聚脲润滑脂生产工艺的研究[20200411154844]
摘 要
随着技术和设备的快速发展，高温、高速、高负荷机械设备得到广泛的使用，为了维护设备的正常运转，减少摩擦磨损，延长设备寿命，普通的润滑脂已经不能满足上述需求，这就需要高性能润滑脂才能满足。聚脲润滑脂由于具备高滴点、杰出的氧化安定性、优良的热安定性、长寿命等特点，对于这些苛刻的环境，它都能起到很好的润滑效果。现如今，包括电器工业、冶金工业、食品工业、造纸工业、汽车工业、飞机工业等，都需要聚脲润滑脂的的这种优良的性能才能满足，因此高性能聚脲润滑的制备显得尤为重要。
影响聚脲润滑脂性能的因素比较多，脲基稠化剂、基础油、添加剂、生产工艺以及原料配方的不同都会对其性能产生不同的影响。本文研究的主要内容是改变生产工艺来制备聚脲润滑脂，包括改变最高炼制时间、改变冷却油的添加方式、不同的冷却方式以及改变研磨次数等方法，同时对基础油的种类也进行了研究。然后对聚脲润滑脂的各项性能进行测试，其中包括工作锥入度，钢网分油，极压抗磨性，抗水性等性能。通过对各项综合性能比较筛选出制备性能最优的聚脲润滑脂生产工艺。
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关键字:聚脲润滑脂生产工艺性能分析
目录
1 引言 1
1.1聚脲润滑脂的概述 1
1.1.1润滑脂的分类及特点 1
1.1.2聚脲润滑脂的应用与展望 2
1.1.3国内外聚脲润滑脂的生产现状及发展趋势 3
1.1.4我国润滑脂发展中存在的问题 4
1.2聚脲润滑脂的影响因素及研究进展 5
1.2.1基础油对聚脲润滑脂的影响及研究进展 6
1.2.2稠化剂对聚脲润滑脂的影响及研究进展 6
1.2.3添加剂对聚脲润滑脂的影响及研究进展 7
1.2.4生产工艺对聚脲润滑脂的影响及研究进展 8
1.3开题思路 10
2实验部分 11
2.1试剂与仪器 11
2.1.1药品 11
2.1.2仪器 11
2.2实验方法 11
2.2.1实验步骤 11
2.3聚脲润滑脂性能测试 12
2.3.1工作锥入度测试 12
2.3.2抗水淋测试 12
2.3.3钢网分油测试 12
2.3.4滴点测试 13
2.3.5 PB、PD、长磨测试方法 13
3结果与讨论 14
3.1基础油对聚脲润滑脂性能的影响 14
3.2最高炼制时间对聚脲脂性能的影响 14
3.3是否添加冷却油对聚脲脂性能的影响 15
3.4冷却方式对聚脲脂性能的影响 16
3.5研磨方式对聚脲脂性能的影响 17
结论 19
致谢 21
1 引言
1.1聚脲润滑脂的概述
现代润滑脂的生产作为一门科学，正在被广大研究学者门研究。在如今这个时代，科学技术的发展是突飞猛进的，为了满足不同设备的需求，这就需要我们生产出不同性能的聚脲润滑脂[1]。
随着世界各国技术和军事科学的快速发展，这就要求润滑脂具备新的性能才能满足要求[2]。润滑脂的使用范围一般都是极高温、极低温、超真空、强辐射和强腐蚀的环境，一般的润滑脂在这种环境下根本起不了润滑作用，但是聚脲脂完全可以满足这些苛刻条件。同时随着现代机器的不断微量化，可靠性的增加，我们希望通过加入少量的润滑脂但同时满足机器的负荷，同时也能采用密封的方式，因此，这就要求润滑脂具有超长的使用寿命[3]。
1.1.1润滑脂的分类及特点
当前及今后相当长的一段时间内聚脲润滑脂工业及技术的发展趋势是：低档产品用量不断被淘汰，以合成脂、活化膨润土、极压复合脂、聚脲脂、复合钛、复合磺酸钙、烷基对苯二酸酰胺金属盐为代表的高温润滑脂的用量不断增加，当下全球润滑脂使用最多的是复合锂基脂，并且有着向高负荷、高滴点、高抗氧、高安定、高防护、长寿命、宽温度的方向不断迈进的趋势[4]。因此，对于这类润滑脂的研究就显得格外重要。
