一种环保型盾构机盾尾密封油脂及其制备方法与流程

本发明涉及盾构机盾尾密封油脂，具体为一种环保型盾构机盾尾密封油脂及其制备方法。

背景技术：

1、盾构施工技术因其具有地面影响小、适用地质广和施工速度快等显著优势，大量的被用于地铁、隧道和管廊工程。为便于管片拼装和盾尾脱离管片，盾构机尾部盾壳的内径需大于管片的外径，盾体和管片之前存在一定空隙，为保证盾构施工的安全性，防止地层地下水和同步注浆液通过空隙渗入内部作业空间，需对此空隙进行密封，通常做法是在盾尾处放置钢丝制成的盾尾刷，然后在盾尾刷上填涂盾尾油脂，达到密封空隙和降低盾尾脱离管理摩擦阻力双重功效。

2、市场常见的盾尾油脂产品多是采用矿物油作为基本油脂组分，复合添加工业纤维制成，富含大量石油提取油脂组分，环境降解率低，对地下水环境影响大，已无法满足环保施工基本需求，制约着盾构施工在众多工程中的应用，因此本发明在基础油中加入复合植物纤维和聚合物降凝剂，以复合植物纤维作为增强纤维，捏合生产出了一种环保型盾构机盾尾密封油脂，可降解性能良好。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种环保型盾构机盾尾密封油脂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种环保型盾构机盾尾密封油脂，所述环保型盾构机盾尾密封油脂包括基础油、增粘剂、复合植物纤维、聚合物降凝剂、润滑剂和聚合物；所述基础油为工业植物油、矿物油、合成基础油中的任意一种或几种混合。

3、优选的，所述聚合物降凝剂是以甲基丙烯酸碳硼烷酯为核心引入超支化聚酯胺制得；所述超支化聚酯胺是氨基乙基哌嗪与乙二醇二甲基丙烯酸酯反应制得。

4、优选的，所述复合植物纤维包括共聚酯植物纤维和生物纤维；所述共聚酯植物纤维是将酯化后的竹纤维表面沉积碳酸钙后，再在表面包覆共聚酯制得；所述生物纤维是在壳聚糖纤维表面包覆卤胺海因聚合物制得。

5、优选的，所述增粘剂松香、古马隆树脂、萜烯树脂、烷基酚醛树脂、c5石油树脂、c9石油树脂、c5加氢石油树脂、c9加氢石油树脂中的一种或几种混合。

6、优选的，所述聚合物为聚氨酯、硅橡胶、聚异丁烯、乙丙橡胶、丁基橡胶的一种或几种混合；所述润滑剂为羊毛脂、锂基润滑脂、钙基润滑脂中的一种或几种混合。

7、优选的，所述环保型盾构机盾尾密封油脂的制备方法，包括以下具体步骤：

8、(1)在氮气氛围下，将甲基丙烯酸碳硼烷酯、超支化聚酯胺和甲苯按质量比9～11:1:100混合，升温至105～115℃，加入甲基丙烯酸碳硼烷酯质量0.003～0.005倍的引发剂过氧化苯甲酰，反应8～10h后，用无水乙醇洗涤洗涤5～8次，最后真空干燥8～12h，制得聚合物降凝剂；

9、(2)将竹纤维粉末浸没在去离子水中，再在60～80khz下超声清洗5～8min，捞出后浸没在质量分数为5～8％的氢氧化钠溶液中，搅拌并煮沸，保温2～4h后，冷却至室温并加入等体积的去离子水，搅拌均匀后捞出置于80～90℃恒温鼓风箱中干燥，制得预处理的竹纤维；将预处理的竹纤维、冰乙酸和n-溴代丁二酰亚胺按质量比2～4:30:0.01混合，升温至60～70℃，在40～80rpm下搅拌反应16～18h，过滤并依次用乙醇和丙酮洗涤3～5次，转移至竹纤维质量100～200倍的质量分数为8～10％的氯化钙溶液中，以50～100rpm的速率搅拌20～30min，再加入氯化钙溶液等体积的饱和碳酸钠溶液，继续搅拌20～30min，过滤并用去离子水洗涤3～5次，制得植物纤维；

10、(3)将植物纤维、共聚酯、抗氧剂1010和硬脂酸锌按质量比30:3～5:0.5:1～2混合，升温至225～255℃，在400～800rpm下搅拌反应4～6h，制得共聚酯植物纤维；

