酸堿工況下的潤(rùn)滑劑選擇

張　濱

（順益體系（集團(tuán)），廣東　珠海　519020）

·潤(rùn)滑與密封·

酸堿工況下的潤(rùn)滑劑選擇

張濱

（順益體系（集團(tuán)），廣東珠海519020）

針對(duì)大多數(shù)的潤(rùn)滑產(chǎn)品無(wú)法耐受酸堿工況，造成油脂快速失效、軸承卡死、設(shè)備停機(jī)的問(wèn)題，對(duì)抗腐蝕能力較好的復(fù)合鋇基脂、聚脲脂、復(fù)合磺酸鈣基脂、硅脂和復(fù)合鋰基脂5款油脂進(jìn)行對(duì)比分析，為酸堿工況下選擇潤(rùn)滑產(chǎn)品提供依據(jù)。

潤(rùn)滑脂；抗酸堿能力；附著力

一、軸承失效情況

涉及食品的生產(chǎn)設(shè)備和包裝食品的容器都需要進(jìn)行定期清洗，為了能夠快速完成清洗，經(jīng)常需要使用酸堿溶液進(jìn)行沖淋和浸泡：清理管道中的水垢（主要成分為CaCO3的)會(huì)采用酸性溶液；清理食物殘?jiān)椭緯?huì)采用堿性溶液。而許多傳動(dòng)部件，如：齒輪、鏈條和軸承等，經(jīng)常暴露在這種環(huán)境中會(huì)受到腐蝕，甚至造成潤(rùn)滑劑失效流失，導(dǎo)致部件損壞，引發(fā)設(shè)備故障停機(jī)。

在紡織印染行業(yè)，布匹的染色所采用的工藝也和堿液分不開(kāi)，如：PTT纖維布染色定型工藝所用堿液配比中堿量率18%時(shí)，苛性鈉（NaOH純度98%）添加比例3～5g/L，使用的染色設(shè)備堿量機(jī)同樣存在軸承壽命短，油脂流失嚴(yán)重的問(wèn)題。

1.案例一 ：某食品廠洗瓶機(jī)軸承失效。

軸承工況：90℃左右運(yùn)行、低速、重載、受洗瓶堿液（NaOH溶液）和水蒸汽影響。

2.案例二 ：某紡織廠堿量機(jī)軸承失效。

軸承工況：80℃左右運(yùn)行、中高速、負(fù)荷較輕、有水汽和少量堿液。

以上兩個(gè)案例都具有典型性和廣泛性，但是在許多潤(rùn)滑劑的書(shū)籍描述中，對(duì)潤(rùn)滑劑的抗酸堿能力都是只言片語(yǔ)，較少出現(xiàn)系統(tǒng)性的研究報(bào)告，而從知名潤(rùn)滑劑公司的產(chǎn)品介紹中能寫出抗腐蝕能力較好的產(chǎn)品基本上集中在：復(fù)合鋇基脂、聚脲脂、復(fù)合磺酸鈣基脂、硅脂和氟脂，考慮氟脂的價(jià)格較高，而且也有國(guó)際公司對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，因此筆者僅將前4款產(chǎn)品加上復(fù)合鋰基脂進(jìn)行對(duì)比分析。

二、酸性測(cè)試

選取知名品牌西班牙老鷹特種潤(rùn)滑脂進(jìn)行對(duì)比測(cè)試（表1）。

在玻璃容器的側(cè)壁適量涂抹5款油脂，并加入酸性溶液浸沒(méi)5款油脂（選用的酸性溶液為市售清理下水管道產(chǎn)品——pH值=1的濃鹽酸）。經(jīng)過(guò)3天時(shí)間的浸泡，觀察5款油脂均無(wú)明顯變化，證明這5款油脂對(duì)強(qiáng)酸的抵抗力較強(qiáng)。

三、堿性測(cè)試

在玻璃容器的側(cè)壁如圖1所示適量涂抹5款油脂，并加入堿性溶液浸沒(méi)5款油脂（選用強(qiáng)堿性溶液為市售pH值=14的《安潤(rùn)康》重度油污清洗劑）。

經(jīng)觀察，復(fù)合鋰基是第一個(gè)失效的油脂，并完全溶解；硅脂雖然沒(méi)有分解，但是從玻璃壁上剝離并懸浮，外觀無(wú)明顯變化；第三個(gè)失去附著力懸浮的是聚脲，并出現(xiàn)變色，估計(jì)為染色劑滲入油脂中，還保持一定的潤(rùn)滑性。

