一种用于连铸机润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明属于润滑脂领域，具体的涉及一种用于连铸机的复合四脲润滑脂及其制备方法。
技术背景
随着现代工业对高质量钢需求的不断增强，具有生产工艺简单、金属得率高、能源消耗低、连铸质量好等优点的连铸机已成为钢铁工业发展最快的技术之一。随着连铸机生产的钢坯品质及其工作效率的提高，连铸机轴承的工作环境也更加恶劣，这对保障连铸机正常工作的润滑脂提出更高的性能要求。
连铸机是钢铁行业中精密、复杂、紧凑的大型生产设备，采用集中润滑方式润滑。连铸机设备中，采用润滑脂润滑的包括钢包回转台、结晶器、引锭杆、二冷区夹辊及侧导辊、拉矫机、传送辊道及切割机等部位。连铸机的管线长，润滑点多，长期在高温、高压、水淋、氧化铁磷、粉尘的状况下连续运行。钢坯的烘烤，可使连铸机轴承盖表面温度达到150～300℃；大量冷却水喷入钢坯上、轴承内及润滑表面、而产生大量的蒸汽。氧化铁磷随水进入轴承和润滑面，引起轴承损坏、卡咬、使油脂流失、干燥结块。因此连铸机润滑脂应具备良好的高温抗氧化性能、抗水性、极压抗磨性和泵送性。
聚脲润滑脂相比传统金属皂基润滑脂，具有更好的高温抗氧性，抗水性。由于聚脲稠化剂中含有极性较强的脲基(-NHCONH-)基团，稠化剂骨架结构主要由氢键支配，因此高温下结构稳定性较好而且具有随温度升高而变稠的特性。作为一款高温润滑脂，聚脲润滑脂广泛应用于冶金、水泥、纺织和造纸等行业，连铸机的高温，重载低速，多水，集中润滑的工况适合采用聚脲润滑脂润滑，但聚脲润滑脂也存在缺陷，长期在高温下工作会产生高温硬化现象，对于集中供脂的连铸机工况存在硬化堵塞管线的风险。为了改善二脲润滑脂在使用过程中的缺点和不足，扩大现有润滑脂产品的使用范围研制出更高性能的润滑脂产品的需求不断增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种专用于连铸机的复合四脲润滑脂组合物和其制备方法，采用复合四脲稠化剂体系改善目前市场上二脲连铸机润滑脂在高温下长时间工作后产生硬化的缺点，降低连铸机集中润滑系统管线堵塞的风险，提高连铸机的生产效率和安全性。本发明复合四脲润滑脂具有更好的高温性能，机械安定性，氧化安定性、抗水性、粘附性和极压抗磨性，且制备方法简单、易操作，产品使用效果好。
本发明提供一种用于连铸机的润滑脂，所述润滑脂按重量百分比包括以下组成成分：基础油A 40～45％、基础油B 40～45％、四脲稠化剂5～10％、十二羟基硬脂酸钙3～7％、乙酸钙2～4％、极压抗磨剂1～2％、抗氧剂0.1-1.0％、增粘剂0.1-1.0％，防锈剂0.1-1.0％。
所述基础油A为高粘度深度精制的矿物油150BS，所述基础油B为环烷基油4010，基础油A、B混合物40℃粘度范围在200～300mm2/s。
所述四脲稠化剂是单胺、二胺与二异氰酸酯的反应产物；复合四脲稠化剂是单胺、二胺与二异氰酸酯的反应产物与十二羟基硬脂酸钙和乙酸钙复合而成；其中单胺为十八胺和苯胺；二胺为4，4’-二氨基二苯甲烷；二异氰酸酯为二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯；单胺：二胺：二异氰酸酯的摩尔比为2：1：2。
所述防锈剂可以为适用于润滑脂领域的任何防锈剂，具体一个实例中为中性二壬基萘磺酸钡。
抗氧剂可以为适用于润滑剂领域的任何抗氧剂，具体一个实例中为辛基丁基二苯胺。
极压抗磨剂可以为适用于润滑脂领域的任何极压抗磨剂，具体一个实例中为磷酸三甲酚酯，另一个实例中为硫化异丁烯。
增粘剂可以为适用于润滑脂领域的任何增粘剂，具体一个实例中为聚异丁烯，另一个实例中为乙丙共聚物。
本发明还提供了一种用于连铸机的润滑脂的制备方法，包括以下步骤：
1)按配方比例将基础油A投入反应釜内并升温到95～105℃；
2)将4，4’-二氨基二苯基甲烷、十八胺、苯胺投入反应釜内进行融化，融化分散时间20～30分钟；
3)将二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯(MDI)和基础油B投入器皿中加热到70～75℃进行融化。
4)将融化好的MDI倒入反应釜中进行反应，保持反应温度120～130℃，反应时间控制在1.5～2小时；
