用于工业机器人的有机-无机复合润滑材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202311601200.8 | 申请日 | 2023-11-28 | 公开(公告)号 | CN117844551A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 上海应用技术大学; | 发明人 | 晏金灿; 郑泽妮; 曾永靖; 尚子琛; 韩生; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于工业 机器人 的有机‑无机复合润滑材料及其制备方法。将无机材料分散在氢 氧 化钠溶液或含有尿素的异丙醇溶液中，处理后得到改性的无机材料，再向反应瓶中添加有机材料、 溶剂 和催化剂，在一定 温度 下进行复合反应，待反应结束后在50℃下 真空 干燥12h，得到制备的有机‑无机复合润滑材料。与 现有技术 相比，本发明的 复合材料 中有机材料的极性较强，能够瞬间 吸附 到金属表面，提供即时防护，并提供优异的分散性能；无机材料性质稳定，更耐磨。制备的有机‑无机复合润滑材料的更换周期为2‑3年，有效提高了换油周期。此外，复合润滑材料的平均 摩擦系数 为0.106‑0.107，具有较好的 耐磨性 能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于工业机器人的有机‑无机复合润滑材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将无机材料分散在分散液中，处理后得到改性的无机材料，再向反应瓶中添加有机材料，在一定温度下进行复合反应，待反应结束后真空干燥，得到制备的有机‑无机复合润滑材料。 |
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| 说明书全文 | 用于工业机器人的有机‑无机复合润滑材料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 工业机器人是一种用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，可以提高生产效率、精确度和安全性，减少人力成本和错误率。因此，工业机器人成为现代制造业中的重要设备之一，被广泛应用于电子、物流和化工等各个工业领域之中。在工业机器人的正常运作过程中，润滑剂作为工业机器人的血液，其作用是减少齿轮摩擦在传动中产生的热量，防止齿轮磨损，达到提高传动效果的目的，同时对机器人的寿命、运行效率和性能起着至关重要的作用。 [0003] 机器人经过长时间的往复运动和高速高负荷的苛刻工作条件下，会造成关节部位温度升高，使得润滑油中高分子碳链断裂而润滑失效，可能出现频繁启停和噪音过大等问题，进而导致磨损加剧，降低其使用寿命。通过改变碳链长度或者引入不同的官能团赋予有机高分子润滑剂更优异的性能，比如抗氧化安定性、极压性和抗磨性。但在工业机器人的运行工作环境中，灰尘中的金属颗粒成为一种催化剂促使润滑油被污染，导致空气中的氧气分子和润滑油中的有机分子发生反应，使其酸值变高，从而腐蚀设备。由于无机材料不易氧化，不会对机械零件产生腐蚀和磨损，此外，无机材料有较强的抗腐蚀能力，且使用寿命长。因此，现有技术中的润滑剂通常在有机材料中添加无机材料改善其存在的问题。例如，中国专利CN111607450B公开了一种机器人RV减速器润滑脂及其制备方法，制备的润滑脂能有效降低机器人RV减速器的磨损、降低温升，以及具有较好的氧化安定性，但其配方中组分多，添加剂成分复杂，复配相对困难。 [0004] 因此，亟需研究一种组分简单，且能提高工业机器人的减磨抗磨性能的润滑材料和制备方法。 发明内容[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于工业机器人的有机‑无机复合润滑材料及其制备方法，通过简单的复合反应，制备得到的材料能够有效减少机器人关节处的摩擦，更耐磨，并提高了换油周期。 [0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0007] 本发明提供一种用于工业机器人的有机‑无机复合润滑材料的制备方法，所述制备方法为：将无机材料分散在分散液中，处理后得到改性的无机材料，再向反应瓶中添加有机材料，在一定温度下进行复合反应，待反应结束后真空干燥，得到制备的有机‑无机复合润滑材料；优选地，复合反应温度为100℃或120℃。 [0008] 进一步地，所述分散液为氢氧化钠溶液或含有尿素的异丙醇溶液； [0009] 所述氢氧化钠或尿素的添加量为1.0wt.％‑5.0wt.％。 [0011] 所述催化剂采用对甲苯磺酸或二环己基碳二亚胺。 [0012] 进一步地，所述无机材料与有机材料的质量比为1～2：5；优选地，所述无机材料与有机材料的质量比为1：5或2：5。 [0013] 进一步地，所述催化剂和有机材料的质量比为0.1～0.5：5；优选地，所述催化剂和有机材料的质量比为0.1：5或0.5：5。 [0016] 进一步地，所述脂肪酸为C6‑C18饱和脂肪酸或C6‑C18不饱和脂肪酸。 [0017] 进一步地，所述脂肪醇为一元醇、二元醇、多元醇中的一种或多种。 [0018] 本发明还提供一种用于工业机器人的有机‑无机复合润滑材料，所述有机‑无机复合润滑材料的更换周期为2‑3年。 [0019] 进一步地，所述有机‑无机复合润滑材料的摩擦系数平均值为0.106‑0.107，磨斑直径为0.43‑0.45mm。 [0020] 与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果： [0021] 1、本发明制备的有机‑无机复合润滑材料中的有机组分极性较强，能够瞬间吸附到金属表面，提供即时防护，还能够为无机组分提供优异的分散性能。 [0022] 2、本发明制备的有机‑无机复合润滑材料中的无机组分性质稳定，能够减少摩擦，更耐磨，可长期使用，提高换油周期。 [0023] 3、本发明制备的有机‑无机复合材料在机器人运行过程中，启动或停止阶段有机材料吸附性能强，可以瞬间吸附在减速器表面，提供瞬时防护；在长时间运行阶段，无机材料的稳定性能发挥作用，更加耐磨，从而提高换油周期。 [0024] 4、本发明中的复合反应为简单的酯化和酰化反应，反应简单方便；制备的有机‑无机复合材料的更换周期为2‑3年，有效提高了换油周期，平均摩擦系数为0.106‑0.107，具有较好的耐磨性能。 具体实施方式[0025] 下面通过实施例对本发明的具体实施方式作详细说明，这些实施例在以本发明所述方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 [0026] 下面结合具体实施例，对本发明进行进一步阐述。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、制备手段、材料、结构或组成配比等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。 [0027] 实施例1 [0028] 本实施例提供一种用于工业机器人的有机‑无机复合润滑材料的制备方法，所述制备方法具体为： [0029] 将氮化硼分散在5mol L‑1氢氧化钠溶液中，配制成5mg mL‑1的分散液，再将含有氮‑1化硼的分散液放置于烧瓶中进行120℃加热，同时在350r min 的转速下磁力搅拌48h。待分散液冷却后用真空泵进行抽滤，再用蒸馏水多次洗涤产物至滤液为中性。将滤出的粉末在 50℃下真空干燥12h，烘干后得到羟基改性氮化硼。向三口烧瓶中加入甲苯40ml作为溶剂、 2g羟基氮化硼和5g油酸单甘油酯，并向反应瓶中加入0.1g对甲苯磺酸作为催化剂，升温到 120℃，在该温度下反应48h。待反应结束后，对产物先进行一次碱洗再通过三次水洗至中性，并在50℃真空干燥12h，得到有机‑无机复合润滑材料。 [0030] 本实施例还提供一种用于工业机器人的有机‑无机复合润滑材料，所述有机‑无机复合润滑材料的更换周期为2‑3年。 [0031] 实施例2 [0032] 本实施例提供一种用于工业机器人的有机‑无机复合润滑材料的制备方法，所述制备方法具体为： [0033] 将50ml异丙醇，2g氮化硼，8g尿素装入球磨罐中，并在300r min‑1的行星球磨机中球磨48h，得到分散液。随后将分散液用0.22μm的有机滤膜进行抽滤，将抽滤后的样品在50℃下真空干燥12h，取出后研磨得到氨基氮化硼。向三口烧瓶中加入40ml N,N‑二甲基甲酰胺作为溶剂、5g油酸单甘油酯和1g氨基氮化硼和，并加入0.5g二环己基碳二亚胺作为催化剂，在100℃下反应6h，将所得产物在50℃下真空干燥12h，得到有机无机复合润滑材料。 [0034] 将实施例1和实施例2中得到的有机‑无机复合润滑材料进行摩擦磨损试验，结果如表1所示，其中，工作锥入度是工作时润滑材料的稠度状态；摩擦系数和磨斑直径是润滑材料的减摩抗磨性能，摩擦系数越小说明润滑材料减摩性能越好，磨斑直径越小说明润滑材料的抗磨性能越好。最大无卡咬负荷是在试验条件下，使试验件不发生卡咬的最大负荷；烧结负荷是在试验条件下，使试验钢球发生烧结的负荷为烧结负荷；综合磨损值是润滑材料在所加负荷下使磨损减少到小的抗极压能力的指数，最大无卡咬负荷、烧结负荷和综合磨损值这三个指标代表了润滑材料的极限工作能力。氧化安定性代表润滑材料的抗氧化能力。从表1可以看出，本发明的制备方法得到的有机‑无机复合润滑材料的减摩、抗磨、极压和抗氧化性能优良。 [0035] 表1复合润滑材料在基础脂中的摩擦磨损试验结果 [0036] [0037] [0038] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。 |
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