一種耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂及其制備方法，該潤滑脂由復合合成基礎液、復合型稠化劑、高溫抗氧添加劑、防腐蝕金屬鈍化劑、惰性極壓添加劑、自修復添加劑、結構改進劑混合配制而成。本發明專利技術主要是在ZL200510120518.X和ZL?201210033794.2專利基礎上對基礎液、稠化劑、極壓添加劑、耐磨添加劑等進行了優化，所得潤滑脂不僅能夠滿足牙輪鉆頭軸承極壓、高溫、耐磨、自修復的潤滑需求，還能在高達200℃以上溫度環境下保持產品性能不變，避免造成鉆頭軸承失效，尤其適于在石油地質鉆探領域中地熱井、深地層的牙輪鉆頭軸承中使用，對于提高牙輪鉆頭軸承使用溫度范圍具有十分重要意義。

【技術實現步驟摘要】
一種耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂及其制備方法
本專利技術涉及一種耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂及其制備方法，特別涉及用于石油地質勘探鉆井地熱、深井、高溫領域牙輪鉆頭使用的復合多皂基自修復軸承潤滑脂及其制備方法。
技術介紹
隨著頁巖氣、地熱深井高溫油氣勘探的不斷發展，行業內對勘探鉆探工具的耐高溫性能要求也相應不斷提高，與之配套的勘探鉆井所使用的牙輪鉆頭，其軸承的耐溫性能的要求也更為苛刻。石油地質勘探鉆井使用的油用牙輪鉆頭，在勘探過程中鉆頭軸承面臨著極高的摩擦生熱，鉆頭軸承的超高壓、高沖擊負荷，接觸面因摩擦產生的高溫對鉆頭軸承潤滑脂提出了更高的耐溫性要求。鉆井高溫也會造成潤滑脂內部的化學物質之間發生反應，這種潤滑脂內部的反應往往會造成潤滑脂性能的變化，最終可能導致鉆頭軸承過早失效，從而危及牙輪鉆頭使用壽命。在目前公開的文獻資料中，針對環境溫度對牙輪鉆頭軸承潤滑脂性能的影響已有相當多的介紹。如美國休斯公司在其鉆頭軸承測試試驗中發現，高溫會造成鉆頭軸承過早失效；斯密斯公司也進行過相似的測試試驗，試驗結果表明：鉆頭軸承潤滑脂在溫度達到150℃后，其本身的極壓抗磨性能會急劇下降。本專利技術是專利ZL200510120518.X和ZL201210033794.2的繼續與延伸，主要目的是大幅度提高潤滑脂的耐溫性能。本申請人針對專利ZL200510120518.X和ZL201210033794.2研制的軸承潤滑脂進行了相似的高溫極壓性能測試。參照潤滑脂極壓耐磨性能評價方法——潤滑脂極壓性能測定法，SH/T0202(四球法)和SH/T0203(梯姆肯試驗機法)，ZL200510120518.X和ZL201210033794.2的兩款專利產品在150℃高溫條件下的燒結負荷均為400KG、Timken試驗僅為401bf，而重載耐磨試驗620kg-900rpm-300s無法完成，證明150℃的高溫對潤滑脂的性能造成了明顯影響，使產品的極壓抗磨性能明顯下降。如何在保證牙輪鉆頭軸承潤滑脂本身性能不下降的同時讓牙輪鉆頭軸承潤滑脂擁有更高的耐溫性能就成為目前潤滑材料領域的技術難題。本專利技術充分考慮到專利ZL200510120518.X和ZL201210033794.2中采用的基礎液、稠化劑和添加劑本身的耐高溫性能，同時充分考慮到不同組分或原料間的相互反應作用，在此基礎上，本申請對原專利中的基礎液、稠化劑、添加劑配方均進行了優化，通過采用高溫穩定性更好的原材料并考慮原材料間相互配伍作用，使本申請所提供的潤滑脂在基本性能不下降的前提下，較大幅度提升潤滑脂的耐高溫性能。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對專利ZL200510120518.X和ZL201210033794.2產品中耐高溫性能不足，提供一種耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂及其制備方法，該潤滑脂不僅能夠滿足牙輪鉆頭軸承極壓、高溫、耐磨、自修復的潤滑需求，還能在高達200℃溫度的環境下保持產品性能不變，避免因潤滑脂在高溫條件下性能下降而造成鉆頭軸承失效。