酯中的一种或多种，更优选包括单季戊四醇壬酸酯。所述双酯和所述季戊四醇酯的质量比优选为19-25:20-24；更优选为25:24。所述合成基础油包括聚a烯烃合成油。

在本发明中，所述双酯和/或所述季戊四醇酯的40℃粘度优选为10-30mm

本发明所述稠化剂包括聚脲增稠剂。所述聚脲增稠剂优选包括异氰酸酯与有机胺反应的聚合物。所述异氰酸酯与所述有机胺的质量比优选为2.8-4.6:5.29-9.31，更优选为3.3-4:5.79-6。所述有机胺优选包括苯胺、十八胺、辛胺中的一种或多种，更优选包括苯胺、十八胺和辛胺。所述苯胺、十八胺和辛胺的质量比优选为2.15-5.38:0.46-1.39:1.74-2.91，更优选为2.15:1.12:2.52。

在本发明中，所述酯类基础油、所述合成基础油和所述稠化剂的质量比优选为40-50:40-50:8-14；更优选为49:40:9.09-10。

本发明所述轴承润滑脂优选还包括抗氧剂。所述抗氧剂优选包括胺类抗氧剂。所述胺类抗氧剂优选包括二苯胺、辛基丁基二苯胺和二异辛基二苯胺中的一种或多种，更优选包括辛基丁基二苯胺。

在本发明中，所述酯类基础油、所述合成基础油、所述稠化剂和所述抗氧剂的质量比优选为40-50:40-50:8-14:1-2；更优选为49:40:9.09-10:1。

本发明采用酯类基础油和合成基础油稠化脲基稠化剂，明确了酯类基础油和合成基础油的粘度范围及倾点，提供了良好的低扭矩性能；酯类基础油有良好的稠化剂溶解能力，使得稠化剂的分子纤维较长，具有优异的机械安定性，能够减少运转过程中的泄漏；脲基稠化剂具备较好的高温性能，复配优选的抗氧剂，降低产品的挥发性。

本发明提供了所述轴承润滑脂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将所述双酯和部分所述合成基础油混合，并在40-50℃条件下与所述稠化剂的制备原料异氰酸酯混合，得到第一物料；

S2、将所述季戊四醇酯和余量所述合成基础油混合，并在80-90℃条件下与所述稠化剂的制备原料有机胺混合，得到第二物料；

S3、将所述第一物料和所述第二物料混合，反应30-40min；进一步升温至160-170℃，恒温搅拌20-40min。

在本发明中，步骤S1所述混合的温度为40-50℃，优选为48℃；步骤S2所述混合的温度为80-90℃，优选为82℃；步骤S3所述反应时间为30-40min，优选为35min；步骤S3所述反应的温度优选为90-100℃；步骤S3所述恒温搅拌的时间为20-40min，优选为30-35min；步骤S3所述恒温搅拌的转速优选为20-40rpm，更优选为30rpm。

优选的，所述制备方法还包括：步骤S4、恒温搅拌后，加入抗氧剂，继续搅拌≥30min。在本发明更优选的具体实施方式中，步骤S4所述搅拌后，进行均化处理，脱气，得到轴承润滑脂。

本发明采用上述方法制备轴承润滑脂，通过高温恒温及均化处理，可提高稠化剂的吸油能力，缩小稠化剂皂团；产品能够降低电机运转的振动值。

本发明还提供了所述轴承润滑脂或者所述制备方法制备得到的轴承润滑脂在车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑中的应用。

本发明提供的轴承润滑脂组合物选用合适的原料及配比，使得润滑脂具有低挥发性，采用GB/T 7325《润滑脂和润滑油蒸发损失测定法》在121℃下，测试500h后蒸发量最低可小于10％；使得润滑脂具有较好的机械安定性，采用SH/T 0122《润滑脂滚筒安定性测试法》在80℃条件下测试8h后，锥入度差值最低可小于10；使得润滑脂具有较低的扭矩，采用SH/T 0338《滚珠轴承润滑脂低温转矩测定法》在-60℃条件下，测试轴承启动转矩和运转转矩，启动转矩最低可小于150mN·m，运转转矩小于50mN·m；使得润滑脂具有良好的低振动性能，使用生产的润滑脂加入轴承中后，采用SKFBequiet+进行测试，轴承静音等级最高可达到GN4。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

实施例1

本实施例提供一种车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂组合物，其制备步骤包括：

(1)将己二酸异十三醇酯20g和聚a烯烃合成油25g混合后加入反应釜A中，升温至48℃溶解异氰酸酯2.80g。

(2)将单季戊四醇辛酸酯20g和聚a烯烃合成油25g混合后加入反应釜B中，升温至82℃溶解辛胺2.13g、苯胺2.42g、十八胺0.74g。

(3)待溶解后，将反应釜B中有机胺溶解液加入反应釜A中，反应35min。

(4)反应完成后，将温度升高至165℃，并恒温30min。

(5)恒温结束，加入抗氧剂二苯胺1g，搅拌35min，进行均化处理，脱气，得到车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂。

