鋰基潤滑脂制備工藝的改進

朱國靖

南京科潤工業(yè)介質股份有限公司

鋰基潤滑脂是當前全世界制備量最大的潤滑脂品種，應用領域非常廣泛，應用于航空航天、汽車、鐵路機車、坦克、炮車、艦船、建筑機械、冶金設備、重型機械、各類機床、化工機械、紡織機械、造紙機械、食品機械、家用電器和辦公設備等工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、國防工業(yè)各部門的機械和設備。鋰基潤滑脂既可以滿足通用潤滑要求，又能滿足特殊潤滑要求，是當前潤滑脂產(chǎn)品中不可替代的品種[1]。

鋰基潤滑脂主要是以脂肪酸鋰皂作為稠化劑稠化礦物基礎油或合成基礎油，并加入添加劑，通過不同的制備工藝制成。目前鋰基潤滑脂的制備工藝主要分為常壓釜制備工藝、壓力釜制備工藝和接觸器制備工藝。其中，常壓釜制備工藝是最原始的潤滑脂制備方式，由于常壓釜制作費用低，并且利于觀察，因此被廣泛使用。但相對于壓力釜制備工藝來說，其制備周期長、能耗較高[2]。常用鋰基潤滑脂制備工藝的比較見表1。

本文在以常壓釜制備鋰基潤滑脂時，選擇添加1種C16～C22的脂肪酸，在皂化階段能夠起到膨化作用，提高脂肪酸與堿接觸的比表面積，并且鎖住水分，提高反應速率，從而簡化了制備工藝，縮短了制備時間，達到了降低能耗的目的。

圖1 鋰基潤滑脂制備工藝

試驗部分

試驗原料

基礎油

◇150BS：泰國國家石油公司；

◇500SN：泰國國家石油公司。

稠化劑

◇12-羥基硬脂酸：工業(yè)級；

◇三壓硬脂酸：工業(yè)級；

◇環(huán)烷酸：工業(yè)級；

◇C16～C22酸：工業(yè)級；

◇堿：單水氫氧化鋰，工業(yè)級。

鋰基潤滑脂的制備

鋰基潤滑脂的制備工藝見圖1。

鋰基潤滑脂常規(guī)制備工藝與改進制備工藝對比，見表2。

結果與討論

制備工藝過程對比

鋰基潤滑脂制備工藝改進前后的工藝歷程對比見圖2。

從圖2可以看出，制備工藝改進后，鋰基潤滑脂皂化反應時間縮短了，并且節(jié)省了升溫脫水的時間，降低了煉制溫度，達到了縮短制備時間、降低能耗的目的。

表2 改進前后鋰基潤滑脂制備工藝對比

圖2 改進前后制備工藝歷程對比

常規(guī)理化指標

鋰基潤滑脂制備工藝改進前后的常規(guī)理化指標分析結果見表3。

從表3可以看出，改進后的鋰基潤滑脂10萬次延長錐入度變化值，由原來的23變成36，說明機械安定性變差；其他性能差異不大，但是極壓抗磨性能明顯提高，說明C16～C22酸能夠提高鋰基潤滑脂的極壓抗磨性能?？偟膩碚f，改進后的鋰基潤滑脂可以達到GB/T 7324—2010《通用鋰基潤滑脂》標準的要求（3號）。

C16~C22酸添加比例對鋰基潤滑脂性能的影響

工作錐入度

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的工作錐入度見圖3。

由圖3可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，鋰基潤滑脂的工作錐入度有變大趨勢，說明C16～C22酸的添加對潤滑脂的稠度影響較大。

滴點

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的滴點見圖4。

由圖4可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，潤滑脂的滴點大體上是呈無規(guī)律的變化，整體在200～205 ℃，變化不大，說明C16～C22酸的添加對潤滑脂的滴點影響較小。

10萬次延長工作錐入度

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的10萬次工作錐入度見圖5。

由圖5可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，潤滑脂的10萬次延長工作錐入度有變大趨勢，說明C16～C22酸的添加對潤滑脂的機械安定性影響較大。

鋼網(wǎng)分油

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的鋼網(wǎng)分油見圖6。

由圖6可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，鋰基潤滑脂的鋼網(wǎng)分油數(shù)據(jù)有波動，但總體上呈上升趨勢。

極壓性能

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的極壓性能見圖7。

由圖7可以看出，鋰基潤滑脂的燒結負荷PD與最大無卡咬負荷PB在C16～C22酸的添加量為0.4～0.5%時會有一個明顯的增長，但繼續(xù)添加，PD與PB值并無變化。

表3 常規(guī)理化指標分析結果

圖3 所制備鋰基潤滑脂的工作錐入度

圖4 所制備鋰基潤滑脂的滴點

圖5 所制備鋰基潤滑脂的潤滑脂的10萬次工作錐入度

圖6 所制備鋰基潤滑脂的鋼網(wǎng)分油

抗磨性能

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的磨斑直徑見圖(8)。

由圖8可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，潤滑脂的磨斑直徑主要呈下降趨勢，后趨于平穩(wěn)，說明C16～C22酸的添加對潤滑脂的抗磨性能具有一定的改善作用。

圖7 所制備鋰基潤滑脂的極壓性能

圖8 所制備鋰基潤滑脂的磨斑直徑

結論

☆添加C16～C22酸改進制備工藝后，鋰基潤滑脂皂化反應時間縮短了，并且節(jié)省了升溫脫水的時間，降低了煉制溫度，能夠達到縮短制備時間、降低能耗的目的。

☆改進制備工藝制備的鋰基潤滑脂的機械安定性變差，但極壓抗磨性能是提高的，總體上可以達到GB/T 7324—2010《通用鋰基潤滑脂》標準的要求。

☆隨著C16～C22酸酸添加比例的增大，對鋰基潤滑脂的稠度、機械安定性和抗磨性能影響較大，添加比例控制在0.4%～0.6%（質量分數(shù)）較為適宜。