一种盾构掘进机专用盾尾密封油脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种地下隧道工程盾构法施工中使用的盾构掘进机专用盾尾密封油脂及其制备方法。所述盾构掘进机专用盾尾密封油脂由下列原料组成：基础油8～25重量份、粘度指数改性剂10～20重量份、金属皂基稠化剂1～5重量份、附着力促进剂2～10重量份、润滑脂2～10重量份、填料25～50重量份、膨润土5～10重量份、纤维2～5重量份、防霉变剂0.1～3重量份；所述基础油为I类、II类或III类加氢精制基础油、机械油、植物油中的一种或多种，优选II类加氢精制基础油。该密封油脂制备工艺简单、环保无毒、可生物降解，具有泵送性能优异、抗挥发性好、止水密封性能出色、润滑效果好、性能稳定、粘附性强等优点，且对金属有防腐防锈能力。

A special sealing grease for shield tail of shield tunneling machine and its preparation method

The invention discloses a special shield tail sealing grease for shield tunneling machine used in shield method construction of underground tunnel engineering and a preparation method thereof. The special shield tail sealing grease for shield tunneling machine consists of the following raw materials: base oil 8-25 weight parts, viscosity index modifier 10-20 weight parts, metal soap-based thickener 1-5 weight parts, adhesion promoter 2-10 weight parts, grease 2-10 weight parts, filler 25-50 weight parts, bentonite 5-10 weight parts, fiber 2-5 weight parts, anti-mildew agent 0.1-3 weight parts. Base oils are one or more of the hydrofining base oils of Category I, II or III, and the hydrofining base oils of Category II are preferred. The sealing grease has the advantages of simple preparation process, environmental protection, non-toxic, biodegradable, excellent pumping performance, good volatility resistance, excellent sealing performance, good lubrication effect, stable performance and strong adhesion, and has anti-corrosion and anti-rust ability for metals.

【技术实现步骤摘要】
一种盾构掘进机专用盾尾密封油脂及其制备方法
本专利技术属于密封油脂
，具体涉及一种地下隧道工程盾构法施工中盾构掘进机专用盾尾密封油脂及其制备方法。
技术介绍
随着我国地铁、综合管廊、公路、铁路等事业迅速发展，地下隧道工程建设蒸蒸日上。据统计，约有75％的运营线路为地铁，预计至2022年，地铁总长度将达到8033.3公里，从2017年起新增4919.6公里。盾构技术是国内外广泛采用的地下隧洞全机械化开挖施工技术，在我国未来城市地下空间开发利用中应用前景十分广阔，其关键是使用了盾构掘进机。盾尾密封油脂是隧道盾构掘进机钢丝刷型盾尾的主要配套材料之一，起到润滑、密封、防水、防蚀作用，可有效保护盾尾和隔绝泥浆，保障盾构顺利推进，同时对盾构有防蚀和减小磨损的效果。盾尾密封油脂产品供应长期被国外公司垄断(如法国CONDAT公司、法国道达尔、日本三菱商事、美国壳牌、美孚、德国巴斯夫等)，而我国相关技术研究较晚。