一种盾构机盾尾润滑脂及其制备方法与流程

本发明涉及润滑油脂，特别是涉及一种盾构机盾尾润滑脂及其制备方法。

背景技术：

1、目前，我国地下交通发展迅速，为了能够在不影响已建的地面建筑物的情况下修建的地下工程，目前常采用的施工方法是盾构法或顶管法。盾构机是一种修建隧道时的施工机具，它能起到开挖地层及拼装衬砌时的支护作用。

2、在盾构机施工过程中，盾尾润滑脂应用于盾构掘进机尾部密封装置中，起到润滑、防水密封、防蚀等作用，能够有效地隔绝地下水、泥浆和保护盾尾刷，是盾构施工过程中的关键材料，直接影响到施工的安全。

3、但现有技术中的盾尾润滑脂还存在润滑性低、粘附性差、泵送效率低，从而不能很好的降低盾尾和管片之间的摩擦力，并且影响密封层的防水效果和密封层的填充效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种盾构机盾尾润滑脂及其制备方法，解决了现有技术中盾尾润滑脂润滑性低、粘附性差、泵送效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种盾构机盾尾润滑脂，按重量份数计包括以下组成成分：基础油25-55份、纤维材料10-25份、填料20-40份、粘度促进剂10-30份和润滑剂15-25份，其中润滑剂为改性纳米二氧化硅-改性石墨烯复合材料。

3、优选的，基础油为矿物油、植物油或合成油中的一种或多种。本发明对基础油的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

4、再优选的，矿物油包括环烷基基础油、石蜡基基础油中的一种或多种。

5、再优选的，植物油包括玉米油、大豆油、花生油、蓖麻油中的一种或多种。

6、再优选的，合成油包括季戊四醇酯、对苯二甲酸二辛酯、聚-α-烯烃合成油中的一种或多种。

7、优选的，纤维材料为可降解木质纤维，纤维材料的长度为0.1-2mm。本发明对纤维材料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

8、优选的，填料包括轻质碳酸钙、膨润土、高岭土、云母、滑石粉中的一种或多种。本发明对填料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

9、优选的，粘度促进剂为聚丙烯酰胺、n，n-二甲基丙烯酰胺、2-羟基丁二酸和3-羟基-1,3,5-戊三酸中的一种或多种。本发明中通过添加粘度促进剂提高润滑脂的粘度，进而提高盾尾润滑脂的粘附性和密封性。

10、优选的，改性纳米二氧化硅-改性石墨烯复合材料包括硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅和硅烷偶联剂改性的多层氧化石墨烯。本发明通过采用改性纳米二氧化硅-改性石墨烯复合材料作为润滑剂，通过纳米二氧化硅和石墨烯的自身的润滑性能提高盾尾润滑脂的润滑性，降低盾尾和管片之间的摩擦力，同时也提高盾尾润滑脂的泵送性。

11、本发明中的润滑剂以多层氧化石墨烯为骨架，纳米二氧化硅接枝到石墨烯表面，提高了石墨烯在基础油脂中的分散性，避免石墨烯发生聚沉或团聚，并且纳米二氧化硅和多层氧化石墨烯均通过硅烷偶联剂接枝改性，使纳米二氧化硅和多层氧化石墨烯的表面均具有较多的交联基团数量，在提高纳米二氧化硅与石墨烯接枝率的同时，进一步的提高了纳米二氧化硅和石墨烯与基础油脂的结合能力，强化了盾尾润滑脂的韧性和粘结强度，即提高了盾尾润滑脂的粘附力。

12、一种盾构机盾尾润滑脂的制备方法，包括以下步骤：

13、(1)先将粘度促进剂加入到基础油中，常温搅拌至基础油和粘度促进剂完全混合均匀后，停止搅拌，得到基础油和粘度促进剂混合物；

14、(2)向基础油和粘度促进剂混合物中加入润滑剂后继续搅拌1-1.5h后，加入纤维材料、填料并继续搅拌2-3h后，即可得到盾尾润滑脂。

15、优选的，(2)中润滑剂的制备为包括以下步骤：

16、s1制备改性纳米二氧化硅，将纳米二氧化硅粉体分散到乙醇溶液中制成悬浮液a，并向悬浮液a中加入氢氧化钠调节ph；将硅烷偶联剂与甲基丙烯酸甲酯混合，并滴入至悬浮液a中，升至80～90℃，在磁力搅拌下分散2～3h，降至室温，制得改性纳米二氧化硅悬浮液；

