一种耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂及其制备方法，该润滑脂由复合合成基础液、复合型稠化剂、高温抗氧添加剂、防腐蚀金属钝化剂、惰性极压添加剂、自修复添加剂、结构改进剂混合配制而成。本发明专利技术主要是在ZL200510120518.X和ZL 201210033794.2专利基础上对基础液、稠化剂、极压添加剂、耐磨添加剂等进行了优化，所得润滑脂不仅能够满足牙轮钻头轴承极压、高温、耐磨、自修复的润滑需求，还能在高达200℃以上温度环境下保持产品性能不变，避免造成钻头轴承失效，尤其适于在石油地质钻探领域中地热井、深地层的牙轮钻头轴承中使用，对于提高牙轮钻头轴承使用温度范围具有十分重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂及其制备方法
本专利技术涉及一种耐超高温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地热、深井、高温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。
技术介绍
随着页岩气、地热深井高温油气勘探的不断发展，行业内对勘探钻探工具的耐高温性能要求也相应不断提高，与之配套的勘探钻井所使用的牙轮钻头，其轴承的耐温性能的要求也更为苛刻。石油地质勘探钻井使用的油用牙轮钻头，在勘探过程中钻头轴承面临着极高的摩擦生热，钻头轴承的超高压、高冲击负荷，接触面因摩擦产生的高温对钻头轴承润滑脂提出了更高的耐温性要求。钻井高温也会造成润滑脂内部的化学物质之间发生反应，这种润滑脂内部的反应往往会造成润滑脂性能的变化，最终可能导致钻头轴承过早失效，从而危及牙轮钻头使用寿命。在目前公开的文献资料中，针对环境温度对牙轮钻头轴承润滑脂性能的影响已有相当多的介绍。如美国休斯公司在其钻头轴承测试试验中发现，高温会造成钻头轴承过早失效；斯密斯公司也进行过相似的测试试验，试验结果表明：钻头轴承润滑脂在温度达到150℃后，其本身的极压抗磨性能会急剧下降。本专利技术是专利ZL200510120518.X和ZL201210033794.2的继续与延伸，主要目的是大幅度提高润滑脂的耐温性能。本申请人针对专利ZL200510120518.X和ZL201210033794.2研制的轴承润滑脂进行了相似的高温极压性能测试。参照润滑脂极压耐磨性能评价方法——润滑脂极压性能测定法，SH/T0202(四球法)和SH/T0203(梯姆肯试验机法)，ZL200510120518.X和ZL201210033794.2的两款专利产品在150℃高温条件下的烧结负荷均为400KG、Timken试验仅为401bf，而重载耐磨试验620kg-900rpm-300s无法完成，证明150℃的高温对润滑脂的性能造成了明显影响，使产品的极压抗磨性能明显下降。如何在保证牙轮钻头轴承润滑脂本身性能不下降的同时让牙轮钻头轴承润滑脂拥有更高的耐温性能就成为目前润滑材料领域的技术难题。本专利技术充分考虑到专利ZL200510120518.X和ZL201210033794.2中采用的基础液、稠化剂和添加剂本身的耐高温性能，同时充分考虑到不同组分或原料间的相互反应作用，在此基础上，本申请对原专利中的基础液、稠化剂、添加剂配方均进行了优化，通过采用高温稳定性更好的原材料并考虑原材料间相互配伍作用，使本申请所提供的润滑脂在基本性能不下降的前提下，较大幅度提升润滑脂的耐高温性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对专利ZL200510120518.X和ZL201210033794.2产品中耐高温性能不足，提供一种耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂及其制备方法，该润滑脂不仅能够满足牙轮钻头轴承极压、高温、耐磨、自修复的润滑需求，还能在高达200℃温度的环境下保持产品性能不变，避免因润滑脂在高温条件下性能下降而造成钻头轴承失效。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其包含复合合成基础液、复合型稠化剂、高温抗氧添加剂、防腐蚀金属钝化剂、惰性极压抗磨添加剂、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：按上述方案，所述的复合合成基础液按重量计由合成聚合物聚α-烯烃PAO1501～25份，合成聚合物聚α-烯烃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份组成。按上述方案，所述的复合型稠化剂按重量计由复合钙基稠化剂1～25份、有机膨润土稠化剂1～25份组成。按上述方案，所述复合钙基稠化剂由氢氧化钙与C8酸、12-羟基硬脂酸、C2酸钙盐发生反应复合制得，其组分含量按重量计包含氢氧化钙1～5份、C2酸钙盐1～25份、C8酸0～25份、12-羟基硬脂酸1～25份；所述C2酸钙盐为微米级，平均粒径5～15um，有效含量99％；所述有机膨润土稠化剂由有机膨润土与水、酒精、丙酮中的一种或多种发生反应制得，其组分含量按重量计包含有机膨润土1～25份、水0～5份、酒精0～5份、丙酮0～5份，水、酒精和丙酮的总量不低于0.5份、不高于10份。按上述方案，所述高温抗氧添加剂选取酚型、胺型或酚胺型抗氧添加剂中的一种或多种；所述防腐蚀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，所述惰性极压添加剂按重量计包含二硫化钨5～25份、极化石墨5～25份、氮化硼5～25份、纳米碳酸钙5～25份；所述惰性极压添加剂为微米级，325目筛网通过率90％，有效含量99％，其中所述极化石墨为微米级，平均粒径5～15um，有效含量99％；所述氮化硼为微米级，平均粒径10～30um，有效含量99％；所述纳米碳酸钙平均粒径20～30nm，有效含量60～70％。