為解決上述技術問題，本專利技術提供的技術方案是：提供一種耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其包含復合合成基礎液、復合型稠化劑、高溫抗氧添加劑、防腐蝕金屬鈍化劑、惰性極壓抗磨添加劑、自修復添加劑、結構改進劑混合配制而成，各組分含量按重量計為：按上述方案，所述的復合合成基礎液按重量計由合成聚合物聚α-烯烴PAO1501～25份，合成聚合物聚α-烯烴PAO201～25份，烷基萘1～25份，合成多元醇酯5～50份，合成偏苯酯5～50份，全氟聚醚0～25份組成。按上述方案，所述的復合型稠化劑按重量計由復合鈣基稠化劑1～25份、有機膨潤土稠化劑1～25份組成。按上述方案，所述復合鈣基稠化劑由氫氧化鈣與C8酸、12-羥基硬脂酸、C2酸鈣鹽發生反應復合制得，其組分含量按重量計包含氫氧化鈣1～5份、C2酸鈣鹽1～25份、C8酸0～25份、12-羥基硬脂酸1～25份；所述C2酸鈣鹽為微米級，平均粒徑5～15um，有效含量99％；所述有機膨潤土稠化劑由有機膨潤土與水、酒精、丙酮中的一種或多種發生反應制得，其組分含量按重量計包含有機膨潤土1～25份、水0～5份、酒精0～5份、丙酮0～5份，水、酒精和丙酮的總量不低于0.5份、不高于10份。按上述方案，所述高溫抗氧添加劑選取酚型、胺型或酚胺型抗氧添加劑中的一種或多種；所述防腐蝕金屬鈍化劑選取苯三唑衍生物、噻二唑衍生物或雜環化合物添加劑中的一種或多種。按上述方案，所述惰性極壓添加劑按重量計包含二硫化鎢5～25份、極化石墨5～25份、氮化硼5～25份、納米碳酸鈣5～25份；所述惰性極壓添加劑為微米級，325目篩網通過率90％，有效含量99％，其中所述極化石墨為微米級，平均粒徑5～15um，有效含量99％；所述氮化硼為微米級，平均粒徑10～30um，有效含量99％；所述納米碳酸鈣平均粒徑20～30nm，有效含量60～70％。按上述方案，所述自修復添加劑按重量計包含納米級銀、銅、鋅金屬粉末類物質填充劑的一種或幾種1～10份，氧化鎂0～5份，二氧化鈦0～5份，鉍、鋯的氧化物或鉍、鋯乙烯基化合物0～10份。按上述方案，所述結構改進劑為丙三醇。本專利技術還提供上述耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂的制備方法，其特征在于第一步分別在煉制釜和調和釜內調制部分基礎液作為反應介質，第二步在調和釜內在反應介質基礎液中進行有機膨潤土稠化劑的制備，第三步在煉制釜內在反應介質基礎液中進行復合鈣基稠化劑的制備，第四步在調和釜內進行有機膨潤土稠化劑和復合鈣基稠化劑的復合，第五步在調和釜內進行各添加劑添加和均化、剪切、調和、脫氣、包裝。按上述方案，所述反應介質基礎液的調制過程為：在煉制釜內按比例依次加入PAO150、PAO20、烷基萘、全氟聚醚，升溫、調制成均勻介質，待用；在調和釜內按照比例依次加入合成多元醇酯、合成偏苯酯，升溫、調制成均勻介質，待用；所述有機膨潤土稠化劑制備過程為：在調和釜內在反應介質復合合成基礎液中加入有機膨潤土，充分攪拌，時間不低于30min，加熱升溫至大約50攝氏度,加入水、酒精、丙酮中的一種或多種，反應30min后，升溫至大約100攝氏度，循環攪拌，脫除酒精和丙酮，時間不低于60min，制備完成后待用；所述復合鈣基稠化劑制備過程為：在煉制釜內在反應介質復合合成基礎液中加入氫氧化鈣，充分攪拌，時間不低于40min，加熱升溫至大約60攝氏度，加入C8酸，時間不低于20min，然后加入12-羥基硬脂酸，時間不低于20min，反應20min后加入C2酸鈣鹽復合煉制，然后升溫至100℃反應脫水，然后升溫至120℃，取樣測定基礎皂樣游離酸堿含量，用12-羥基硬脂酸調節控制游離堿的含量為0.01～0.05NAOH％，然后稠化，升溫至160℃時加入丙三