5)降温至100～105℃，将十二羟基硬脂酸投入反应釜中进行融化，融化分散完全后开始滴加氢氧化钙溶液，保持温度100～105℃，反应2小时；
6)皂化反应结束后，升温至120～140℃，加入乙酸钙进行复合，复合时间控制在30分钟；
7)复合完毕后升温至200℃～210℃进行高温炼制，保持炼制温度200℃以上，炼制时间控制在15-30分钟；
8)炼制完成后进行剪切循环冷却，当温度降到130-140℃时加入增粘剂，70～80℃时加入极压抗磨剂、抗氧剂、防锈剂，经均质脱气等后处理工序得到成品润滑脂。
本发明的有益效果：以复合四脲为稠化剂，加入抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂、增粘剂制成，高温性能突出，滴点高达290℃以上；在80℃、120℃、180℃温度条件下烘烤24h后对比本发明与二脲脂高温锥入度变化，二脲脂发生较大程度硬化，锥入度变化值最大达到36％，而本发明最大锥入度变化值为7％，说明高温时不结焦、不硬化；具有优良的粘附性，憎水性好，在连铸机大量水冲淋的工况下能保证润滑性和防锈性；具有良好的极压抗磨性，在高负载情况下能够保证连铸机辊子轴承润滑良好，大大减少了轴承面的磨损，延长了轴承更换周期；适合连铸机集中润滑系统使用，具有良好的高低温泵送性。
附图说明
图1为本发明实施例及对比例润滑脂在80℃、120℃、180℃下的锥入度变化率(a实施例1；b对比例1；c对比例2；d对比例3)
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1：
(1)先将1260克150BS基础油投入反应釜内并升温到95～105℃，加入76.98克十八胺、13.3克苯胺和42.47克4，4’-二氨基二苯甲烷融化分散。
(2)将1260克4010基础油与112.6克二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯混合加热到70-75℃加入到上述混合物中，升温至120-130℃进行皂化反应，反应时间90分钟。
(3)皂化结束后降温至100～105℃，加入141.65克十二羟基硬脂酸进行熔化，熔化分散完全后开始滴加75g氢氧化钙配置的水溶液进行钙基皂化，反应2小时。
(4)皂化结束后，滴加120克乙酸钙粉末配置的水溶液，滴加时间控制在1.5小时。滴加后升温至135℃-140℃复合30分钟。
(5)复合结束后升温至炼制温度200℃恒温15分钟。后进行冷却降温，130℃时加入15g聚异丁烯，80℃时加入30g硫化异丁烯、15g中性二壬基萘磺酸钡,15g辛基丁基二苯胺。经研磨和脱气等后处理工序得到成品润滑脂。
实施例2：
(1)先将1260克150BS基础油投入反应釜内并升温到95～105℃，加入86.51克十八胺、10克苯胺和42.47克4，4’-二氨基二苯甲烷融化分散。
(2)将1260克4010基础油与112.6克二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯混合加热到70-75℃加入到上述混合物中，升温至120-130℃进行皂化反应，反应时间90分钟。
(3)皂化结束后降温至100～105℃，加入141.65克十二羟基硬脂酸进行熔化，熔化分散完全后开始滴加75g氢氧化钙配置的水溶液进行钙基皂化，反应2小时。
(4)皂化结束后，滴加120克乙酸钙粉末配置的水溶液，滴加时间控制在1.5小时。滴加后升温至135℃-140℃复合30分钟。
(5)复合结束后升温至炼制温度200℃恒温15分钟。后进行冷却降温，130℃时加入15g聚异丁烯，80℃时加入30g硫化异丁烯、15g中性二壬基萘磺酸钡,15g辛基丁基二苯胺。经研磨和脱气等后处理工序得到成品润滑脂。
实施例3：
(1)先将1260克150BS基础油投入反应釜内并升温到95～105℃，加入92.28克十八胺、8克苯胺和42.47克4，4’-二氨基二苯甲烷融化分散。
(2)将1260克4010基础油与112.6克二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯混合加热到70-75℃加入到上述混合物中，升温至120-130℃进行皂化反应，反应时间2小时。
