一種長壽命抗微點蝕風(fēng)電齒輪油及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)齒輪油領(lǐng)域，特別涉及一種長壽命抗微點蝕風(fēng)電齒輪油。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)步，對能源的需求日益增大，而非可再生能源的的過度利用造成許 多問題，如溫室氣體的自由排放、氣候變暖趨勢的加劇等。人類急需可再生的能源代替?zhèn)鹘y(tǒng) 非可再生能源。風(fēng)能是一種不產(chǎn)生任何污染排放的可再生的自然能源，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相對 成熟，是21世紀(jì)人類社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要新動力源。歐洲風(fēng)力能源協(xié)會公布2020年 的全球戰(zhàn)略目標(biāo)是風(fēng)力發(fā)電站占全球電力的12%。風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要用到3種潤滑油，其中齒 輪油用量占風(fēng)力發(fā)電機(jī)用油量的75%，發(fā)揮極其重要的作用。我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)多安裝與新 疆、內(nèi)蒙古、甘肅及沿海等地區(qū)，潤滑油受氣候溫差、濕度等影響較大，并且處于較偏遠(yuǎn)的地 區(qū)，維修不變，因此需要風(fēng)電齒輪油具有長壽命，良好的清凈性，良好的抗氧化性，良好的低 溫性能和抗水性能等。風(fēng)電齒輪箱作用是將風(fēng)輪主軸20~50r/min的較低轉(zhuǎn)速、較高轉(zhuǎn)矩， 增速到能夠滿足發(fā)電機(jī)發(fā)電的1000~2500r/min的較高轉(zhuǎn)速、較低轉(zhuǎn)矩。風(fēng)電齒輪箱這種長 期低速重載的運行工況極易引起的齒輪疲勞磨損，產(chǎn)生微點蝕現(xiàn)象，進(jìn)而影響齒輪傳動的 精度，影響齒輪壽命。因此性能良好的風(fēng)電齒輪油還應(yīng)具有良好的抗微點蝕的能力。由于風(fēng) 電齒輪油基礎(chǔ)油使用量占全部成分的95%以上，而添加劑含量一般不超過5%。由此可見， 基礎(chǔ)油的選擇對于齒輪油的性能有著決定性的影響。
[0003] 國內(nèi)有關(guān)于風(fēng)電齒輪油的報道較少，專利CN 103113968 A《風(fēng)電齒輪油組合物》基 礎(chǔ)油使用聚α烯烴和酯類基礎(chǔ)油的混合物，由于酯類油具有良好的的生物降解性能和水解 性，也導(dǎo)致其很難勝任長期的潤滑工作。專利CN 102604729 Α《一種風(fēng)電池潤滑油組合物》 基礎(chǔ)油使用π/m類礦物油、聚烯烴化合物和烷基萘，制造出一種半合成風(fēng)電齒輪油，該發(fā) 明油較高性價比，但風(fēng)電設(shè)備使用環(huán)境的限制，使用中不可避免會有水進(jìn)入齒輪油中，極大 影響風(fēng)電齒輪油的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服以上問題，本發(fā)明創(chuàng)造一種長壽命抗微點蝕風(fēng)電齒輪油，用于風(fēng)電設(shè)備齒 輪箱使用，具有長壽命、抗微點蝕、抗磨性好、低溫性好、氧化安定性和抗剪切性能好等優(yōu) 點。
[0005] 本發(fā)明解決的問題，本發(fā)明使用聚醚PAG和聚酯類基礎(chǔ)油，以及優(yōu)質(zhì)工業(yè)齒輪油復(fù) 合劑，并添加抗氧補(bǔ)強(qiáng)劑和抗磨補(bǔ)強(qiáng)劑，進(jìn)一步提升其性能。本發(fā)明高粘度指數(shù)完全依靠基 礎(chǔ)油提供，無額外添加粘度指數(shù)改進(jìn)劑，因此具有良好的剪切指數(shù)，油液經(jīng)齒輪間多次大負(fù) 荷剪切，粘度不會發(fā)生明顯變化。
