本发明涉及封油脂技术领域，具体涉及一种盾尾密封油脂及其制备方法和应用。
背景技术：
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。
盾构机在掘进时，盾尾和已装管片间存在着相对滑动摩擦，为了防止外部地下水和泥浆涌入盾首，必须在盾尾和已装管片间装有盾尾密封装置，盾尾密封油脂就是盾尾和已装管片间理想的密封材料之一，可有效通过隔绝地下水和泥浆来保护盾尾，以保证盾构有效向前推进，盾尾密封油脂必须具有良好的抗水压密封性，泵送性，润滑性。
而市售的盾尾密封油脂虽然具有较优异的抗水压密封性，泵送性，润滑性，但是由于组分中的润滑脂品种的原因，价格贵，使用成本高。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种盾尾密封油脂及其制备方法和应用，本发明提供的盾尾密封油脂，成本低且具有优良的抗水压密封性、泵送性和润滑性。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种盾尾密封油脂，包括以下质量份数的组分：无水钙基润滑脂20～50份，石棉纤维20～40份，碳酸钙20～40份，高分子聚合物1～3份，石油树脂1～6份和防锈剂2～3份。
优选的，所述石棉纤维的长度为1～2mm。
优选的，所述碳酸钙的粒度为1000～1200目。
优选的，所述高分子聚合物包括乙丙橡胶、聚异丁烯和无规聚丙烯中的一种或多种。
优选的，所述石油树脂包括c9石油树脂、120石油树脂和萜烯树脂中的一种或多种。
优选的，所述防锈剂包括石油磺酸钡、环烷酸锌和二壬基奈磺酸钡中的一种或多种。
本发明还提供了上述技术方案所述的盾尾密封油脂的制备方法，包括以下步骤：
将无水钙基润滑脂、石棉纤维、碳酸钙、高分子聚合物、石油树脂和防锈剂进行混合，得到所述盾尾密封油脂。
优选的，所述混合的温度为25～70℃。
优选的，所述混合在搅拌的条件下进行；
所述搅拌的速率为30～40rpm，所述搅拌的时间为60～120min。
本发明还提供了上述技术方案所述的盾尾密封油脂或由上述技术方案所述制备方法制备得到的盾尾密封油脂作为密封材料在盾构机中应用。
为了实现上述目的，本发明提供的盾尾密封油脂，包括以下质量份数的组分：无水钙基润滑脂20～50份，石棉纤维20～40份，碳酸钙20～40份，高分子聚合物1～3份，石油树脂1～6份和防锈剂2～3份。本发明提供的盾尾密封油脂通过添加无水钙基润滑脂，不仅降低了盾尾密封油脂产品的成本，而且使盾尾密封油脂具有良好的氧化安定性、耐水性和胶体安定性；石棉纤维不溶于水，使盾尾密封油脂具有良好的密封性能好，高分子聚合物能够提高盾尾密封油脂的粘附性和密封性，石油树脂作为固化剂能够使盾尾密封油脂在使用过程中迅速固定成型，同时提高产品的密封性能，碳酸钙作为减磨剂，能够提高所述盾尾密封油脂的抗磨性能。通过对本发明产品的性能测试，证实了本发明提供的盾尾密封油脂产品具有良好的抗水压密封性、泵送性和润滑性。
具体实施方式
本发明提供了一种盾尾密封油脂，包括以下质量份数的组分：无水钙基润滑脂20～50份，石棉纤维20～40份，碳酸钙20～40份，高分子聚合物1～3份，石油树脂1～6份和防锈剂2～3份。
按质量份数计，本发明所述的盾尾密封油脂包括20～50份的无水钙基润滑脂，进一步优选为20～35份，更进一步优选为30～35份。本发明对所述无水钙基润滑脂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。
在本发明中，所述无水钙基润滑脂的添加不仅保证了盾尾密封油脂具有良好的抗水压密封性、泵送性和润滑性，而且降低了盾尾密封油脂的成本。
以所述无水钙基润滑脂的质量份数为基准，本发明所述的盾尾密封油脂包括20～40份的石棉纤维，进一步优选为20～30份，更进一步优选为25～30份。在本发明中，所述石棉纤维的长度优选为1～2mm。本发明对所述石棉纤维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。
以所述无水钙基润滑脂的质量份数为基准，本发明所述的盾尾密封油脂包括25～40份的碳酸钙，进一步优选为32～37份。在本发明中，所述碳酸钙的粒度优选为1000～1200目。本发明对所述碳酸钙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。
以所述无水钙基润滑脂的质量份数为基准，本发明所述的盾尾密封油脂包括1～3份的高分子聚合物，进一步优选为2～3份，更优选为2.5～3份。在本发明中，所述高分子聚合物优选包括乙丙橡胶、聚异丁烯和无规聚丙烯中的一种或多种，进一步优选包括聚异丁烯。本发明中，所述高分子聚合物优选包括乙丙橡胶、聚异丁烯和无规聚丙烯中的两种或两种以上时，对所述乙丙橡胶、聚异丁烯和无规聚丙烯的混合比例没有特殊要求，采用任意配比混合即可。本发明对所述高分子聚合物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。