(3)皂化结束后降温至100～105℃，加入141.65克十二羟基硬脂酸进行熔化，熔化分散完全后开始滴加75g氢氧化钙配置的水溶液进行钙基皂化，反应2小时。
(4)皂化结束后，滴加120克乙酸钙粉末配置的水溶液，滴加时间控制在1.5小时。滴加后升温至135℃-140℃复合30分钟。
(5)复合结束后升温至炼制温度200℃恒温30分钟。后进行冷却降温，130℃时加入15g聚异丁烯，80℃时加入30g硫化异丁烯、15g中性二壬基萘磺酸钡,15g辛基丁基二苯胺。经研磨和脱气等后处理工序得到成品润滑脂。
对比例1：
(1)先将1260克150BS基础油投入反应釜内并升温到95-105℃，加入76.98克十八胺、13.3克苯胺和42.47克4，4’-二氨基二苯甲烷融化分散。
(2)将1260克4010基础油与112.6克二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯混合加热到70-75℃加入到上述混合物中，升温至120-130℃进行皂化反应，反应时间90分钟。
(3)皂化结束后降温至100～105℃，加入141.65克十二羟基硬脂酸，开始滴加75g氢氧化钙配置的水溶液进行钙基皂化，反应2小时。
(4)皂化结束后升温至炼制温度140℃，恒温15分钟后进行冷却降温，130℃时加入15g聚异丁烯，80℃时加入30g硫化异丁烯、15g中性二壬基萘磺酸钡,15g辛基丁基二苯胺，经研磨和脱气等后处理工序得到成品润滑脂。
对比例2：
(1)先将1260克150BS基础油投入反应釜内并升温到95-105℃，加入76.98克十八胺、13.3克苯胺和42.47克4，4’-二氨基二苯甲烷融化分散。
(2)将1260克4010基础油与112.6克二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯混合加热到70-75℃加入到上述混合物中，升温至120-130℃进行皂化反应，反应时间90分钟。
(3)皂化结束后降温至100-105℃开始滴加120g乙酸钙粉末配置的水溶液，滴加时间控制在1.5小时，滴加后升温至135-140℃复合30分钟。
(4)复合结束后升温至炼制温度170-175℃，恒温15分钟后进行冷却降温，130℃时加入15g聚异丁烯，80℃时加入30g硫化异丁烯、15g中性二壬基萘磺酸钡,15g辛基丁基二苯胺。，经研磨和脱气等后处理工序得到成品润滑脂。
对比例3：
(1)先将1260克150BS基础油投入反应釜内并升温到95-105℃，加入76.98克十八胺、13.3克苯胺融化分散。
(2)将1260克4010基础油与112.6克二苯甲烷-4，4-二异氰酸酯混合加热到70-75℃加入到上述混合物中，升温至100-110℃进行皂化反应，反应时间90分钟。
(3)皂化结束后加入15克十八醇，升温至120℃，除MDI时间1小时。
(4)升温至炼制温度190℃-200℃，恒温15分钟后进行冷却降温，130℃时加入15g聚异丁烯，80℃时加入30g硫化异丁烯、15g中性二壬基萘磺酸钡,15g辛基丁基二苯胺。，经研磨和脱气等后处理工序得到成品润滑脂。
分析结果：
本发明实施例与对比例性能测试结果见表1。本发明实施例及对比例润滑脂在80℃、120℃、180℃下的锥入度变化率见图1，图1中a实施例2；b对比例1；c对比例2；d对比例3。
表1本发明实施例与对比例性能测试结果
由本发明所述产品理化数据与四脲十二羟基硬脂酸钙、四脲乙酸钙和普通二脲润滑脂数据对比可以看出聚脲复合钙基润滑脂具有优异的极压抗磨性，胶体安定性，抗水性，防锈性以及较高的滴点。
通过对比80℃、120℃、180℃下的锥入度变化率可以看出二脲180℃下硬化明显，四脲十二羟基硬脂酸钙180℃下明显软化，易发生高温流淌。复合四脲相比四脲乙酸钙锥入度变化更小，高温稳定性更好，不存在高温结焦硬化的现象。
上述实施例对本发明进行示例性描述其目的在于让熟悉此项技术的相关技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的方法构思和技术方案进行非实质改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。