实施例2

本实施例提供一种车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂组合物，其制备步骤包括：

(1)将己二酸二辛酯25g和聚a烯烃合成油20g混合后加入反应釜A中，升温至48℃溶解异氰酸酯3.30g。

(2)将单季戊四醇壬酸酯24g和聚a烯烃合成油20g混合后加入反应釜B中，升温至82℃溶解辛胺2.52g、苯胺2.15g、十八胺1.12g。

(3)待溶解后，将反应釜B中有机胺溶解液加入反应釜A中，反应35min。

(4)反应完成后，将温度升高至165℃，并恒温30min。

(5)恒温结束，加入辛基丁基二苯胺1g，搅拌35min，进行均化处理，脱气，得到车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂。

实施例3

本实施例提供一种车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂组合物，其制备步骤包括：

(1)将己二酸异十三醇酯23g和聚a烯烃合成油20g混合后加入反应釜A中，升温至45℃溶解异氰酸酯3.30g。

(2)将单季戊四醇癸酸酯20g和聚a烯烃合成油25g混合后加入反应釜B中，升温至85℃溶解辛胺1.74g、苯胺4.30g、十八胺0.74g。

(3)待溶解后，将反应釜B中有机胺溶解液加入反应釜A中，反应35min。

(4)反应完成后，将温度升高至160℃，并恒温30min。

(5)恒温结束，加入二异辛基二苯胺1g，搅拌35min，进行均化处理，脱气，得到车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂。

实施例4

本实施例提供一种车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂组合物，其制备步骤包括：

(1)将己二酸二辛酯19g和聚a烯烃合成油24g混合后加入反应釜A中，升温至50℃溶解异氰酸酯3.50g。

(2)将单季戊四醇壬酸酯20g和聚a烯烃合成油24g混合后加入反应釜B中，升温至82℃溶解辛胺2.71g、苯胺4.30g、十八胺0.46g。

(3)待溶解后，将反应釜B中有机胺溶解液加入反应釜A中，反应35min。

(4)反应完成后，将温度升高至170℃，并恒温30min。

(5)恒温结束，加入二苯胺2g，搅拌35min，进行均化处理，脱气，得到车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂。

实施例5

本实施例提供一种车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂组合物，其制备步骤包括：

(1)将己二酸异十三醇酯23g和聚a烯烃合成油22g混合后加入反应釜A中，升温至50℃溶解异氰酸酯4.20g。

(2)将单季戊四醇辛酸酯20g和聚a烯烃合成油21g混合后加入反应釜B中，升温至80℃溶解辛胺2.13g、苯胺4.30g、十八胺1.39g。

(3)待溶解后，将反应釜B中有机胺溶解液加入反应釜A中，反应35min。

(4)反应完成后，将温度升高至162℃，并恒温30min。

(5)恒温结束，加入辛基丁基二苯胺2g，搅拌35min，进行均化处理，脱气，得到车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂。

实施例6

本实施例提供一种车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂组合物，其制备步骤包括：

(1)将己二酸二辛酯20g和聚a烯烃合成油22g混合后加入反应釜A中，升温至48℃溶解异氰酸酯4.60g。

(2)将单季戊四醇癸酸酯20g和聚a烯烃合成油22g混合后加入反应釜B中，升温至85℃溶解辛胺2.91g、苯胺5.38g、十八胺1.02g。

(3)待溶解后，将反应釜B中有机胺溶解液加入反应釜A中，反应40min。

(4)反应完成后，将温度升高至168℃，并恒温30min。

(5)恒温结束，加入二异辛基二苯胺2g，搅拌35min，进行均化处理，脱气，得到车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂。

对比例1

新日本石油ENS GREASE高速轴承润滑脂，生产厂家为新日本石油。

对比例2

(1)将己二酸二辛酯20g和聚a烯烃合成油22g混合后加入反应釜A中，升温至48℃溶解异氰酸酯4.50g。

(2)将己二酸二辛酯20g和聚a烯烃合成油23g混合后加入反应釜B中，升温至82℃溶解辛胺1.55g、苯胺5.91g、十八胺1.39g。

(3)待溶解后，将反应釜B中有机胺溶解液加入反应釜A中，反应35min。

(4)反应完成后，将温度升高至165℃，并恒温30min。

(5)恒温结束，加入二苯胺1g，搅拌35min，进行均化处理，脱气，得到润滑脂。

实施例7

对实施例1-6和对比例1-2得到的润滑脂组合物进行性能数据测试，结果参见表1和表2。

表1实施例1-6提供的车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂组合物(数值单位：g)

表2实施例1-6中车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂与比较例1-2润滑脂的性能数据

说明：Bequiet+噪音测试的具体方法和标准参考Bequiet+振动噪音测试仪产品说明书，仪器的生产厂家为SKF轴承。Bequiet+测试每次测定循环10次，每个循环记录10个数据，共记录100个数据，峰值以μm/s表示，噪音质量等级判定判断依据见表3所示。

表3：Bequiet+噪音质量等级判定依据

从以上对比数据可以看出，本发明提供的车载激光雷达扫描模组驱动电机深沟球轴承润滑脂组合物性能优越，尤其是实施例2的性能最好。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。