[0006] 本發(fā)明基礎(chǔ)油使用聚醚(PAG)和聚酯。聚醚具有優(yōu)異的粘度指數(shù)、抗磨性、低溫啟 動性、清凈性等優(yōu)點，與常見風(fēng)電齒輪油所用基礎(chǔ)油聚α烯烴(ΡΑ0)相比，有如下特點：
[0007]
[0008] 對于風(fēng)電齒輪油來說，PAG與ΡΑ0相比最大優(yōu)勢在于抗點蝕性能、清凈性、潤滑性和 溶解水的能力。
[0009] PAG清凈性高的原理是PAG高溫氧化產(chǎn)物為極性氧化物，而PAG本身就為極性物質(zhì)， 可溶解在PAG中，且PAG的氧化產(chǎn)物在氧的作用下斷鏈生成的低分子羰基和羰基化合物在高 溫下迅速揮發(fā)，不會生成油泥和漆膜的趨勢。而ΡΑ0氧化生成的極性物質(zhì)不能溶于ΡΑ0中，促 使生成油泥和漆膜。并且PAG對抗氧劑具有良好的感受性，加入酚類、胺類抗氧劑后，PAG的 抗氧性明顯提尚。
[0010] PAG也具體良好的潤滑性能，這是由于PAG為極性物質(zhì)，在幾乎所有的潤滑狀態(tài)下 都能形成非常穩(wěn)定的具有大吸附力和承載能力的潤滑劑膜，具有較低的摩擦系數(shù)和較強(qiáng)的 抗剪切能力。
[0011] PAG的溶解水的能力在風(fēng)電齒輪油中的優(yōu)勢是當(dāng)使用過程中不可避免有水進(jìn)入系 統(tǒng)，而PAG具有很好的溶解水的能力，水進(jìn)入系統(tǒng)以溶解的狀態(tài)存在，不會影響油液的潤滑 性能，而水在大多數(shù)基礎(chǔ)油中成懸浮或乳化狀態(tài)存在，會明顯影響油液的使用性能。
[0012] PAG還具有高生物降解率，是一種優(yōu)質(zhì)的環(huán)保型基礎(chǔ)油。
[0013] 本發(fā)明利用PAG優(yōu)勢，同時與另一新型潤滑材料聚酯混配作為本發(fā)明的基礎(chǔ)油，高 粘度聚酯基礎(chǔ)油具有極高的粘度指數(shù)和剪切穩(wěn)定性，因其分子結(jié)構(gòu)中含有多個酯基，使其 具有非常高的油膜強(qiáng)度和出色的潤滑能力，在各種基礎(chǔ)油中承載能力最高，其極性酯基和 抗磨極壓添加劑具有很好的協(xié)同作用，從而進(jìn)一步提高了油品的抗微點蝕性能。聚酯還具 有非常高的氧化穩(wěn)定性，從而可保證齒輪清潔，延長油品使用壽命。聚酯的使用還解決了實 際使用中對PAG存在的相容性問題的擔(dān)憂。一般情況下PAG與礦物油和ΡΑ0相容性不好，如更 換PAG基礎(chǔ)油應(yīng)充分清洗油箱。聚酯增加其與礦物油和ΡΑ0基礎(chǔ)油之間的溶解性，也簡化了 更換油品時的操作。
[0014] 對于微點蝕方面，發(fā)現(xiàn)具有較高粘度指數(shù)和較低摩擦系數(shù)的基礎(chǔ)油對微點蝕現(xiàn)象 的抑制作用明顯。因為較高粘度指數(shù)的基礎(chǔ)油可以在工作范圍能維持較厚的潤滑油膜，減 少接觸面微觀尖峰的接觸碰撞幾率;較低摩擦系數(shù)可以保證工作表面在潤滑條件下產(chǎn)生拖 動作用大大消弱，摩擦功耗降低，進(jìn)而減少表面疲勞。本發(fā)明添加范德比爾特專利產(chǎn)品抗氧 劑V887E和萊茵化學(xué)受阻酚型抗氧劑RC7115作為抗氧化補(bǔ)強(qiáng)劑，二者復(fù)配具有極佳的抗氧 化性能;本發(fā)明還添加二烷基二硫代氨基甲酸鉬(MoDTC)作為抗磨減摩補(bǔ)強(qiáng)劑，其在金屬表 面形成M 〇S2固體潤滑膜，可明顯降低油液的摩擦系數(shù)，從而減少微點蝕數(shù)量，同時可提高齒 輪傳動效率。
[0015] 本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0016] -種長壽命抗微點蝕風(fēng)電齒輪油，由下述質(zhì)量百分比的原料組成：工業(yè)齒輪油復(fù) 合劑3-6%、抗氧劑0.1-0.3%、抗磨劑0.1-1 %、余量為基礎(chǔ)油。
[0017]優(yōu)選地，所述的工業(yè)齒輪油復(fù)合劑可以為雅富頓HiTEC?352,HiTEC?352具 有優(yōu)異的微點蝕保護(hù)性能，在高溫和氧化條件下，不僅沉積物生成量少，長期保持齒輪清潔 性能，而且在整個油品使用壽命期間保持高水平的磷含量，提供了長期的抗磨損保護(hù)性能； 所述的工業(yè)齒輪油復(fù)合劑也可以由下述重量份的原料制備而成:硼化聚異丁烯丁二酰亞胺 4-8份、烷基苯磺酸鈣1-5份、硫化烷基酚鈣0.5-1.5份，烷基二芐基甲苯55-65份。