经过十多年的技术发展，国外盾尾密封油脂技术逐渐成熟，国内很多企业、大专院校和科研机构进行了盾尾密封油脂技术的研究，开发的产品基本能够满足国内盾构施工中的应用要求，但不同厂家的产品性能参差不齐。一种高性能盾尾密封油脂应具备出色的抗水压密封性能、宽温度范围内优异的可泵送性、良好的润滑效果、稳定的产品质量、较强的粘附能力、防腐防锈以及环境友好等特点，以有效保障地下隧道盾构施工中盾构掘进机的安全、高效、顺利掘进。目前，国内隧道盾构法施工所采用的盾尾密封油脂主要是进口产品，尤其是越江、海底隧道盾构施工，其性能存在较大优势，但价格昂贵，施工成本高。虽然国内盾尾密封油脂已得到长足发展，但市场上性能优异、质量稳定的产品相对较少，主要存在挥发性大、抗水压密封能力欠佳、高温粘附性弱、温度变化时稠度变化较大等问题。中国专利CN106244299A公开了一种盾尾密封油脂，该隧道工程掘进设备盾构机盾尾密封油脂的组分组成为：基础油15～30％、润滑脂10～20％、增粘剂2～8％、附着力促进剂1～5％、纤维5～10％、粉填料30～50％；本专利技术主要由基础油、润滑脂、纤维和填料组合而成，特别地还添加了附着力促进剂，利用附着力促进剂与基材表面的相互作用力增强产品的粘附力和稳定性；产品性能稳定，长时间暴露在空气中亦无离析、干裂现象，遇热不产生下垂和流淌，低温下亦能保持较好的泵送性能；对金属具有优异的粘附力和一定的防腐蚀性，兼具出色的止水和润滑效果，易生物降解，环保无毒；但是其抗水压密封性仍然较差，水流冲失量较高。中国专利CN106906031A公开了一种耐高水压盾构用盾尾密封油脂，该油脂由按重量百分比的以下组分组成：基础油150N8～18％，聚异丁烯10～30％，锂基脂10～30％，有机膨润土1～10％，木质纤维素2～6％，矿物纤维1～5％，碳酸钙20～40％，硫酸钡5～10％，滑石粉5～10％。该专利技术耐高水压盾构用盾尾密封油脂在实验室25℃下，能耐6MPa的水压，在实际盾构现场施工中，能耐0.45～0.65MPa的高水压其抗水压密封性较好，但是水流冲失量较高，且泵送性较差。针对上述问题，开发一种密封性能出色、宽温度范围泵送性能优异、粘附能力强、润滑效果好、质量稳定的环境友好型盾构掘进机专用高性能盾尾密封油脂是势在必行。
技术实现思路
针对以上技术的不足，本专利技术旨在至少解决现有技术问题之一，提供一种盾构掘进机专用盾尾密封油脂，其具有密封止水性能出色、宽温度范围泵送性能优异、粘附能力强、润滑效果好、性能稳定，挥发性小等特点，且对金属有防腐防锈能力，可有效保障地下隧道盾构施工过程中盾构掘进机的安全、高效、顺利掘进。本专利技术的另一个目的在于提供上述盾构掘进机专用盾尾密封油脂的制备方法，该方法制备工艺简单、操作方便、安全可靠、设备投入成本低，利于推广。为达到上述目的，本专利技术是通过下述技术方案予以实现：一种盾构掘进机专用盾尾密封油脂，主要由以下原料组成：基础油8～25重量份、粘度指数改性剂10～20重量份、金属皂稠化剂1～5重量份、附着力促进剂2～10重量份、润滑脂2～10重量份、填料25～50重量份、膨润土5～10重量份、纤维2～5重量份、防霉变剂0.1～3重量份；所述基础油为I类、II类或III类加氢精制基础油、机械油、植物油中的一种或多种，优选II类加氢精制基础油。所述金属皂稠化剂主要包括硬脂酸锂、硬脂酸钙、12-羟基硬脂酸锂、12-羟基硬脂酸钙中的一种，更优选12-羟基硬脂酸锂。所述粘度指数改性剂包括聚异丁烯、乙丙共聚物、LHT7016星行烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸酯、阿拉伯胶等中的一种或多种，更优选聚异丁烯。所述附着力促进剂包括醇酸树脂、丙烯酸树脂、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷等中的一种或多种。所述润滑脂为锂基润滑脂、钙基润滑脂、钠基润滑脂、二硫化钼润滑脂、混合皂基润滑脂、复合皂基润滑脂中的一种或多种，更优选2号锂基润滑脂。所述填充料包括轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硫酸钡、滑石粉等中的一种或多种，更优选轻质碳酸钙、重质碳酸钙两者混合物。。所述膨润土包括钠基膨润土、钾基膨润土、钙基膨润土和/或有机膨润土中的一种，更优选为钠基膨润土。所述纤维为可降解的木质纤维、棉纤维、亚麻纤维中的一种或多种，且纤维长度为0.5～5mm。所述防霉变剂包括苯并咪唑、异噻唑啉酮、有机硫、有机胺等中的一种或多种，更优选有机硫抗氧化剂更适合于盾构掘进机的工况。