阅读说明：本技术 一种盾尾密封油脂的制备方法 (A kind of preparation method of tail seal grease of shield ) 是由 胡纹菲 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种盾尾密封油脂的制备方法,属于塑料制品技术领域。本发明将EVA乳液插层至有机蒙脱土中作为改性剂,用改性剂来改性聚氨酯作为粘度改进剂,以矿物油作为基础油,石英纤维和乙丙橡胶纤维作为增强剂,结合填充剂和润滑剂,制备出一种盾尾密封油脂；有机蒙脱土是利用蒙脱土结构层间离子的可交换性,有机基团覆盖蒙脱土矿物表面,使其表面性能发生变化；由于有机蒙脱土疏水而亲油,在有机溶剂中具有优良的溶胀性、高分散性和触变性等特点,因此,有利于有机悬浮液的形成和稳定,并具有良好的增稠增黏效果,将EVA乳液插层至有机蒙脱土中来改性聚氨酯,使得改性聚氨酯的粘度提高,制备的盾尾密封油脂的抗水密封性增强。(The present invention relates to a kind of preparation methods of tail seal grease of shield, belong to plastic products technology field.The present invention regard EVA emulsion intercalation as modifying agent into organo montmorillonite, modifying agent is used to carry out modified polyurethane as viscosity improver, oily based on mineral oil, quartz fibre and EP rubbers fiber are as reinforcing agent, in conjunction with filler and lubricant, a kind of tail seal grease of shield is prepared；Organo montmorillonite is the interchangeability using montmorillonite structure interlayer ion, and organic group covers montmorillonite mineral surfaces, its surface property is made to change；Since organo montmorillonite is hydrophobic and oleophylic, have the characteristics that excellent swellability, polymolecularity and thixotropy in organic solvent, therefore, be conducive to the formation and stabilization of organic suspension liquid, and there is good thickening increasing stick effect, EVA emulsion intercalation is carried out into modified polyurethane into organo montmorillonite, so that the viscosity of modified polyurethane improves, the pumpability enhancing of the tail seal grease of shield of preparation.)

一种盾尾密封油脂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种盾尾密封油脂的制备方法，属于塑料制品技术领域。

背景技术

目前国内的油脂生产厂家很多，但普遍存在着在沙性土或穿越江河湖泊等较差的土质条件下容易出现漏浆及用量很大的问题，如在一般土层中的用量通常为25kg/m(盾构机直径为6.4m左右)，但在沙性土中或许会用到70～80kg/m。而国外进口的产品如法国或日本进口的产品虽然质量过关，但存在成本较高的问题：其价格通常比国产盾尾密封油脂贵一倍，如法国进口油脂为25元/kg，日本进口油脂为34元/kg，而且其用量也不比国产盾尾密封油脂用量少。

中国专利CN102604725A公开了一种盾构机主轴承专用密封脂，以该密封脂的总重量为基准，包含以下组分：35～50重量%的基础油、5～15重量%的增强剂、5～11重量%的增粘剂、5～10重量%的稠化剂、3～10重量%的固体润滑剂以及余量的填料，其还提供了一种所述密封脂的制备方法。

近几年国内虽然也展开了对主轴承密封油脂的研发，但在减摩抗磨性能和润滑性上还存在一定的差距，另外，抗水密封性和泵送性也有待提高。尤其是在盾构的施工环境温度较低时，不能同时兼顾抗水密封性和泵送性，而且润滑性较差，容易对旋转筒体造成磨损，影响正常掘进而造成严重的经济损失。因此，针对上述现有盾尾密封油脂所存在的问题，研制一种用量少，综合性能优异的盾尾密封油脂显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对近几年国内研发的轴承密封油脂，抗水密封性和泵送性有待提高的问题，提供了一种盾尾密封油脂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）将有机蒙脱土和去离子水混合，超声搅拌处理，即得分散液，将EVA乳液和分散液混合，搅拌处理，即得改性液；

（2）取聚乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、改性液、二月桂酸二丁基锡、一缩二乙二醇、三乙胺、过硫酸铵，将聚乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和改性液混合，恒温搅拌处理，即得反应物A，在反应物A中加入二月桂酸二丁基锡、一缩二乙二醇和过硫酸铵，加热搅拌处理，即得反应物B，将反应物B降温至30～40℃时加入三乙胺，继续搅拌1～2h，即得改性聚氨酯；