[0018] 優(yōu)選地，所述的抗氧劑為胺類抗氧劑、酚類抗氧劑中一種或多種的混合物，所述胺 類抗氧劑為4,4'_二辛基二苯胺，所述的酚類抗氧劑為2,4_二甲基-6-叔丁基苯酚、2,5_二 叔丁基對苯二酚、2，6_二叔丁基對苯二酚中一種或多種的混合物;抗氧劑也可以采用市售 的范德比爾特專利產(chǎn)品抗氧劑V887E和萊茵化學(xué)受阻酚型抗氧劑RC7115。
[0019] 更優(yōu)選地，所述的抗氧劑由4,4'_二辛基二苯胺、2,4_二甲基-6-叔丁基苯酚、2,5_ 二叔丁基對苯二酚混合而成，所述4，4 二辛基二苯胺、2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、2，5-二 叔丁基對苯二酚的質(zhì)量比為（1-3) :(1-3): (1-3)。
[0020] 優(yōu)選地，所述的抗磨劑為二烷基二硫代氨基甲酸鉬，二烷基二硫代氨基甲酸鉬選 自二異辛基二硫代氨基甲酸鉬、N，N-二(2-乙基己基)二硫代三環(huán)氨基甲酸鉬、N，N-二(2-乙 基己基)二硫代氨基甲酸鉬、N-環(huán)己基N-十三烷基二硫代氨基甲酸鉬、N，N-二(十二)烷基二 硫代氨基甲酸鉬、N，N-二烷(芳基)二硫代氨基甲酸鉬、N-芐基N-辛基二硫代氨基甲酸鉬、N-辛基N-十八烷基硫代氨基甲酸鉬。
[0021] 優(yōu)選地，所述的基礎(chǔ)油為聚醚(PAG)、聚酯、偏苯三酸三壬酯中的一種或多種的混 合物。
[0022] 聚醚為陶氏新型油溶性聚醚，傳統(tǒng)的聚醚基礎(chǔ)油是環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁 烷開環(huán)均聚或共聚的線型聚合物，本發(fā)明所述的聚烷撐二醇是通過嵌段聚合、無規(guī)共聚和 反向嵌段合成的油溶性聚合物，通過烷氧基化化學(xué)技術(shù)改善了傳統(tǒng)聚醚基礎(chǔ)油與其它基礎(chǔ) 油油溶性差的難題。本發(fā)明優(yōu)選0SP-32、0SP-46、0SP-68、0SP-150、0SP-220中的一種或幾 種。
[0023] 聚酯可以為9-十八烯酸-9-十八烯酯、13-二十二烯酸-9-十八烯酯、13-二十二烯 酸-13-二十二稀酯、9-十八稀酸-13-二十二稀酯、9-十八烯基-9-癸稀酯、12-(3-辛基環(huán)氧 化乙烷基)十二烷基12-(3-辛基環(huán)氧化乙烷基)十二酯中一種或多種的混合物，也可以采用 市售的Evonik工業(yè)集團(tuán)的11-570、11-574、11-522。基礎(chǔ)油具體指標(biāo)如下表1。
[0024]表1:基礎(chǔ)油具體指標(biāo)數(shù)據(jù)表
[0025]
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[0027] 本發(fā)明還提供了上述長壽命抗微點蝕風(fēng)電齒輪油的制備方法:將二分之一合成基 礎(chǔ)油加入調(diào)和釜中，升溫至85°C ± 5°C，加入抗氧劑后不斷攪拌0.5-1.5h。加入剩余二分之 一基礎(chǔ)油，保持溫度為55-65°C加入工業(yè)齒輪油復(fù)合劑，繼續(xù)攪拌20-40min后，加入抗磨劑 繼續(xù)攪拌20_40min，冷卻即得成品。
[0028] 本發(fā)明具有抗微點蝕、清凈好、抗磨性好、低溫性好、氧化安定性好和抗剪切性能 好等優(yōu)點，特別是有水情況下依舊保持優(yōu)異的性能。長期使用依舊可以保持良好的性能。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，以下所述，僅是對本發(fā)明的較佳實施 例而已，并非對本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容加以變更為同等變化的等效實施例。凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實質(zhì)對以下實施例所做的任何簡單修改或等