一種新型鋼絲繩潤滑表面脂的制備

張曉楠，武 躍,*，白長嶺

（1. 遼寧師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，遼寧 大連 116029；2. 遼陽石油化纖公司鞍山分公司，遼寧 鞍山，114000）

潤滑脂是將一種或多種稠化劑分散在液體潤滑油中形成固體或半流體的潤滑劑。為了使?jié)櫥哂心承┨匦?，通常還需要加入一些添加劑。由于具有高的承載能力、更好的阻尼減振能力、低蒸發(fā)性及粘附性好不易流失等優(yōu)點(diǎn)，潤滑脂越來越受到人們的重視[1]。潤滑脂生產(chǎn)及使用與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等密切相關(guān)，在軸承、齒輪、導(dǎo)軌等各種機(jī)械元件以及密封技術(shù)上得到廣泛運(yùn)用[1]。近幾十年來，潤滑脂技術(shù)，無論在基本組成、生產(chǎn)工藝、性能評價(jià)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)上都取得了很大的進(jìn)步。

本實(shí)驗(yàn)以鋼絲繩潤滑表面脂（以下簡稱為表面脂）為研究對象，通過調(diào)整制作配方，以提高表面脂的主要質(zhì)量指標(biāo)。鞍山某表面脂生產(chǎn)單位的產(chǎn)品各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)符合表面脂現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（SH/T 0387-2005），滴點(diǎn)不小于58℃，其他產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)均合格。但低溫性能指標(biāo)勉強(qiáng)合格，且改善低溫性能指標(biāo)影響滴點(diǎn)的提高，與用戶的實(shí)際需要存在差距[2]。所以我們可以在保持現(xiàn)有的良好性能基礎(chǔ)之上，著重改善表面脂的兩項(xiàng)主要性能指標(biāo)，即滴點(diǎn)和低溫性能兩項(xiàng)指標(biāo)，從而達(dá)到滿足或接近國內(nèi)外表面脂發(fā)展趨勢的要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 表面脂標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要性能指標(biāo)

隨著科技的發(fā)展，表面脂的質(zhì)量指標(biāo)有了大量的提高。為更加滿足實(shí)際需要，各企業(yè)在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)（SH/T 0387-2005）的前提下，分別制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3,4]。各標(biāo)準(zhǔn)具體對表面脂的滴點(diǎn)、低溫性能指標(biāo)要求見表1。

表1 不同表面脂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對滴點(diǎn)、低溫性能的指標(biāo)要求

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及化學(xué)藥劑

實(shí)驗(yàn)裝置：攪拌器；油浴鍋；燒杯；溫度計(jì)；滴點(diǎn)測試裝置。

藥劑：基礎(chǔ)油：650SN；稠化劑1（原稠化劑）；稠化劑2（新稠化劑）；增粘劑：聚乙烯；增摩劑。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 鋼絲繩潤滑表面脂的制備

直接在燒杯中稱取的基礎(chǔ)油20.0 g，并按一定配比加入稠化劑，然后將燒杯放入油浴鍋中，開始加熱。開啟攪拌裝置，升溫至70~80 ℃，待稠化劑成液態(tài)。加增摩劑和增粘劑，繼續(xù)攪拌（加添加劑可能會凝結(jié)成團(tuán)，加大攪拌），升溫到140 ℃，開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)2 h 后停止，即得表面脂。

1.3.2 測試性能及實(shí)驗(yàn)測試方法

表面脂的滴點(diǎn)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4929-85 規(guī)定的方法進(jìn)行測定。表面脂的低溫性能采用部頒標(biāo)準(zhǔn)“鋼絲繩表面脂（SH0387-2005）的附錄B 規(guī)定的測試方法進(jìn)行測定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

目前我國生產(chǎn)的表面脂主要采用基礎(chǔ)油與一定比例的稠化劑、增粘劑及增摩劑等配制而成。由于采用配方落后，制備的表面脂性能落后于國際市場的同類產(chǎn)品。特別是表面脂的滴點(diǎn)、低溫性能指標(biāo)低于國際標(biāo)準(zhǔn)，滿足不了市場實(shí)際使用要求。

在原有配方的基礎(chǔ)上，開發(fā)新型稠化劑，并逐步取代原有稠化劑，通過測定表面脂的滴點(diǎn)和低溫性能這兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，尋找最佳配比，以提高表面脂的性能指標(biāo)。

2.1 用稠化劑2 逐步替代稠化劑1 的性能比較

在原有配方的基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)油、增粘劑和增摩劑用量不變，調(diào)整稠化劑1 的比例，加入稠化劑2，并逐步用稠化劑2 替代稠化劑1，制備表面脂。性能測試結(jié)果見表2，實(shí)驗(yàn)中測定的滴點(diǎn)和低溫性能指標(biāo)是多次測試的均值。通過表2 我們可以看出，采用原有配方制備的表面脂的滴點(diǎn)較低。為了提高了滴點(diǎn)，低溫性能又很難合格，樣品4 是最佳結(jié)果。前6 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，不徹底改變配方，產(chǎn)品性能指標(biāo)很難提高。