（3）将乙丙橡胶和二氯甲烷混合，常温搅拌处理，即得纺丝液，将纺丝液置于注射器中静电纺丝，即得橡胶纤维；

（4）取矿物油、石英纤维、橡胶纤维、改性聚氨酯、轻质碳酸钙、锂基脂，将矿物油、改性聚氨酯和锂基脂混合加入到捏合机中，搅拌捏合处理，即得混合物料A，将混合物料A降温至30～40℃时加入轻质碳酸钙，继续保温搅拌5～10min，即得混合物料B，在混合物料B中加入石英纤维、橡胶纤维和改性聚氨酯，继续保温搅拌1～3h，冷却至室温，即得盾尾密封油脂。

步骤（1）所述的超声搅拌处理步骤为：按质量比1∶10将有机蒙脱土和去离子水混合，在搅拌速度为300～400r/min下超声搅拌5～10min。

步骤（1）所述的搅拌处理步骤为：按质量比1∶8将EVA乳液和分散液混合，在温度为60～70℃，搅拌速度为800～900r/min下搅拌2～3h。

步骤（2）所述的聚乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、改性液、二月桂酸二丁基锡、一缩二乙二醇、三乙胺、过硫酸铵之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取20～30份聚乙二醇、40～50份异佛尔酮二异氰酸酯、10～15份改性液、1～3份二月桂酸二丁基锡、0.3～0.5份一缩二乙二醇、1～5份三乙胺、0.5～0.7份过硫酸铵。

步骤（2）所述的恒温搅拌处理步骤为：将聚乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和改性液混合，在温度为80～90℃，搅拌速度为500～600r/min下恒温搅拌1～2h。

步骤（2）所述的加热搅拌处理步骤为：将反应物A降温至40～50℃时加入二月桂酸二丁基锡、一缩二乙二醇和过硫酸铵，在温度为60～70℃下继续加热搅拌20～40min。

步骤（3）所述的常温搅拌处理步骤为：按质量比1∶8将乙丙橡胶和二氯甲烷混合，在搅拌速度为1000～1200r/min下常温搅拌8～10h。

步骤（3）所述的静电纺丝处理步骤为：将纺丝液置于注射器中，在纺丝电压为15～25kV，接收距离为8～14cm，铝箔为接收装置下静电纺丝。

步骤（4）所述的矿物油、石英纤维、橡胶纤维、改性聚氨酯、轻质碳酸钙、锂基脂之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取10～20份矿物油、1～5份石英纤维、1～5份橡胶纤维、20～30份改性聚氨酯、40～45份轻质碳酸钙、10～20份锂基脂。

步骤（4）所述的搅拌捏合处理步骤为：将矿物油、改性聚氨酯和锂基脂混合加入到捏合机中，在温度为70～80℃，搅拌速度为600～700r/min下搅拌捏合2～3h。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明将EVA乳液插层至有机蒙脱土中作为改性剂，用改性剂来改性聚氨酯作为粘度改进剂，以矿物油作为基础油，石英纤维和乙丙橡胶纤维作为增强剂，结合填充剂和润滑剂，制备出一种盾尾密封油脂；有机蒙脱土是利用蒙脱土结构层间离子的可交换性，有机阳离子与蒙脱土层间可交换的阳离子发生离子交换反应，有机基团覆盖蒙脱土矿物表面，使其表面性能发生变化，由原来的亲水性转变为亲油性；由于有机蒙脱土疏水而亲油，在有机溶剂中具有优良的溶胀性、高分散性和触变性等特点，因此，有利于有机悬浮液的形成和稳定，并具有良好的增稠增黏效果；EVA乳液具有很好的粘合特性，耐老化，耐光和耐皂化特性，将EVA乳液插层至有机蒙脱土中来改性聚氨酯，使得改性聚氨酯的粘度提高，制备的盾尾密封油脂的抗水密封性增强；

（2）本发明中由于有机蒙脱土层面带正电荷，在静电作用下，形成大体积端层型结构，有机蒙脱土薄片以端-端、端-面结合形成包裹溶剂的网状结构，当有机蒙脱土被树脂、溶剂润湿后，低分子物质入层间，沿着Si-O四面体层间嵌入原先已定位于层间的有机阳离子空间，同时把有机阳离子长链抬高，层间距扩大，在溶剂的溶剂化作用下，层状集合体分离成更小的薄片；分散的有机蒙脱土薄片端面有一定量的正电荷，层面的部分有机阳离子在少量水分子和极性分散剂的帮助下，小部分转入溶剂中而使层面呈一定量的负电荷，溶剂化的层面和端面由于电性不同，形成具有一定黏度流变性的假塑体；有机蒙脱土薄片上吸附着长链的有机化合物，片状结构的边缘含有氧和氢氧基团，分散在油脂中的薄片借助这些基团能够形成氢键，在油脂中形成立体网状结构，赋予油脂一定的结构黏度；

