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潮湿及腐蚀环境用润滑脂研究与开发


防潮润滑脂是采用特殊工艺研制而成的一种专用润滑脂。它不同于锂基、钙基和钠基润滑脂,也不同于烃基脂。因为锂基润滑脂具有滴点高,适用范围比较广的特点,但抗水性稍差;钙基润滑脂抗水性较强,但表面硬化而失去润滑作用,使消费者无法正常使用;而钠皂稠化的脂吸收水气的能力强,但会因吸潮太多而软化,造成流失,从而丧失润滑性能,只能在高熔点高稠度环境使用,使用空间狭窄;烃基脂具有防护性能好,不溶于水的特点,但使用温度较低。防潮润滑脂是一种防护性能好,也具有一定使用温度的润滑脂。它不但适用于高温、重负荷、耐酸碱、而且有水包括海水存在或潮湿环境下使用的场所,还适用于精密仪器的防护。由于该润滑脂具有一般润滑脂的共性,也具有一定的特殊性,它就是针对某一润滑部位的特点研制而成的。

润滑脂研制标准的确立

润滑脂在研制和生产过程中必须遵循一定的规律,否则将无章可循。因此必须按照一定的方式进行标准制定。为此确立防潮润滑脂的检测项目详见表1

1.3实验方法
润滑脂耐水性实验ll是在常温下蒸馏水中浸泡168h看水的清洁程度,脂的粘附性以及脂的形态如何变化等为依据进行判断;与其他润滑脂抗水性实验不一样,其他脂的试验方法是在38℃规定实验条件下润滑脂从轴承内被水淋洗出来的量经过干燥后称重量来作为判断依据,显示出此脂的特殊性。

工艺过程
1.1原料在润滑脂研制过程中,具有两种方案可以实施:
一种为一步法生产工艺,此方法工艺简单,过程易于控制,适合在压力釜中直接生产;但是在研制过程中,发现基础脂中含有白色颗粒状物质,通过不同途径解决后,效果仍然不明显,决定放弃此方案。
另一种为分步法生产工艺,此方法工艺较为繁琐,需要分步将所需原料逐渐加入在反应釜中进行生产,反应费时较长,但是基础脂比较细腻,质量稳定,性能良好。
通过实验室大量试验,确定为分步法生产工艺。

2 结果与讨论
2.1基础油对润滑脂性能的影响
基础油在润滑脂中占有较大比例,它的性质决定了润滑脂的一些特性,其基础油性质见表2。基础油的色度决定了润滑脂的外观,基础油经过深度精制,胶质含量低,调制的基础脂颜色变浅,基本呈黄色,浅度精制的基础油,沥青质、胶质含量高油呈黑褐色,调制的润滑脂也呈深褐色,外观极为难看。
粘度的大小决定了润滑脂皂量的高低,牌号相同的润滑脂粘度大的基础油,皂量相对较低,粘附性相对较好,粘度小的基础油,皂量相对较高,粘附性相对较差等还有很多,不一而足。

2.2稠化剂的确定
稠化剂在润滑脂中具有重要的作用,其用量仅次于基础油,在润滑脂中的作用不容忽视,它的用量决定润滑脂的稠度,即软硬程度,可以不同程度地反映润滑脂的不同牌号;它的种类决定润滑脂的属性即润滑脂的使用温度。因此稠化剂种类和用量的确定是根据润滑脂的使用场所和润滑脂的标准进行研制,在实验室对润滑脂的稠化剂进行筛选。用硬脂酸和12-羟基硬脂酸作为稠化剂分别在实验室进行调样。结果是l2一羟基硬脂酸在基础油中与碱性物质(熔化)在皂化初期有少量小块皂产生,但是反应2h,加入水后釜内溶液没有增稠,而产生大量泡沫,继续反应0.5h,釜内情况亦然没有变化,采取补加硬脂酸的方法,使釜内溶液泡沫逐渐消失,具有增稠现象。因此可以得出结论:12一羟基硬脂酸不适合作为防潮润滑脂的稠化剂。只有选择硬脂酸作为防潮润滑脂的稠化剂,其用量为12%~14%。