通過降低稠化劑1 所占比例，逐步增加稠化劑2的比例，制備了一系列樣品，其結(jié)果有所改善，提高了滴點(diǎn)的同時(shí)，低溫性能也合格。

表2 稠化劑對表面脂的性能指標(biāo)的影響

2.2 增粘劑的量對性能指標(biāo)的影響

增粘劑具有較強(qiáng)的韌性和良好的耐磨性，可增強(qiáng)表面脂的防水性、提高滴點(diǎn)，具有較好的粘附性。

當(dāng)基礎(chǔ)油、稠化劑2 含量不變，分別為20 g 和4 g 時(shí)，逐漸提高增粘劑加入量，測定增粘劑的加入量對滴點(diǎn)和低溫性能的影響。結(jié)果見表3 和圖1。

表3 稠化劑含量為4g，增粘劑的加入量對滴點(diǎn)的影響

圖1 增粘劑的加入量對表面脂滴點(diǎn)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，增粘劑的加入，在一定范圍內(nèi)不影響表面脂滴點(diǎn)和低溫性能，甚至有所提高。但是當(dāng)增粘劑加入量提高到3 g 以后，樣品的滴點(diǎn)不再隨著增大，而且低溫性能也隨著變?yōu)椴缓细瘢栽稣硠┑淖罴鸭尤肓看_定為3 g。

2.3 增摩劑的量對性能指標(biāo)的影響

在表面脂中適當(dāng)加入增摩劑可提高表面脂的摩擦性能。

當(dāng)基礎(chǔ)油、稠化劑2、增粘劑含量不變，分別為20 g、4 g 和3 g 時(shí)，加入增摩劑，并逐漸提高增摩劑含量，測定增摩劑的加入量對制備的表面脂的滴點(diǎn)和低溫性能的影響。結(jié)果見表4 和圖2。

表4 增摩劑的加入量對滴點(diǎn)的影響

圖2 增摩劑的加入量對表面脂滴點(diǎn)的影響

通過表4 和圖2 我們可以看出，基礎(chǔ)油含量、增粘劑和稠化劑2 含量不變時(shí)，隨著增摩劑加入量的提高，樣品的滴點(diǎn)也有所提高。在增摩劑加入量到達(dá)4~8 g 的范圍內(nèi)，滴點(diǎn)的值達(dá)到最大。增摩劑加入量再增大，對滴點(diǎn)起到相反的作用，使滴點(diǎn)降低。綜合考慮，我們將增摩劑的加入量確定為4 g。

結(jié)合表3 數(shù)據(jù)綜合分析增摩劑的加入量，我們可以也看出，隨著稠化劑的改變，提高了表面脂的滴點(diǎn)和低溫性能，同時(shí)也降低了增摩劑的加入量，降低了表面脂的生產(chǎn)成本。

2.4 最佳配方條件下制備表面脂的滴點(diǎn)和低溫性能的考察

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的考察，考慮工廠實(shí)際情況，我們確定了兩種表面脂的最佳配方為：

（1）不加增摩劑的表面脂（表面脂）： 基礎(chǔ)油：稠化劑：增粘劑 = 7.4:1.2:1.4；

（2）加入增摩劑的表面脂（增摩表面脂）： 基礎(chǔ)油：稠化劑：增粘劑：增摩劑=6.5:1.3:1.0:1.3 按著上述兩個(gè)配方我們分別進(jìn)行了驗(yàn)證，其結(jié)果見表5。

表5 新配方制備表面脂的滴點(diǎn)和低溫性能的測定

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在最佳配方下制備的兩種表面脂的都具有較高的滴點(diǎn)，且低溫性能合格。

新配方下制作的表面脂的其他性能指標(biāo)委托相關(guān)單位檢測，均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求（SH/T 0387-2005）。

3 結(jié)論

綜合以上的考察結(jié)果，得出以下結(jié)論：

（1）在原有表面脂的配方基礎(chǔ)上開發(fā)了新型配方，其表面脂的滴點(diǎn)和低溫性能都好于原配方。就滴點(diǎn)和低溫性能兩項(xiàng)指標(biāo)接近于國內(nèi)外先進(jìn)水平；

（2）產(chǎn)品質(zhì)量的提高并沒有帶動(dòng)生產(chǎn)成本的提高（約105%~110%），有利于新產(chǎn)品的推廣；

（3）新配方的制作生產(chǎn)工藝沒有改變，相同于原有的生產(chǎn)工藝，不需設(shè)備和生產(chǎn)的再投資。

[1] 張海升. 潤滑表面脂性能的意義[J]. 合成潤滑材料, 2005, 32(2): 47-51.

[2] 劉方杰. 鋼絲繩潤滑表面脂的選用[J]. 金屬制品, 2004, 30(6): 39-40.

[3] 王愛玲. 鋼絲繩表面脂和麻芯脂的研制[J]. 潤滑基礎(chǔ)油, 2004, 19(6): 41-44.

[4] 姜飛, 區(qū)志軍, 韓曉昱. 新型鋼絲繩防護(hù)脂的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 金屬制品, 2009, 35(4): 55-57.