（3）本发明制备的粘度改进剂主要增大产品中的纤维和油脂的粘接能力，提高产品的附着力、黏性和整体性，保证盾尾密封油脂的密封性能和抗水冲性；石英纤维和乙丙橡胶纤维作为增强剂，在盾尾密封油脂中起到骨架作用，另外纤维表面的部分羟基与羟基之间形成氢键，稳固其骨架的作用，保证其使用中在高水压下的密封性能。

具体实施方式

按质量比1∶10将有机蒙脱土和去离子水混合，在搅拌速度为300～400r/min下超声搅拌5～10min，即得分散液，按质量比1∶8将EVA乳液和分散液混合，在温度为60～70℃，搅拌速度为800～900r/min下搅拌2～3h，即得改性液；按重量份数计，分别称取20～30份聚乙二醇、40～50份异佛尔酮二异氰酸酯、10～15份改性液、1～3份二月桂酸二丁基锡、0.3～0.5份一缩二乙二醇、1～5份三乙胺、0.5～0.7份过硫酸铵，将聚乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和改性液混合，在温度为80～90℃，搅拌速度为500～600r/min下恒温搅拌1～2h，即得反应物A，将反应物A降温至40～50℃时加入二月桂酸二丁基锡、一缩二乙二醇和过硫酸铵，在温度为60～70℃下继续加热搅拌20～40min，即得反应物B，将反应物B降温至30～40℃时加入三乙胺，继续搅拌1～2h，即得改性聚氨酯；按质量比1∶8将乙丙橡胶和二氯甲烷混合，在搅拌速度为1000～1200r/min下常温搅拌8～10h，即得纺丝液，将纺丝液置于注射器中，在纺丝电压为15～25kV，接收距离为8～14cm，铝箔为接收装置下静电纺丝，即得橡胶纤维；按重量份数计，分别称取10～20份矿物油、1～5份石英纤维、1～5份橡胶纤维、20～30份改性聚氨酯、40～45份轻质碳酸钙、10～20份锂基脂，将矿物油、改性聚氨酯和锂基脂混合加入到捏合机中，在温度为70～80℃，搅拌速度为600～700r/min下搅拌捏合2～3h，即得混合物料A，将混合物料A降温至30～40℃时加入轻质碳酸钙，继续保温搅拌5～10min，即得混合物料B，在混合物料B中加入石英纤维、橡胶纤维和改性聚氨酯，继续保温搅拌1～3h，冷却至室温，即得盾尾密封油脂。

实施例1

按质量比1∶10将有机蒙脱土和去离子水混合，在搅拌速度为300r/min下超声搅拌5min，即得分散液，按质量比1∶8将EVA乳液和分散液混合，在温度为60℃，搅拌速度为800r/min下搅拌2h，即得改性液；按重量份数计，分别称取20份聚乙二醇、40份异佛尔酮二异氰酸酯、10份改性液、1份二月桂酸二丁基锡、0.3份一缩二乙二醇、1份三乙胺、0.5份过硫酸铵，将聚乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和改性液混合，在温度为80℃，搅拌速度为5000r/min下恒温搅拌1～2h，即得反应物A，将反应物A降温至40℃时加入二月桂酸二丁基锡、一缩二乙二醇和过硫酸铵，在温度为60℃下继续加热搅拌20min，即得反应物B，将反应物B降温至30℃时加入三乙胺，继续搅拌1h，即得改性聚氨酯；按质量比1∶8将乙丙橡胶和二氯甲烷混合，在搅拌速度为1000r/min下常温搅拌8h，即得纺丝液，将纺丝液置于注射器中，在纺丝电压为15kV，接收距离为8cm，铝箔为接收装置下静电纺丝，即得橡胶纤维；按重量份数计，分别称取10份矿物油、1份石英纤维、1份橡胶纤维、20份改性聚氨酯、40份轻质碳酸钙、10份锂基脂，将矿物油、改性聚氨酯和锂基脂混合加入到捏合机中，在温度为70℃，搅拌速度为600r/min下搅拌捏合2h，即得混合物料A，将混合物料A降温至30℃时加入轻质碳酸钙，继续保温搅拌5min，即得混合物料B，在混合物料B中加入石英纤维、橡胶纤维和改性聚氨酯，继续保温搅拌1h，冷却至室温，即得盾尾密封油脂。