11、(4)将壳聚糖纤维与n,n-二甲基甲酰胺按质量比1:20～30混合，在200～400rpm下震荡10～12h，升温至70～80℃，加入壳聚糖纤维质量2～4倍的卤胺海因聚合物，继续震荡12～24h，离心并在60～80℃干燥箱中干燥，制得生物纤维；

12、(5)将共聚酯植物纤维和生物纤维按质量比4～6:1混合，搅拌均匀制得复合植物纤维；基础油、增粘剂和聚合物置于捏合机中，在40～80℃下捏和均匀后，加入润滑剂继续捏合8～10min，再加入复合植物纤维，基础油、增粘剂、复合植物纤维、聚合物降凝剂、润滑剂和聚合物的质量比为20～30:5～10:4～8:1～5:3～12，制得环保型盾构机盾尾密封油脂。

13、优选的，上述步骤(1)中：甲基丙烯酸碳硼烷酯的制备方法为：将癸硼氢和甲基丙烯酸丙炔基酯按质量比1:1.3～1.6混合，升温至110～130℃，回流反应14～18h，过滤并加压蒸馏，制得甲基丙烯酸碳硼烷酯。

14、优选的，上述步骤(1)中：甲基丙烯酸碳硼烷酯的制备方法为：将癸硼氢和甲基丙烯酸丙炔基酯按质量比1:1.3～1.6混合，升温至110～130℃，回流反应14～18h，过滤并加压蒸馏，制得甲基丙烯酸碳硼烷酯。

15、优选的，上述步骤(3)中：共聚酯的制备方法为：在氮气氛围下，将对苯二甲酸、乙二醇、1,4-环己烷二甲醇和催化剂太酸四丁酯按质量比1:0.4～0.6:0.4～0.6:0.002混合置于聚合釜中，搅拌均匀后升温至230～240℃，反应2～3h后，抽真空并控制反应温度为245～255℃，继续反应50～80min，制得共聚酯。

16、优选的，上述步骤(4)中：卤胺海因聚合物的制备方法为：将5,5-二甲基海因、氢氧化钠和乙醇按质量比3～3.2:1～1.1:20混合，升温至60～70℃，回流反应2～4h，旋蒸后加入乙醇等体积的n,n-二甲基甲酰胺和,5-二甲基海因等摩尔质量3-氯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后，油浴升温至130～150℃，反应10～12h后，旋蒸，再分散于质量分数为30～50％的乙醇溶液中，并用盐酸调节ph至3.8～4.2，继续反应6～8h，旋蒸，制得卤胺海因聚合物。

17、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

18、本发明制备的环保型盾构机盾尾密封油脂，是在基础油中加入复合植物纤维和聚合物降凝剂，以复合植物纤维作为增强纤维，捏合生产出了环保型盾构机盾尾密封油脂，可降解性能良好；

19、聚合物降凝剂是以甲基丙烯酸碳硼烷酯为核心引入超支化聚酯胺制得，超支化聚酯胺是氨基乙基哌嗪与乙二醇二甲基丙烯酸酯反应制得；氨基乙基哌嗪与乙二醇二甲基丙烯酸酯反应得到末端含有氨基的超支化聚酯胺，再与甲基丙烯酸碳硼烷酯反应，形成具有非极性长烷基链和极性基团的聚合物降凝剂，具有较高的降凝降粘性；

20、复合植物纤维包括共聚酯植物纤维和生物纤维；共聚酯植物纤维是将酯化后的竹纤维表面沉积碳酸钙后，再在表面将1,4-环己烷二甲醇熔融缩聚，使得共聚酯包覆在竹纤维表面制得；生物纤维是在壳聚糖纤维表面包覆卤胺海因聚合物制得，不仅对环境无污染，还能够增加纤维表面积和界面结合力，使得复合植物纤维均匀分散在油脂中，将酯化后的竹纤维表面沉积碳酸钙后，再包覆共聚酯，增强竹纤维的与基础油的相容性，再将植物纤维和生物纤维复配，既具有润滑作用，能够减小对油脂泵磨耗，还能够进行生物降解；复合植物纤维与聚合物降凝剂的相似相溶性，能够将聚合物降凝剂快速分散在油脂中，增强降凝降粘的稳定性。