以所述无水钙基润滑脂的质量份数为基准，本发明所述的盾尾密封油脂包括1～6份的石油树脂，进一步优选为1～2份，更优选为1.5～2份。在本发明中，所述石油树脂优选包括c9石油树脂、120石油树脂和萜烯树脂中的一种或多种，进一步优选包括120石油树脂。本发明中，所述石油树脂优选包括c9石油树脂、120石油树脂和萜烯树脂中的两种或两种以上时，对所述c9石油树脂、120石油树脂和萜烯树脂的混合比例没有特殊要求，采用任意配比混合即可。在本发明中，对所述石油树脂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。
以所述无水钙基润滑脂的质量份数为基准，本发明所述的盾尾密封油脂包括2～3份的防锈剂，进一步优选为2.5～3份。在本发明中，所述防锈剂优选包括石油磺酸钡、环烷酸锌和二壬基奈磺酸钡中的一种或多种，进一步优选包括石油磺酸钡。本发明对所述防锈剂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。
在本发明中，所述无水钙基润滑脂的添加使盾尾密封油脂具有良好的氧化安定性、耐水性和胶体安定性；所述石棉纤维不溶于水且密封性能好，所述石油树脂作为固化剂能够提高盾尾密封油脂在使用过程中迅速固定成型，通过三种物质的协同作用，使本发明提供的盾尾密封油脂产品具有良好的抗水压密封性、泵送性和润滑性，同时降低了盾尾密封油脂的生产成本。
本发明中，所述碳酸钙作为减磨剂，能够提高所述盾尾密封油脂的抗磨性能。
本发明还提供了所述的盾尾密封油脂的制备方法，包括以下步骤：
将无水钙基润滑脂、石棉纤维、碳酸钙、高分子聚合物、石油树脂和防锈剂进行混合，得到所述盾尾密封油脂。
在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：
将所述无水钙基润滑脂、高分子聚合物和石油树脂进行第一混合，得到第一混合物；
将所述第一混合物和碳酸钙进行第二混合，得到第二混合物；
将所述第二混合物、石棉纤维和防锈剂进行第三混合，得到所述盾尾密封油脂。
本发明将所述无水钙基润滑脂、高分子聚合物和石油树脂进行第一混合，得到第一混合物。
在本发明中，所述第一混合的温度优选为25～70℃，进一步优选为50～65℃；所述第一混合的时间优选为60～120min，进一步优选为73～112min，更优选为90～105min。在本发明中，所述第一混合优选为在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速度优选为30～40rpm，所述搅拌优选为机械搅拌。本发明对所述无水钙基润滑脂、高分子聚合物、石油树脂的混合顺序没有特殊要求，采用任意顺序混合即可。
得到所述第一混合物后，本发明将所述第一混合物和碳酸钙进行第二混合，得到第二混合物。
在本发明中，所述第二混合的温度优选为25～70℃，进一步优选为50～70℃；所述第二混合的时间优选为60～120min，进一步优选为73～112min，更优选为90～105min。在本发明中，所述第二混合优选为在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速度优选为30～40rpm，所述搅拌优选为机械搅拌。
得到所述第二混合物后，本发明将所述第二混合物、石棉纤维和防锈剂进行第三混合，得到所述盾尾密封油脂。
在本发明中，所述第三混合的温度优选为25～70℃，进一步优选为50～70℃；所述第二混合的时间优选为60～120min，进一步优选为73～112min，更优选为90～105min。在本发明中，所述第二混合优选为在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速度优选为30～40rpm，所述搅拌优选为机械搅拌。本发明中，对所述第二混合物、石棉纤维和防锈剂的混合顺序没有要求，采用任意顺序混合即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的盾尾密封油脂或由上述技术方案所述制备方法制备得到的盾尾密封油脂作为密封材料在盾构机中应用。本发明对所述应用方法没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的应用方法进行即可。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
在25℃，将25g无水钙基润滑脂、2g聚异丁烯和1g120石油树脂，进行机械搅拌捏合(搅拌速度为30rpm，搅拌时间为1h)，得到第一混合物；
在30℃下，将所述第一混合物和35g碳酸钙(1100目)进行机械搅拌混合(搅拌速度为30rpm，搅拌时间为1h)，得到第二混合物；