实施例2

按质量比1∶10将有机蒙脱土和去离子水混合，在搅拌速度为350r/min下超声搅拌7min，即得分散液，按质量比1∶8将EVA乳液和分散液混合，在温度为65℃，搅拌速度为850r/min下搅拌2.5h，即得改性液；按重量份数计，分别称取25份聚乙二醇、45份异佛尔酮二异氰酸酯、13份改性液、2份二月桂酸二丁基锡、0.4份一缩二乙二醇、3份三乙胺、0.6份过硫酸铵，将聚乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和改性液混合，在温度为85℃，搅拌速度为550r/min下恒温搅拌1.5h，即得反应物A，将反应物A降温至45℃时加入二月桂酸二丁基锡、一缩二乙二醇和过硫酸铵，在温度为65℃下继续加热搅拌30min，即得反应物B，将反应物B降温至35℃时加入三乙胺，继续搅拌1.5h，即得改性聚氨酯；按质量比1∶8将乙丙橡胶和二氯甲烷混合，在搅拌速度为1100r/min下常温搅拌9h，即得纺丝液，将纺丝液置于注射器中，在纺丝电压为20kV，接收距离为11cm，铝箔为接收装置下静电纺丝，即得橡胶纤维；按重量份数计，分别称取15份矿物油、3份石英纤维、3份橡胶纤维、25份改性聚氨酯、43份轻质碳酸钙、15份锂基脂，将矿物油、改性聚氨酯和锂基脂混合加入到捏合机中，在温度为75℃，搅拌速度为650r/min下搅拌捏合2.5h，即得混合物料A，将混合物料A降温至35℃时加入轻质碳酸钙，继续保温搅拌7min，即得混合物料B，在混合物料B中加入石英纤维、橡胶纤维和改性聚氨酯，继续保温搅拌2h，冷却至室温，即得盾尾密封油脂。

实施例3

按质量比1∶10将有机蒙脱土和去离子水混合，在搅拌速度为400r/min下超声搅拌10min，即得分散液，按质量比1∶8将EVA乳液和分散液混合，在温度为70℃，搅拌速度为900r/min下搅拌3h，即得改性液；按重量份数计，分别称取30份聚乙二醇、50份异佛尔酮二异氰酸酯、15份改性液、3份二月桂酸二丁基锡、0.5份一缩二乙二醇、5份三乙胺、0.7份过硫酸铵，将聚乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和改性液混合，在温度为90℃，搅拌速度为600r/min下恒温搅拌2h，即得反应物A，将反应物A降温至50℃时加入二月桂酸二丁基锡、一缩二乙二醇和过硫酸铵，在温度为70℃下继续加热搅拌40min，即得反应物B，将反应物B降温至40℃时加入三乙胺，继续搅拌2h，即得改性聚氨酯；按质量比1∶8将乙丙橡胶和二氯甲烷混合，在搅拌速度为1200r/min下常温搅拌10h，即得纺丝液，将纺丝液置于注射器中，在纺丝电压为25kV，接收距离为14cm，铝箔为接收装置下静电纺丝，即得橡胶纤维；按重量份数计，分别称取20份矿物油、5份石英纤维、5份橡胶纤维、30份改性聚氨酯、45份轻质碳酸钙、20份锂基脂，将矿物油、改性聚氨酯和锂基脂混合加入到捏合机中，在温度为80℃，搅拌速度为700r/min下搅拌捏合3h，即得混合物料A，将混合物料A降温至40℃时加入轻质碳酸钙，继续保温搅拌10min，即得混合物料B，在混合物料B中加入石英纤维、橡胶纤维和改性聚氨酯，继续保温搅拌3h，冷却至室温，即得盾尾密封油脂。

将本发明制备的盾尾密封油脂进行检测，具体检测结果如下表表1：

表1盾尾密封油脂性能表

由表1可知本发明制备的盾尾密封油脂，抗水密封性好，水冲流失量小，泵送性优异。