加水条件的确定
水不是润滑脂的组成部分,但在润滑脂成脂过程中不可或缺。水的加入可以发生水解反应使皂化过程如期完成,也可以稀释酸性物质促使充分发生反应,缩短反应时问,具有节能降耗的作用。该项目的研制过程不像锂基润滑脂那样直接将水与油和稠化剂(计算量)一起加入,是在有水存在的情况下进行皂化成脂再脱水脱气完成润滑脂的生产;而此项目是先皂化后水解脱气脱水完成润滑脂的生产过程,因此不同润滑脂其加水条件不一样,在实验室该项目经过反复试验,皂化1.5~2.0h后加水最为适宜,其加入温度为110cIC左右。温度太高,加水时过于激冷影响皂化过程,同时会造成溢釜;温度太低,加水时未皂化完的稠化剂发生水解而产生白色颗粒,影响润滑脂的质量。用量为0.1%~0.13%。

2.4基础脂
在实验室经过反复试验,用MVI600为原料在实验室调制的润滑脂小样外观细腻、透明、颜色较浅;而用轻脱油为原料在实验室调制的润滑脂小样外观细腻、但颜色偏黑比较深,润滑脂较软,锥人度偏大,滴点相对较低。基础脂的小样结果见表3。


根据表3可以看出:样1、样2、样3滴点相当,样1、样3锥入度一致;样2是未压研时的状况。样6、样7滴点相当,锥人度有差异,酸碱比例不一样;外观颜色深。样5与样7酸碱比例相同,样5滴点高,颜色浅;样7颜色深,滴点低,而锥入度相差12个单位,主要是样7基础油全是轻脱油;样5是MVI600。润滑脂的外观随轻脱油加入量的增加而逐渐变深,滴点随其加入量的增加而降低。这是由于轻脱油属于浅度精制,只脱蜡没有经过糠醛精制和白土精制的结果,在皂化的基础油中含有非理想润滑油组分,而这部分组成不参与润滑脂的生产过程,因此造成润滑脂的颜色深,滴点低。样4是酸严重过量而碱性组分不足,皂化过程不充分引起。根据表3可以确定润滑脂的小样配方为样5。

2.5添加剂及配方的筛选
添加剂在润滑脂中用量比较小,但起着非常重要的作用。可以改善润滑脂的使用性能,使其用途更为广泛。

2.5.1增粘剂的选择
由于该润滑脂具有粘附性要求,防止在润滑表面脱落。靠润滑脂本身的粘性满足不了粘附性要求,必须加入一定量的增粘剂来提高其性能。因此在实验室对两种增粘剂进行试验。考察结果是未加剂的润滑脂粘附性差、不同的增粘剂表现出不同的粘附性,但是随着加剂量的增加粘附性更好,这具有共性。具体情况见表4。

表4可以得出:T1和T2在0.5%时均能满足要求,但是T2效果优于Tl,所以选用作为该脂的增粘剂,用量为0.5%。

2.5.2防锈剂的复配
润滑脂本身具有一定的防锈功能,但还是不能满足防护性能要求,必须加入防锈剂方能满足要求。而防锈剂种类繁多,性能不一,所以在实验室进行试验才能确定哪一种比较适合。防锈剂对润滑脂的结构有不同程度的影响,因此对其剂量也要进行控制。不能加多,加多破坏脂的胶体结构;加少又不起作用。在实验室对T/701,T/746,T/705,T/706,T/202、司苯一80等防锈剂进行逐一考察结果见表5~6。

根据表5~6可以看出:T/706+司苯一8O复配才能使钢片铜片合格;其余防锈剂对钢片具有很好的防锈作用,但对铜片的防锈性能较差。因此选用复合剂,其用量为0.3%。

2.5.3抗氧剂的考察
由于润滑脂在使用过程中氧化可引起外观、内部结构及性能产生不同程度的改变。氧化后的脂由于酸性物质的增加会使其结构和防护性能变坏,腐蚀润滑表面、防护设施。加入抗氧剂,是为了提高润滑脂使用寿命,阻止润滑脂进一步的氧化。在实验室对两种抗氧剂及复合剂进行试验结果见表7。

根据表7可以看出:选用复合剂加入量为0.2%时就能满足要求。因此选用复合剂作为润滑脂的抗氧剂,用量为0.2%。
综合以上对添加剂的筛选、分析、进行试样,典型数据统计对比见表8,可以看出调制出的小样比较理想。

2.6试验结果
通过对以上配方的重复筛选,综合分析评定,确定了产品质量标准,见表9。

3 产品生产及使用情况

研制成的润滑脂具有良好的抗水性、防护性以及超强的粘附性。其质量指标满足润滑脂的使用要求。经客户使用后反馈,该润滑脂使用情况良好。现已进行批量生产。产品可应用于水力发电、船舶、海上作业、铁路、钢铁冶金、汽车制造等行业,应用前景广阔。





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