在3款油脂失效后，由于液面漂浮太多油點(diǎn)影響觀察，因此將堿性清洗劑用試驗(yàn)濾紙過(guò)濾掉油污，并用PH試紙?jiān)俅螜z測(cè)，堿性無(wú)明顯改變（pH值=14）。觀察復(fù)合鋇基脂和復(fù)合磺酸鈣基脂，發(fā)現(xiàn)油脂外部出現(xiàn)發(fā)白情況，油脂仍保持一定的潤(rùn)滑性，且能較好的附著在玻璃壁上（圖2）。

表1

通過(guò)測(cè)試，初步判斷這兩款油脂都適合洗瓶機(jī)和堿量機(jī)的潤(rùn)滑要求，考慮復(fù)合鋇基的稠化劑含量要略高于復(fù)合磺酸鈣基脂，先推薦復(fù)合鋇基脂到設(shè)備中試用，實(shí)際試用效果與測(cè)試結(jié)果相符。

四、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

測(cè)試一：對(duì)某啤酒企業(yè)洗瓶機(jī)軸承進(jìn)行復(fù)合鋇基脂潤(rùn)滑脂試用測(cè)試。

測(cè)試選取該企業(yè)包裝二車間3#洗瓶機(jī)軸承，清洗干凈，加入西班牙老鷹牌復(fù)合鋇基脂，經(jīng)過(guò)20天試用測(cè)試，油脂狀態(tài)良好，未見(jiàn)乳化變稀流失，效果良好（原用通用鋰基脂，平均每2～3天油脂變稀流失，需加脂1次），壽命提升7倍以上。

定義表示第i顆故障衛(wèi)星引起的水平定位誤差，其中A=(HTH)-1HT，A1i、A2i分別為誤差矢量的前兩個(gè)分量。則有：

測(cè)試二：對(duì)某紡織企業(yè)堿量機(jī)軸承進(jìn)行復(fù)合鋇基脂潤(rùn)滑脂試用測(cè)試。

經(jīng)過(guò)2個(gè)月零20天的試用測(cè)試，油脂外觀及潤(rùn)滑性良好，軸承內(nèi)無(wú)積碳、油泥，完全滿足該設(shè)備的潤(rùn)滑要求。

通過(guò)以上測(cè)試，總結(jié)出油脂抗酸堿能力排序：復(fù)合鋇=復(fù)合磺酸鈣>聚脲>硅脂>復(fù)合鋰。

圖1　

圖2　

對(duì)于復(fù)合鋇與復(fù)合磺酸鈣這兩款油脂抗酸堿能力突出的原因，筆者認(rèn)為與以下兩點(diǎn)有關(guān)：一是鋇和鈣金屬同屬于堿土族金屬，他們的化合物均被用于防腐防銹添加劑（石油磺酸鋇和石油磺酸鈣）；二是復(fù)合鋇基的稠化能力較弱，因此稠化劑的比例較一般的鋰基脂要高，一般高出約20%，而鋇的化合物不溶于水和酸堿液（硫酸鋇BaSO4水中的溶解性僅為0.00024），而復(fù)合磺酸鈣其稠化劑分布呈鱗片狀，能阻止酸堿液進(jìn)一步侵蝕內(nèi)部的稠化劑膠體，如圖3所示。

圖3　

五、潤(rùn)滑性能測(cè)試

一款好的油脂一般還需要有極壓抗磨能力，恰巧這也是復(fù)合鋇基與復(fù)合磺酸鈣基的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)四球測(cè)試（室溫、1500r/min），對(duì)幾種潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑性能進(jìn)行對(duì)比（表2）

從表2可以看出復(fù)合鋇基脂擠壓抗磨性能較優(yōu)。另外復(fù)合磺酸鈣基脂中也包含中性鋇，對(duì)以鋇為主的復(fù)合磺酸鈣基脂與鈣為主的復(fù)合磺酸鈣基脂進(jìn)行電鏡掃描，發(fā)現(xiàn)二者都具有較好的抗磨能力。

六、結(jié)論

2.附著力從強(qiáng)到弱依次為：復(fù)合鋇=復(fù)合磺酸鈣>聚脲>硅脂（由于復(fù)合鋰基脂完全溶解于堿性清洗劑中，因此沒(méi)有考慮其附著力）。

表2

3.從潤(rùn)滑性能方面考慮，從強(qiáng)到弱的依次為：復(fù)合鋇>復(fù)合磺酸鈣>聚脲>復(fù)合鋰>硅脂

將復(fù)合鋇排到復(fù)合磺酸鈣之前，是由于在微動(dòng)摩擦狀態(tài)下，使用復(fù)合磺酸鈣油脂的金屬表面往往會(huì)呈現(xiàn)黑色狀態(tài)。

［1］周彬.PTT形態(tài)記憶織物的染整工藝[J].染整技術(shù)，2010.4.

［2］蔡家成.復(fù)合鋇稠化劑的研究[J].合成潤(rùn)滑材料，1989.4.

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