所述苯并咪唑优选2-(4-噻唑基)苯并咪唑、苯并咪唑氨基甲酸甲酯；异噻唑啉酮优选2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮、1,2-苯并异噻唑啉酮及其N-烷基衍生物、5,6-二氯苯并恶唑啉酮等中的一种或多种；有机硫优选二烷基二硫代磷酸锌、二硫代氨基甲酸盐中的一种或两种；有机胺优选四甲基二硫化秋兰姆、N,N-二仲丁基对苯二胺中的一种或两种。本专利技术所述的盾构掘进机专用盾尾密封油脂的制备方法是：将8～25重量份精制基础油、1～5重量份金属皂稠化剂加入捏合搅拌机中，于60～100℃下搅拌0.5～1h；依次加入10～20重量份粘度指数改性剂、2～10重量份润滑脂、0.1～3重量份防霉变剂加热搅拌直至完全溶解；将混合物降温至50～60℃，向捏合搅拌机中加入2～5重量份纤维，并均匀搅拌30～60min；然后，向体系中加入5～10重量份膨润土，捏合均匀后，以5:3:2重量比分批加入30～60重量份填充料，充分捏合搅拌匀质1～3h。本专利技术中基础油和润滑脂起到润滑、密封和保护作用，可改善盾尾密封油脂的流动性、可泵送性，并且半固体膏状润滑脂填充于盾尾钢丝刷的间隙中，有效防止土砂和泥浆渗入。本专利技术中使用膨润土，遇水膨胀，使盾尾刷密封舱中密封油脂在有限腔体空间内更加密实，提高密封性能；本专利技术还意外的发现加入特定的稠化剂在基础油体系中可以形成立体网状结构的皂纤维，作为一种骨架起支撑体系平衡的作用，本专利技术的稠化剂和膨润土和基础油配合，不仅可以提高产品的保油性、附着性，并且可以降低其挥发性、改善泵送性，大大提高其抗水流失性。粘度指数改性剂采用低分子量增粘效果好的产品，不仅可提高油脂黏结性、附着力和密封性，使无机填料和纤维有机结合，同时提高宽温度范围内盾尾密封油脂的泵送性能。附着力促进剂通过特殊基团与金属、混凝土管片等表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构掘进机专用盾尾密封油脂，其特征在于，主要由以下原料组成：基础油8～25重量份、粘度指数改性剂10～20重量份、金属皂稠化剂1～5重量份、附着力促进剂2～10重量份、润滑脂2～10重量份、填料25～50重量份、膨润土5～10重量份、纤维2～5重量份、防霉变剂0.1～3重量份；所述基础油为I类、II类或III类加氢精制基础油、机械油、植物油中的一种或多种，优选II类加氢精制基础油。

【技术特征摘要】
1.一种盾构掘进机专用盾尾密封油脂，其特征在于，主要由以下原料组成：基础油8～25重量份、粘度指数改性剂10～20重量份、金属皂稠化剂1～5重量份、附着力促进剂2～10重量份、润滑脂2～10重量份、填料25～50重量份、膨润土5～10重量份、纤维2～5重量份、防霉变剂0.1～3重量份；所述基础油为I类、II类或III类加氢精制基础油、机械油、植物油中的一种或多种，优选II类加氢精制基础油。2.根据权利要求1所述的盾构掘进机专用盾尾密封油脂，其特征在于，所述粘度指数改性剂为聚异丁烯、乙丙共聚物、LHT7016星行烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸酯中的一种或多种，更优选聚异丁烯。3.根据权利要求1所述的盾构掘进机专用盾尾密封油脂，其特征在于，所述金属皂稠化剂为硬脂酸锂、硬脂酸钙、12-羟基硬脂酸锂、12-羟基硬脂酸钙中的一种，更优选12-羟基硬脂酸锂。4.根据权利要求1所述的盾构掘进机专用盾尾密封油脂，其特征在于，所述附着力促进剂为醇酸树脂、丙烯酸树脂、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷等中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的盾构掘进机专用盾尾密封油脂，其特征在于，所述润滑脂为锂基润滑脂、钙基润滑脂、二硫化钼润滑脂、混合皂基润滑脂、复合皂基润滑脂中的一种或多种，更优选2号锂基润滑脂。6.根据权利要求1所述的盾构掘进机专用盾尾密封油脂，其特征在于，所述填料包括轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硫酸钡、滑石粉等中的一种或多种，更优选轻质碳酸钙、重质碳酸钙两者混合物。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：夏修建，丁蓓，胡权，刘翠枝，候维红，苑立东，纪宪坤，
申请(专利权)人：武汉源锦建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42