超細二硫化鉬抗氧化實驗研究

唐軍利，崔玉青，唐麗霞，席 莎，陳 強

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術中心，陜西西安710077）

0 引 言

二硫化鉬是優(yōu)良的固體潤滑劑，全球每年消費量在6 000 t左右，占全球鉬總消費量的1%左右，目前主要生產(chǎn)廠家為美國Climax公司，約為2 000 t／a，第二為中國企業(yè)，約為1 800 t／a，第三為日韓公司，大約800 t／a。國內(nèi)二硫化鉬的需求在 200～260 t／a，大部分用于石油化工的潤滑行業(yè)。

超細二硫化鉬（粒徑1μm及1μm以下），具有很強的附著力，與器件結合緊密，在摩擦部位不易脫落，摩擦系數(shù)小，粒度更小的甚至可用作超滑材料。但是隨著粒度減小，顆粒比表面積增大，與氧氣接觸多，易被氧化，一般要求二硫化鉬的氧含量（以MoO3計）為0.2%～0.3%，酸值不大于3%，油分不大于0.5%。目前國內(nèi)供應的超細二硫化鉬的氧含量為0.5%～1.0%，因此開展二硫化鉬抗氧化處理研究很有必要。

本文采用油封方法[1-3]對超細二硫化鉬進行抗氧化處理，實驗研究了抗氧劑的種類、用量、配比對二硫化鉬氧含量、酸值、油分等的影響，取得較為理想效果。

1 試驗部分

1.1 試驗方法

配制抗氧劑油，將液體混合有機油（T5057、T5060）溶解無水乙醇中，按比例混合：T5057、T5060與無水乙醇的質(zhì)量比為1∶（400～1 200），形成透明油封液，將油封液加入二硫化鉬，攪拌均勻，過濾后將二硫化鉬真空干燥。

在空氣中暴露一定時間，檢測粉體氧含量、酸值、油分等。

1.2 儀器與試劑

真空干燥箱、日本日立S-570型掃描電子顯微鏡、超音速氣流粉碎機[4]。

2 結果與討論

2.1 抗氧劑的種類型號

選取不同的抗氧劑有機油T5057、T5060，按照上述試驗方法，同比例配制油封液，然后對二硫化鉬超細粉油封，二硫化鉬在空氣中暴露一定時間，檢測粉體氧含量、酸值、油分等，結果見表1，油封前SEM照片見圖1，油封后SEM照片見圖2。

表1 不同的抗氧劑有機油T5057、T5060油封試驗

圖1 油封前超細二硫化鉬掃描電鏡照片（左T5057、右T5060）

圖2 油封后超細二硫化鉬掃描電鏡照片（左T5057、右T5060）

由表1、圖1、圖2可以看出：（1）超細二硫化鉬未經(jīng)處理，直接暴露空氣3個月后，氧含量（以MoO3計）、酸值、油分各項指標均超出潤滑劑使用要求（見前言部分），而經(jīng)過油封處理后的超細二硫化鉬暴露空氣3個月后，氧含量、酸值、油分各項指標均下降，未超出潤滑劑使用要求。（2）由圖1、圖2可以看出，抗氧劑油封液在二硫化鉬顆粒表面形成非常薄的油膜覆蓋，對顆粒形貌無影響。（3）由表1還可以看出，T5060抗氧化效果較T5057好。

2.2 抗氧劑用量濃度

選取抗氧劑有機油T5060，按照上述試驗方法，不同濃度比例（抗氧劑∶乙醇 ＝1∶400、1∶1 200））配制油封液，然后對二硫化鉬超細粉油封，二硫化鉬在空氣中暴露一定時間，檢測粉體氧含量、酸值、油分等，油封前后檢測結果見表2、表3。