现如今具备以上高滴点、高负荷、长寿命的润滑脂有以下几种：钙基润滑脂、锂基润滑脂、复合钙基润滑脂、复合锂基润滑脂和复合锂基润滑脂，其中以聚脲脂性能最为突出。市场上以复合锂基脂和复合钙基脂应用的比较多，聚脲润滑脂的应用还比较少，因此，聚脲润滑脂成为今后的发展主导方向。钙基润滑脂具有良好的抗水淋性和剪切安定性，其使用温度一般在75～100℃之间，倘若超过这一温度，其分子内部的构造会严重遭到破坏，从而影响润滑效果，一般运用在中转速、中负荷、中小型的机械的润滑中。锂基润滑脂的使用温度一般在180℃，具有良好的机械安定性和化学安定性，一般轴承方面运用得比较多。复合钙基润滑脂具有良好的耐温性、高滴点、良好的抗水淋性、防腐性能突出，和锂基脂一样多应用在高温轴承方面，在极压抗磨性上也比较突出。其中缺点是表面易吸水从而变硬。复合锂基润滑脂的抗水淋性和机械安定性较突出，耐高温，一般应用在轧钢厂炉前辊 道轴承，汽车轮轴承、重型机械，另外齿轮、涡轮、蜗杆中也会使用到[5]。除了以上提到的几种高温润滑外，聚脲润滑脂同样作为一种高温润滑脂，具有高负荷、高滴点、长寿命、宽温度等优秀性能，其中抗氧性、防腐防锈性和胶体安定性同样比较突出。因此，聚脲润滑脂作为一种新型润滑脂逐渐成为今后的研究发展方向。表1列举上述几种高温润滑脂的性能对比情况。
表1 聚脲润滑脂与其它类润滑脂的性能比较
从表1中我们可以发现，聚脲润滑脂的各种性能都明显优于其它几种高温润滑脂。滴点高，一般使用温度能达到300℃，所以在高温下也能确保机器的正常运行，长寿命也是其突出的一个性能特点，是21世纪最有发展前景的润滑脂品种之一[6]。聚脲润滑脂的制备主要是由基础油稠化脲基制备而成，中途加入添加剂可以增加其性能，比如极压抗磨添加剂、防腐防锈添加剂以及抗氧化剂。脲基稠化剂主要由伯胺和MDI反应而成，其中脂肪伯胺和芳香伯胺使用的较多，有时候二元胺同样可以使用。在聚脲润滑脂中，脲基稠化剂的种类繁多，但一般使用的主要有两种，包括四脲和双脲，其中MDI和有机胺的的反应如下：
R1NH2+O=CNR2NC=O+R3NH2→R1NHCONHR2NHCONHR3
R表示烷基、环烷基、芳基等
聚脲润滑脂有如下特点：①良好的高温抗氧化安定性；②高滴点；③良好的的胶体安定性；④抗水淋性好；⑤抗酸碱性；⑥长寿命，缺点是剪切安定性不理想[7]。但是综合性能比较突出，因此我们可以说聚脲润滑脂对比与其它润滑脂而言基本没有什么劣势。因此，它的应用领域十分广泛，无论是钢铁、造纸、汽车、化工还是食品、军事、建材、电力电子工业，我们都能看到聚脲润滑脂的应用的实例。在一些极寒地区，普通的润滑脂可能还没使用就失去了润滑效果，但是聚脲脂却能够克服这样超低温环境。在这些极寒地区，所使用的润滑脂的基础油选择是不同于其它地区的，一般都是使用一些粘度较低的基础油[8]。
1.1.2聚脲润滑脂的应用与展望
对于一个企业来说，生产成本是其首先考虑的问题，如果使用普通的润滑脂可能需要的量比较多，这就大大提高了企业的生产成本。另外，使用一般的润滑脂可能润滑效果也不是特别理想从而导致机器维修费用的上升，这无形中也提高了企业的成本。虽然聚脲润滑脂的制备成本可能会高一点，但是其使用周期比较长，同时也减少了机器的维护费用，大大的提高了生产效率，因此得到广大企业的青睐，无论是钢铁行业还是科技领域，我们都能看到聚脲润滑脂使用的例子。
聚脲润滑脂在连铸机上的应用：钢铁行业一般接触到的都是高温高压的环境，此时对轴承的润滑提出了要求，一般的润滑脂可能在工作相当一段时间可能就失去了润滑效果，此时可能就需要重新换脂，但对于一些大型机器来说，暂停一次可能会损失很多财力和精力。因此对于企业来说，往往选择长寿命的润滑脂，此时聚脲润滑脂的优势就能体现出来了，它的耐高温、长寿命的特点都能满足连续工作的连铸机，同时减少了换脂周期，节约了成本[9]。
聚脲润滑脂在密封轴承行业中的应用：现如今科学技术的发展是迅速的，轴承也向密封型发展来满足各种行业的需求。密封轴承顾名思义就是在使用过程中不补充润滑脂，这就要求润滑脂的使用寿命超过轴承的使用寿命才行，这样才能确保轴承的正常使用[10]。
聚脲润滑脂在汽车行业中的应用：随着我国经济的快速发展，越来越多的家庭开起了私家车，从而导致我国汽车行业的迅速发展，另外随着汽车功能原件的提高，小型汽车的行驶速度比以前有了质地的飞跃，以前被广泛使用的锂基脂已不能满足目前的种种苛刻要求[11]。因此，聚脲润滑脂由于具备高的性能，已被广泛的运用于汽车行业。最近几年国外生产的汽车具备低油耗、小型轻量化等特点，增加了前轮驱动车和四轮驱动车，在这些驱动车的发展过程中，等速万向节作为重要部件之一已经得到使用，同时等速万向节组合型在轮毂轴承也得到了广泛的使用，在使用过程中温度最低可以达到-40℃，高温甚至可达到200℃。此外，为了增强制动功能，也大量采用盘式制动并要求3年以上的维修期。由于聚脲脂具备长寿命、耐高温等优点，因此在这此苛刻条件下聚脲润滑脂都能够满足。

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