17、s2制备改性石墨烯，将多层氧化石墨烯加入到无水乙醇中制成悬浮液b，向悬浮液b中加入草酸调节ph，将硅烷偶联剂与无水乙醇混合后，滴加入悬浮液b中，在40-60℃下磁力搅拌反应5-6h，离心、干燥后得到改性多层氧化石墨烯；

18、s3将改性纳米二氧化硅悬浮液和改性多层氧化石墨烯于乙醇溶液中进行水解反应，得到负载有改性纳米二氧化硅的改性石墨烯复合材料。

19、优选的，s1中纳米二氧化硅与乙醇溶液的固液比为1：40-50，氢氧化钠的质量分数为8％，ph为7-8；s2中多层氧化石墨烯与无水乙醇的固液比为1：40-50，ph为5-6。

20、优选的，s3中水解反应为，将改性纳米二氧化硅悬浮液和改性多层氧化石墨烯与乙醇溶液混合，先于酸性条件、15℃-35℃下预水解反应40h～80h，然后于碱性条件、50-80℃下继续水解反应1h～2h。

21、本发明的有益效果：

22、本发明以基础油、纤维材料和填料作为基础原料，通过添加粘度促进剂提高了盾尾润滑脂的粘附力，通过添加润滑剂提高盾尾润滑脂的润滑性和泵送性，并且本发明中所使用的润滑剂为硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅和硅烷偶联剂改性的多层氧化石墨烯的复合材料，通过纳米二氧化硅和石墨烯提高了盾尾润滑脂的润滑性，并且以石墨烯为骨架，在石墨烯上负载纳米二氧化硅，提高了石墨烯和二氧化硅的分散性，纳米二氧化硅和多层氧化石墨烯均通过硅烷偶联剂改性，进一步的提高了纳米二氧化硅和多层氧化石墨烯的分散性的同时，也提高了其与基础油脂的结合能力，从而也提高了盾尾润滑脂的粘附力。即本发明制得的盾尾润滑脂具有优异的润滑性、泵送性和粘附力，制作成本低，可广泛的应用于盾构工程中，

23、下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种盾构机盾尾润滑脂，其特征在于，按重量份数计包括以下组成成分：基础油25-55份、纤维材料10-25份、填料20-40份、粘度促进剂10-30份和润滑剂15-25份，其中润滑剂为改性纳米二氧化硅-改性石墨烯复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机盾尾润滑脂，其特征在于：基础油为矿物油、植物油、合成油中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种盾构机盾尾润滑脂，其特征在于：纤维材料为可降解木质纤维，纤维材料的长度为0.1-2mm。

4.根据权利要求1所述的一种盾构机盾尾润滑脂，其特征在于：填料包括轻质碳酸钙、膨润土、高岭土、云母、滑石粉中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种盾构机盾尾润滑脂，其特征在于：粘度促进剂为聚丙烯酰胺、n，n-二甲基丙烯酰胺、2-羟基丁二酸、3-羟基-1,3,5-戊三酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种盾构机盾尾润滑脂，其特征在于：改性纳米二氧化硅-改性石墨烯复合材料包括硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅和硅烷偶联剂改性的多层氧化石墨烯。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的一种盾构机盾尾润滑脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种盾构机盾尾润滑脂的制备方法，其特征在于：(2)中润滑剂的制备为包括以下步骤，

9.根据权利要求8所述的一种盾构机盾尾润滑脂的制备方法，其特征在于：s1中纳米二氧化硅与乙醇溶液的固液比为1：40-50，氢氧化钠的质量分数为8％，ph为7-8；

10.根据权利要求8所述的一种盾构机盾尾润滑脂的制备方法，其特征在于：s3中水解反应为，将改性纳米二氧化硅悬浮液和改性多层氧化石墨烯与乙醇溶液混合，先于酸性条件、15℃-35℃下预水解反应40h～80h，然后于碱性条件、50-80℃下继续水解反应1h～2h。

技术总结本发明涉及润滑油脂技术领域，特别是涉及一种盾构机盾尾润滑脂及其制备方法，按重量份数计包括以下组成成分，基础油25‑55份、纤维材料10‑25份、填料20‑40份、粘度促进剂10‑30份和润滑剂15‑25份，其中润滑剂为改性纳米二氧化硅‑改性石墨烯复合材料。本发明采用上述结构的一种盾构机盾尾润滑脂及其制备方法，解决了现有技术中盾尾润滑脂润滑性低、粘附性差、泵送效率低的问题。技术研发人员：杨旭辉受保护的技术使用者：任丘市华北油田金凯隆石油助剂有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29