[发明专利]一种环保型复合多皂基自修复轴承润滑脂及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种环保型复合多皂基自修复轴承润滑脂及其制备方法，特别涉及用于石油地质勘探钻井领域牙轮钻头使用的复合多皂基自修复轴承润滑脂及其制备方法。

发明背景

针对超高温、超高压、高冲击负荷摩擦副来说，添加含重金属元素物质添加剂的轴承润滑脂对摩擦副的有效润滑起到至关重要的作用。但是，随着人类文明的进步发展，含重金属元素物质添加剂被证明对于人类健康，生存环境有严重的破坏性作用。这就给石油勘探钻井中使用的油用牙轮钻头轴承用润滑材料提出了一个新的课题：一方面，含重金属元素物质添加剂有利于提高石油勘探用轴承润滑脂的极压、耐磨性能，对摩擦副有良好的减磨保护作用，另一方面，含重金属元素物质添加剂在赋予润滑材料优良性能的同时会造成环境污染。如何在不采用含重金属元素物质添加剂的同时让钻头轴承润滑脂拥有优良极压耐磨性能就成为目前钻井勘探用润滑材料所要解决的关键技术问题。

石油地质勘探钻井使用的牙轮钻头轴承润滑脂的主要功能就是针对钻井过程中极压、重载、高温、高冲击负荷所造成的轴承早期磨损、失效而赋予钻头轴承的有效润滑。地下钻井的恶劣环境会使牙轮钻头轴承面临极高的摩擦生热，大量摩擦热的产生易于造成润滑脂早期失效，同时钻头轴承在高钻压震荡过程中会产生磨屑，磨屑在摩擦副表面不能得到及时的清除会加速磨损的速度，最终使钻头轴承过早失效，从而危及牙轮钻头使用寿命。

润滑脂的基础油、稠化剂在一定程度上能够给予润滑脂耐磨损耐极压特性，但这些特性与石油勘探工况中所需要的超级负荷高磨损相比还是很不足的。在中国专利ZL200510120518.X以及其它相关的专利中，涉及到的润滑脂大都采用了含铅、锑元素物质的重金属添加剂，这些重金属添加剂的存在的确对改善润滑脂的极压耐磨性能有良好的帮助作用，但是其对环境的污染也使得这些润滑脂越来越被限制使用或者被限制生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种环保型复合多皂基自修复轴承润滑脂及其制备方法，该润滑脂不仅具备良好的抗氧化性能和承载能力，能在满足钻头轴承极压、高温、耐磨的同时对磨损部位进行修复，而且不含对环境造成污染的重金属元素物质添加剂。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包含复合基础液、复合钙皂稠化剂、抗氧抗腐蚀添加剂、二硫化钨极压添加剂、金属钝化剂、极化石墨耐磨添加剂、自修复添加剂、结构改进剂混合配制而成，各组分含量按重量计为：

复合基础液10～65份，复合钙皂稠化剂5～25份，

抗氧抗腐蚀添加剂0.1～2.5份，二硫化钨极压添加剂1～25份，

金属钝化剂0.1～2.5份，极化石墨耐磨添加剂1～5份，

自修复添加剂1～10份，结构改进剂0.5～5份。

按上述方案，所述的复合基础液按重量计由合成聚合物聚α-烯烃PAO100 1～50份，合成聚合物聚α-烯烃PAO101～50份，精炼制矿物油150BS和/或精炼制矿物油500SN 1～25份，多基烷基萘1～25份，合成氟化聚醚0～25份，合成多烃基酯1～25份组成。后三种组分的加入可以进一步改善润滑脂的成脂性能和综合性能。按照上述配比组成的复合基础液的最终粘度为10～50mm²/s，粘度指数VI不低于160，闪点不低于220℃，倾点不高于-20℃，相似粘度(-20℃，10S^-1Pa.s)不高于800。

按上述方案，所述的复合钙皂稠化剂按重量计由多元脂肪酸钙1～25份、苯璜酸钙0.5～25份、硼酸钙1～25份、水杨酸钙1～25份、苯甲酸钙0～25份组成。其中所述的多元脂肪酸钙由氢氧化钙分别与C2酸、C8酸、C18酸或者12-羟基硬脂酸发生反应复合制得，其组分含量按重量计包含氢氧化钙1～5份、C2酸1～25份、C18酸或者12-羟基硬脂酸1～25份、C8酸0～25份，低分子酸与中高分子酸分子当量比为1∶0.1～2.5，最终稠化剂满足润滑脂60次工作锥入度稠度为265-3401/10mm，基础脂四球试验烧结负荷Pd不低于400kg。

按上述方案，所述的抗氧抗腐蚀添加剂选取酚型、胺型或酚胺型抗氧化抗腐蚀添加剂中的一种或多种。

按上述方案，所述的金属钝化剂选取苯三唑衍生物、噻二唑衍生物或杂环化合物添加剂中的一种或多种。

按上述方案，所述的二硫化钨极压添加剂为微米级，325目筛网通过率90％，其中优级品有效含量占整个极压添加剂量30-80％，工业品级有效含量占整个极压添加剂量20～70％。