飛機(jī)防護(hù)潤滑脂的研制

方春梅，李茂森，劉顯秋，段慶華

（中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京100083）

飛機(jī)無論在機(jī)場停放還是在飛行過程中，都要經(jīng)受潮濕、雨淋、風(fēng)吹、曝曬和高低溫環(huán)境的考驗(yàn)。飛機(jī)防護(hù)潤滑脂主要用于飛機(jī)操縱系統(tǒng)的鋼索、活塞桿表面、機(jī)身結(jié)合處、各安裝點(diǎn)以及沒有保護(hù)層的金屬表面以防止腐蝕。

由于目前沒有專門用于防護(hù)飛機(jī)等航空器的潤滑脂產(chǎn)品，因此在實(shí)際應(yīng)用中，我國常用3號(hào)艦用潤滑脂［1］作為飛機(jī)等航空器的防護(hù)潤滑脂。現(xiàn)有技術(shù)中，3號(hào)艦用潤滑脂采用脂肪酸鋁皂稠化高黏度渣油并添加大量瀝青制成，具有良好的抗水性和黏附性，主要用于船舶推進(jìn)器主軸和與海水接觸的金屬表面的防護(hù)。3號(hào)艦用潤滑脂的黏附性和防水性雖然好，但低溫性能差，10℃相似黏度為1 900Pa·s，并且其防腐蝕性為2級(jí)。由于飛機(jī)等航空器經(jīng)常處于高空環(huán)境下，用于防護(hù)飛機(jī)等航空器的潤滑脂除了需要具有好的抗水性和黏附性外，還應(yīng)具有十分優(yōu)良的低溫性能。3號(hào)艦用潤滑脂不能完全滿足飛機(jī)等航空器在各種外場環(huán)境下的防護(hù)要求，因此有必要研制一種綜合性能優(yōu)良的飛機(jī)防護(hù)潤滑脂。本課題以聚α烯烴油（PAO）為基礎(chǔ)油，選用硬脂酸鋁為稠化劑，采用適當(dāng)?shù)臒捴乒に囍瞥苫A(chǔ)脂，在一定條件下加入合適的增黏劑，研制一種飛機(jī)防護(hù)潤滑脂，以滿足飛機(jī)等航空器在外場環(huán)境下的防護(hù)要求。

1 飛機(jī)防護(hù)潤滑脂的制備

1.1 基礎(chǔ)油的確定

基礎(chǔ)油在潤滑脂中占有較大比例，其性質(zhì)決定了潤滑脂的特性?；A(chǔ)油黏度的大小決定了潤滑脂皂量的高低，對(duì)于牌號(hào)相同的潤滑脂，基礎(chǔ)油黏度越大，皂量越高，黏附性越好。由于飛機(jī)防護(hù)潤滑脂的使用場合多為戶外高空環(huán)境，為了更好地起到潤滑和密封作用，應(yīng)選用黏度較大的基礎(chǔ)油，并且應(yīng)具有好的高、低溫性能，因此選用PAO為基礎(chǔ)油。PAO的主要理化性質(zhì)見表1。

表1 基礎(chǔ)油PAO的主要理化性質(zhì)

1.2 稠化劑的篩選

稠化劑在潤滑脂中具有重要的作用，其用量僅次于基礎(chǔ)油，在潤滑脂中的作用不容忽視。稠化劑種類和用量是根據(jù)潤滑脂的使用場所和潤滑脂的標(biāo)準(zhǔn)確定的，不同稠化劑對(duì)潤滑脂性能的影響也不同。

飛機(jī)防護(hù)潤滑脂對(duì)黏附性能和抗水性能的要求很高，因此選用鋁基潤滑脂［2］作為基礎(chǔ)脂。鋁基潤滑脂的特點(diǎn)如下：①具有高度的耐水性，本身不含水也不溶于水，可以用于與水接觸的部位；②具有良好的觸變性，易黏附于金屬表面；③鋁皂對(duì)基礎(chǔ)油氧化的催化作用小，故該類型脂的氧化安定性較好?？紤]以上因素，選用硬脂酸鋁作為稠化劑。

1.3 制脂工藝考察

在基礎(chǔ)油PAO與稠化劑硬脂酸鋁配料比相同的情況下，考察制脂過程中最高煉制溫度［3］、冷油占基礎(chǔ)油的比例以及冷卻方式對(duì)潤滑脂滴點(diǎn)的影響，結(jié)果見表2。從表2可以看出，當(dāng)采用不加入冷油、靜放冷卻的方式時(shí)，將制脂過程中的最高煉制溫度從110℃升高至185℃，潤滑脂的1/4錐入度值（0.1mm）均在51左右，無明顯變化，即潤滑脂的稠度不受影響，然而潤滑脂的滴點(diǎn)明顯增加，從115℃升高至170℃，潤滑脂的膠體安定性明顯增強(qiáng)，說明提高最高煉制溫度有利于提高潤滑脂的滴點(diǎn)。

表2 制脂工藝對(duì)潤滑脂滴點(diǎn)的影響

當(dāng)制脂過程中最高煉制溫度為185℃、采用靜放冷卻的方式時(shí)，加入冷油前后潤滑脂的1/4錐入度值（0.1mm）均為51，說明加入冷油不影響潤滑脂的稠度；但加入冷油且冷油與底油質(zhì)量比為1∶2時(shí)，潤滑脂的滴點(diǎn)明顯提高，從170℃升高至180℃，并且基礎(chǔ)油分兩次加入，符合常規(guī)制脂工藝，使之易于工業(yè)化。