醇，繼續升溫至最高煉制溫度200～220℃，恒溫20min；所述復合型稠化劑制備過程為：將煉制釜內制備完成的復合鈣基稠化劑用泵轉至調和釜，與調和釜內的有機膨潤土稠化劑在120～160℃溫度下反應45min，然后冷卻至100℃以下；所述添加劑添加和均化、剪切、調和、脫氣、包裝過程：在調和釜內對降溫后的基礎脂進行攪拌、循環、保溫，依次加入二硫化鎢粉體、極化石墨、氮化硼、納米碳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其特征在于包含復合合成基礎液、復合型稠化劑、高溫抗氧添加劑、防腐蝕金屬鈍化劑、惰性極壓抗磨添加劑、自修復添加劑、結構改進劑混合配制而成，各組分含量按重量計為：

【技術特征摘要】
1.一種耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其特征在于包含復合合成基礎液、復合型稠化劑、高溫抗氧添加劑、防腐蝕金屬鈍化劑、惰性極壓抗磨添加劑、自修復添加劑、結構改進劑混合配制而成，各組分含量按重量計為：2.按權利要求1所述的耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其特征在于所述的復合合成基礎液按重量計由合成聚合物聚α-烯烴PAO1501～25份，合成聚合物聚α-烯烴PAO201～25份，烷基萘1～25份，合成多元醇酯5～50份，合成偏苯酯5～50份，全氟聚醚0～25份組成。3.按權利要求1或2所述耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其特征在于所述的復合型稠化劑按重量計由復合鈣基稠化劑1～25份、有機膨潤土稠化劑1～25份組成。4.按權利要求3所述的耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其特征在于所述復合鈣基稠化劑由氫氧化鈣與C8酸、12-羥基硬脂酸、C2酸鈣鹽發生反應復合制得，其組分含量按重量計包含氫氧化鈣1～5份、C2酸鈣鹽1～25份、C8酸0～25份、12-羥基硬脂酸1～25份；所述C2酸鈣鹽為微米級，平均粒徑5～15um，有效含量99％；所述有機膨潤土稠化劑由有機膨潤土與水、酒精、丙酮中的一種或多種發生反應制得，其組分含量按重量計包含有機膨潤土1～25份、水0～5份、酒精0～5份、丙酮0～5份，水、酒精和丙酮的總量不低于0.5份、不高于10份。5.按權利要求1或2所述的耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其特征在于所述高溫抗氧添加劑選取酚型、胺型或酚胺型抗氧添加劑中的一種或多種；所述防腐蝕金屬鈍化劑選取苯三唑衍生物、噻二唑衍生物或雜環化合物添加劑中的一種或多種。6.按權利要求1或2所述的耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其特征在于所述惰性極壓添加劑按重量計包含二硫化鎢5～25份、極化石墨5～25份、氮化硼5～25份、納米碳酸鈣5～25份；所述惰性極壓添加劑為微米級，325目篩網通過率90％，有效含量99％，其中所述極化石墨為微米級，平均粒徑5～15um，有效含量99％；所述氮化硼為微米級，平均粒徑10～30um，有效含量99％；所述納米碳酸鈣平均粒徑20～30nm，有效含量60～70％。7.按權利要求1或2所述的耐超高溫復合多皂基自修復軸承潤滑脂，其特征在于所述自修復添加劑按重量計包含納米級銀、銅、鋅金屬粉末類物質填充劑的一種或幾種1～10份，氧化鎂0～5份，二氧化鈦0～5份，鉍、鋯的氧化物或鉍...

【專利技術屬性】
技術研發人員：樊鳳山，閻君，胡三德，廖順知，
申請(專利權)人：中石化石油機械股份有限公司江鉆分公司，長沙眾城石油化工有限責任公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42