按上述方案，所述自修复添加剂按重量计包含纳米级银、铜、锌金属粉末类物质填充剂的一种或几种1～10份，氧化镁0～5份，二氧化钛0～5份，铋、锆的氧化物或铋、锆乙烯基化合物0～10份。按上述方案，所述结构改进剂为丙三醇。本专利技术还提供上述耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂的制备方法，其特征在于第一步分别在炼制釜和调和釜内调制部分基础液作为反应介质，第二步在调和釜内在反应介质基础液中进行有机膨润土稠化剂的制备，第三步在炼制釜内在反应介质基础液中进行复合钙基稠化剂的制备，第四步在调和釜内进行有机膨润土稠化剂和复合钙基稠化剂的复合，第五步在调和釜内进行各添加剂添加和均化、剪切、调和、脱气、包装。按上述方案，所述反应介质基础液的调制过程为：在炼制釜内按比例依次加入PAO150、PAO20、烷基萘、全氟聚醚，升温、调制成均匀介质，待用；在调和釜内按照比例依次加入合成多元醇酯、合成偏苯酯，升温、调制成均匀介质，待用；所述有机膨润土稠化剂制备过程为：在调和釜内在反应介质复合合成基础液中加入有机膨润土，充分搅拌，时间不低于30min，加热升温至大约50摄氏度,加入水、酒精、丙酮中的一种或多种，反应30min后，升温至大约100摄氏度，循环搅拌，脱除酒精和丙酮，时间不低于60min，制备完成后待用；所述复合钙基稠化剂制备过程为：在炼制釜内在反应介质复合合成基础液中加入氢氧化钙，充分搅拌，时间不低于40min，加热升温至大约60摄氏度，加入C8酸，时间不低于20min，然后加入12-羟基硬脂酸，时间不低于20min，反应20min后加入C2酸钙盐复合炼制，然后升温至100℃反应脱水，然后升温至120℃，取样测定基础皂样游离酸碱含量，用12-羟基硬脂酸调节控制游离碱的含量为0.01～0.05NAOH％，然后稠化，升温至160℃时加入丙三醇，继续升温至最高炼制温度200～220℃，恒温20min；所述复合型稠化剂制备过程为：将炼制釜内制备完成的复合钙基稠化剂用泵转至调和釜，与调和釜内的有机膨润土稠化剂在120～160℃温度下反应45min，然后冷却至100℃以下；所述添加剂添加和均化、剪切、调和、脱气、包装过程：在调和釜内对降温后的基础脂进行搅拌、循环、保温，依次加入二硫化钨粉体、极化石墨、氮化硼、纳米碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其特征在于包含复合合成基础液、复合型稠化剂、高温抗氧添加剂、防腐蚀金属钝化剂、惰性极压抗磨添加剂、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：

【技术特征摘要】
1.一种耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其特征在于包含复合合成基础液、复合型稠化剂、高温抗氧添加剂、防腐蚀金属钝化剂、惰性极压抗磨添加剂、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：2.按权利要求1所述的耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其特征在于所述的复合合成基础液按重量计由合成聚合物聚α-烯烃PAO1501～25份，合成聚合物聚α-烯烃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份组成。3.按权利要求1或2所述耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其特征在于所述的复合型稠化剂按重量计由复合钙基稠化剂1～25份、有机膨润土稠化剂1～25份组成。4.按权利要求3所述的耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其特征在于所述复合钙基稠化剂由氢氧化钙与C8酸、12-羟基硬脂酸、C2酸钙盐发生反应复合制得，其组分含量按重量计包含氢氧化钙1～5份、C2酸钙盐1～25份、C8酸0～25份、12-羟基硬脂酸1～25份；所述C2酸钙盐为微米级，平均粒径5～15um，有效含量99％；所述有机膨润土稠化剂由有机膨润土与水、酒精、丙酮中的一种或多种发生反应制得，其组分含量按重量计包含有机膨润土1～25份、水0～5份、酒精0～5份、丙酮0～5份，水、酒精和丙酮的总量不低于0.5份、不高于10份。5.按权利要求1或2所述的耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其特征在于所述高温抗氧添加剂选取酚型、胺型或酚胺型抗氧添加剂中的一种或多种；所述防腐蚀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。6.按权利要求1或2所述的耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其特征在于所述惰性极压添加剂按重量计包含二硫化钨5～25份、极化石墨5～25份、氮化硼5～25份、纳米碳酸钙5～25份；所述惰性极压添加剂为微米级，325目筛网通过率90％，有效含量99％，其中所述极化石墨为微米级，平均粒径5～15um，有效含量99％；所述氮化硼为微米级，平均粒径10～30um，有效含量99％；所述纳米碳酸钙平均粒径20～30nm，有效含量60～70％。7.按权利要求1或2所述的耐超高温复合多皂基自修复轴承润滑脂，其特征在于所述自修复添加剂按重量计包含纳米级银、铜、锌金属粉末类物质填充剂的一种或几种1～10份，氧化镁0～5份，二氧化钛0～5份，铋、锆的氧化物或铋...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊凤山，阎君，胡三德，廖顺知，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司江钻分公司，长沙众城石油化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42