在50℃下，将所述第一混合物、35g石棉纤维(2mm)，2g石油磺酸钡进行机械搅拌混合(搅拌速度为30rpm，搅拌时间为2h)，得到盾尾密封油脂。
实施例2
在50℃，将30g无水钙基润滑脂、3g聚异丁烯和2g120石油树脂，进行机械搅拌捏合(搅拌速度为30rpm，搅拌时间为1h)，得到第一混合物；
在30℃下，将所述第一混合物和32g碳酸钙(1100目)进行机械搅拌混合(搅拌速度为30rpm，搅拌时间为1h)，得到第二混合物；
在35℃下，将所述第二混合物、30g石棉纤维(1.5mm)和2g石油磺酸钡进行机械搅拌混合(搅拌速度为40rpm，搅拌时间为2h)，得到盾尾密封油脂。
实施例3
在45℃，将32g无水钙基润滑脂、3g聚异丁烯和2g120石油树脂进行机械搅拌捏合(搅拌速度为40rpm，搅拌时间为1h)，得到第一混合物；
在39℃下，将所述第一混合物和35g碳酸钙(1200目)进行机械搅拌混合(搅拌速度为40rpm，搅拌时间为1h)，得到第二混合物；
在37℃下，将所述第二混合物、25g石棉纤维(2mm)和3g石油磺酸钡进行机械搅拌混合(搅拌速度为40rpm，搅拌时间为2h)，得到盾尾密封油脂。
测试例
将实施例1～3制备得到的盾尾密封油脂进行产品性能测试，具体测试方法为：
(1)密封性测试：本测试采用一般的水压试验法，取直径为50mm，高为100mm的金属或有机玻璃圆柱筒，在圆柱筒上方有一个进风口，下方贴有一层1mm或0.5mm孔径的金属网(该金属网模拟盾尾刷金属束)，试验时，在金属网上方加25mm厚的实施例1～3制备得到的盾尾密封油脂，装填时注意不要有气泡，再在盾尾密封油脂上加约50mm厚的水，然后在水面上加压(3.5mpa空气压力)。测定水开始从底部流出时间，当金属网的孔径选择为1mm或0.5mm时，能保持5分钟不漏水，则密封性合格，否则，不合格。本发明实施例1～3提供的产品在3.5mpa条件下进行测试，保持5分钟，实施例1，实施例2，实施例3均不漏水，因此本发明提供的实施例1，实施例2和实施例3的盾尾密封脂产品均具有相当好的抗水压密封性。
(2)泵送性试验：采用市面上购买的加脂枪，在加脂枪加满盾尾密封油脂后，用手工操作，能轻松、连续实现加脂，为合格，否则为不合格。试验表明实施例1，实施例2，实施例3提供的产品能轻松实现轻松、连续加脂，因此具有很好的泵送性。
(3)燃点试验：用一块厚5～8mm的钢板放在电炉上加热，放1g本发明实施例1～3提供的产品在钢板上，用红外测温计测定样品燃烧时的温度。本发明实施例1～3提供的产品燃烧温度都大于300℃。
(4)其他测试按gb/t标准方法进行。
将实施例1～3制备得到的盾尾密封油脂进行产品性能测试，具体测试结果如表1。
表1实施例1～3制备得到的盾尾密封油脂产品性能测试结果
通过表1的数据可知，本发明实施例1～3制备得到的盾尾密封油脂产品，具有良好的抗水压密封性、泵送性和润滑性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种盾尾密封油脂，其特征在于，包括以下质量份数的组分：无水钙基润滑脂20～50份，石棉纤维20～40份，碳酸钙20～40份，高分子聚合物1～3份，石油树脂1～6份和防锈剂2～3份。
2.根据权利要求1所述的盾尾密封油脂，其特征在于，所述石棉纤维的长度为1～2mm。
3.根据权利要求1所述的盾尾密封油脂，其特征在于，所述碳酸钙的粒度为1000～1200目。
4.根据权利要求1所述的盾尾密封油脂，其特征在于，所述高分子聚合物包括乙丙橡胶、聚异丁烯和无规聚丙烯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的盾尾密封油脂，其特征在于，所述石油树脂包括c9石油树脂、120石油树脂和萜烯树脂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的盾尾密封油脂，其特征在于，所述防锈剂包括石油磺酸钡、环烷酸锌和二壬基奈磺酸钡中的一种或多种。
7.权利要求1～6任意一项所述的盾尾密封油脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将无水钙基润滑脂、石棉纤维、碳酸钙、高分子聚合物、石油树脂和防锈剂进行混合，得到所述盾尾密封油脂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为25～70℃。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述混合在搅拌的条件下进行；
所述搅拌的速率为30～40rpm，所述搅拌的时间为60～120min。
10.权利要求1～6任意一项所述的盾尾密封油脂或权利要求7～9任意一项所述的制备方法制备得到的盾尾密封油脂作为密封材料在盾构机中应用。
技术总结