表2 抗氧劑∶乙醇＝1∶400對二硫化鉬油封結果

表3 抗氧劑∶乙醇＝1∶1 200對二硫化鉬油封結果

由表2、表3可以看出：（1）二硫化鉬經(jīng)過不同濃度配比形成的油封液，油封后的超細二硫化鉬暴露空氣1～2個月后，氧含量（以MoO3計）、酸值、油分各項指標均下降，未超出潤滑劑使用要求。（2）由表1還可以看出，抗氧劑∶乙醇＝1∶400和1∶1 200油封后效果相當，氧含量（以MoO3計）、酸值、油分等指標均未超出潤滑劑使用要求，前者稍好，說明T5060抗氧劑有機油與乙醇可以配制的油封液適用性較好，在1∶400～1 200比例范圍內(nèi)都可以起到防止二硫化鉬氧化的作用。

2.3 討 論

2.3.1 不同抗氧劑對二硫化鉬氧含量的影響

一般情況下，二硫化鉬性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水、稀酸和濃硫酸以及有機溶劑中。但作為固體潤滑劑，對其粒度提出較高要求，粒度越小越容易附著在摩擦部件，潤滑效果越好，然而隨著粒度減小，顆粒比表面積增大，與氧氣接觸多，易被氧化，緩慢發(fā)生如下反應：

其中，MoO3是增摩劑，二硫化鉬中混有氧化鉬會降低潤滑性能，據(jù)齊尚奎、薛群基等人的研究，二硫化鉬摩擦失效是Mo4+氧化為Mo6+的結果已被廣泛證實[5]，因此需對二硫化鉬采取抗氧化處理。T5057、T5060是良好的油性抗氧化劑，淺色液體，可溶于乙醇、甲醇，形成透明油封液，將二硫化鉬放置油封液混合均勻，烘干，使甲醇、乙醇揮發(fā)后，在二硫化鉬顆粒表面形成一層油性薄膜，阻止與空氣的接觸。T5057為酚類化合物，T5060為胺類化合物，由2.1的結果可以看出，T5060抗氧化效果較T5057好，說明胺類化合物T5060更適應于二硫化鉬處理，表面形成的油膜更利于抗氧化作用。

2.3.2 抗氧劑濃度對二硫化鉬氧含量的影響

作為抗氧劑，T5060可溶解于甲醇、乙醇，這一點非常有利于在二硫化鉬表面形成油膜：要在二硫化鉬表面涂抹保護層，并非添加越多越好，二硫化鉬成品對油分作出規(guī)定，油分不大于0.5%，而其本身油分在0.2%～0.3%（二硫化鉬由鉬精礦經(jīng)有機藥劑浮選而來），因此要在其表面添加油性保護物質(zhì)，含量限制在0.5%-（0.2% ～0.3%）＝0.2% ～0.3%之間很小的量，不能超過這個范圍，而要將如此少量的粘稠油性物質(zhì)添加在二硫化鉬表面非常不易，所以可將T5060先溶解于甲醇、乙醇中，烘干，使甲醇、乙醇揮發(fā)后，在二硫化鉬顆粒表面形成一層油性薄膜，使問題得以解決。由2.2的結果可以看出，T5060可以很大限度溶解于乙醇中，配制的油封液適用性較好，在T5060∶乙醇＝1∶400～1 200濃度范圍內(nèi)都可以起到抗氧化的作用。

3 結 論

采用油封方法對超細二硫化鉬進行抗氧化處理，實驗研究了抗氧劑的種類、用量、配比對二硫化鉬氧含量、酸值、油分等的影響，取得較為理想效果：

（1）將抗氧劑溶解無水乙醇中，形成透明油封液，將油封液加入二硫化鉬，在二硫化鉬表面形成油性薄膜，起到很好的抗氧化保護作用；

（2）抗氧劑T5060效果較T5057好，可以很大限度溶解于乙醇中，配制的油封液適用性較好，在T5060∶乙醇＝1∶400～1 200濃度范圍內(nèi)都可以起到抗氧化的作用。