當(dāng)制脂過程中最高煉制溫度為185℃、冷油與底油質(zhì)量比為1∶2時(shí)，采用靜放和攪拌兩種不同的冷卻方式得到的潤滑脂的稠度不同，1/4錐入度值（0.1mm）分別為51和68，但滴點(diǎn)無明顯差異。這是因?yàn)閿嚢枥鋮s破壞了潤滑脂膠體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，使?jié)櫥黠@變軟，故應(yīng)采用靜放冷卻的方式。

綜上所述，飛機(jī)防護(hù)潤滑脂的最佳制備條件為：最高煉制溫度為185℃；基礎(chǔ)油分兩次加入，冷油與底油質(zhì)量比為1∶2；采用靜放冷卻的方式。

1.4 增黏劑的選擇

飛機(jī)防護(hù)潤滑脂對(duì)黏附性的要求很高，為了防止?jié)櫥跐櫥砻婷撀洌瑑H僅靠潤滑脂本身的黏性滿足不了對(duì)黏附性的要求，必須加入一定量的增黏劑來提高其黏附性能［4－6］。選用兩種增黏劑N1和N2，分別考察潤滑脂的抗水噴霧性和低溫性能。

在基礎(chǔ)油PAO和稠化劑硬脂酸鋁配料比相同、最高煉制溫度為185℃、冷油與底油質(zhì)量比為1∶2、靜放冷卻方式的制脂工藝條件下，考察不同增黏劑及其用量對(duì)飛機(jī)防護(hù)潤滑脂的抗水噴霧性和低溫性能的影響，結(jié)果見表3。從表3可以看出：增黏劑N1的加入使?jié)櫥矶让黠@變小，滴點(diǎn)略微增加，抗水噴霧性能明顯改善，當(dāng)增黏劑N1的加入量為50%時(shí)，抗水噴霧性達(dá)到1.76%；增黏劑N2的加入對(duì)潤滑脂的稠度無明顯影響，滴點(diǎn)明顯增加，當(dāng)增黏劑N2的加入量為30%時(shí)，抗水噴霧性達(dá)到1.01%，而且低溫性能好，0℃相似黏度為490Pa·s，且單獨(dú)使用增黏劑N2時(shí)潤滑脂為白色，便于使用；當(dāng)增黏劑N1和N2混合使用時(shí)，潤滑脂相似黏度大幅增加，抗水噴霧性亦不如兩種增黏劑單獨(dú)使用時(shí)效果好。綜合上述結(jié)果，選用N2為增黏劑。

表3 增黏劑N1和N2對(duì)潤滑脂的抗水噴霧性和低溫性能的影響

2 飛機(jī)防護(hù)潤滑脂綜合性能評(píng)價(jià)

在基礎(chǔ)油PAO、稠化劑硬脂酸鋁及增黏劑配料比相同、最高煉制溫度為185℃、冷油與底油質(zhì)量比為1∶2、靜放冷卻方式的制脂工藝條件下，制備了兩批飛機(jī)防護(hù)潤滑脂放大樣品，即樣品11和樣品12，對(duì)其進(jìn)行綜合性能評(píng)價(jià)，并與3號(hào)艦用潤滑脂進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表4。從表4可以看出，兩批放大樣品的理化性質(zhì)基本一致，說明該制脂工藝穩(wěn)定，重復(fù)性好，易于工業(yè)化；放大樣品的抗水噴霧性與3號(hào)艦用潤滑脂相當(dāng)，而防腐蝕性能和低溫性能明顯優(yōu)于3號(hào)艦用潤滑脂，質(zhì)量指標(biāo)完全符合國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 2095—1994的要求，可以滿足飛機(jī)在各種外場環(huán)境下的防護(hù)要求。

表4 飛機(jī)防護(hù)潤滑脂放大樣品性能

3 結(jié) 論

以聚α烯烴油為基礎(chǔ)油、硬脂酸鋁為稠化劑，并加入一定量的增黏劑，在最高煉制溫度為185℃、冷油與底油質(zhì)量比為1∶2、靜放冷卻方式的工藝條件下制備出飛機(jī)防護(hù)潤滑脂，該產(chǎn)品的抗水性和黏附性與3號(hào)艦用潤滑脂相當(dāng)，其低溫性能明顯優(yōu)于3號(hào)艦用潤滑脂，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到了國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 2095—1994的要求，能夠滿足飛機(jī)在各種外場環(huán)境下的防護(hù)要求。

［1］曹艷麗.艦用潤滑脂的研制及應(yīng)用［J］.天然氣與石油，2010，28（6）：42－45

［2］顏志光.潤滑脂材料與潤滑技術(shù)［M］.北京：中國石化出版社，2000：193－211

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［4］郭永剛.防潮潤滑脂的研制［J］.天然氣與石油，2010，28（1）：20－23

［5］張良志.石油瀝青對(duì)鋁基潤滑脂黏附性的作用［J］.合成潤滑材料，1989，6（1）：5－10

［6］楊建軍.乙丙共聚物在潤滑脂生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.潤滑與密封，2006，175（3）：192－193