硅油和礦物油混合液分層速度的影響因素

張美瓊，何 軍，馬蕊燕，張 靜

（中石油克拉瑪依石化有限責任公司煉油化工研究院，新疆 克拉瑪依 834000）

礦物油的主要組成為各種烴類的混合物，礦物油中的白油為無色透明狀、相對分子量為300～400的烴類混合物［1～4］。硅油為無色無味的透明液體，是不同聚合度鏈狀結構的聚有機硅氧烷的混合物［5］。白油和硅油作為單獨的物料在工業(yè)上應用比較廣泛，但2者混合后的性質如何，文獻中較少提到［6～9］。

某設備儀器原先使用硅油，當油品更換為礦物油后，礦物油能否與儀器中殘留的硅油兼容，是應該探索的實際問題［10～13］。

此項研究進行了硅油和礦物油的混合試驗和2者混合液的分層試驗，考察了硅油和礦物油混合液分層速度的影響因素，目的在于對實際應用時提供指導性建議。

1 硅油和礦物油的混合試驗

將硅油A跟礦物油B按不同比例混合，其中硅油A的比例分別為0.5%、1%、5%。

混合過程為：先向燒杯中加入硅油A，然后再加入礦物油B。硅油A跟礦物油B都加入后，先不攪拌，可以看到燒杯底部有非均勻現(xiàn)象，并隨著硅油比例的增加，非均勻現(xiàn)象越來越明顯。

將各比例的硅油A+礦物油B混合液不加熱攪拌，出現(xiàn)渾濁，即使硅油A的比例低至0.5%時，混合液攪拌后外觀也很渾濁，將該渾濁的混合液在60～70℃下加熱攪拌0.5 h后，渾濁程度有改善，但仍然不透亮。

將加熱后的混合液冷卻至室溫時，外觀渾濁程度恢復得跟沒加熱時一致。

當硅油A為1%、5%分別跟礦物油B混合時，不加熱攪拌時、加熱攪拌0.5 h后及冷卻至室溫后的外觀現(xiàn)象跟硅油A（0.5%）+礦物油B混合液的現(xiàn)象相同。

從試驗結果可以看出：硅油和礦物油相互是不溶解的，即使升高溫度，也不能讓它們互溶。

2 硅油和礦物油混合液的分層試驗

硅油A和礦物油B的密度差別較大，依據(jù)SH/T 0604對2者進行分析，結果見表1。

表1 硅油A和礦物油B的密度

硅油A和礦物油B混合后渾濁，直接影響油品的使用，可以利用2者的密度差別較大這一特點讓混合液分層，將2者分開。

研究進行了硅油A和礦物油B混合液的分層試驗，從混合液中硅油比例、混合方式、混合液的總量、存放混合液的容器形狀、存放混合液的溫度等5個方面來考察單變量因素對分層速度的影響。

2.1 單變量因素為混合液中硅油比例

將硅油A和礦物油B按不同比例混兌，硅油A占總量的質量比分別為0.5%、1%、5%，3份混合液總量均為50 g，混合方式為60～70℃下以200 rpm的速度攪拌20 min，混合完成后3份混合液均存放于室溫下100 mL的燒杯中。

如前所述，剛混合完后，3份混合液均渾濁。存放過程中，每天觀察混合液的外觀，看其是否分層，存放240 h后，硅油5%的混合液整體變透亮，分成上下2層，下層占很小部分，而硅油1%、0.5%的混合液仍然渾濁，說明硅油占混合液的比例影響分層快慢，硅油比例越大，分層越快［14～16］。

2.2 單變量因素為混合方式

混合液總量均為400 g，硅油比例均為5%，單變量為混合方式不同，1份混合液在60～70℃下以200 rpm的速度攪拌20 min，另1份混合液以200次/min的速度劇烈搖晃20 min，2混合液混合均勻后均在室溫下存放于500 mL燒杯中，剛混合完的外觀均很渾濁。

持續(xù)觀察2份混合液外觀，混合液存放240 h后，混合方式為“攪拌”的混合液整體變透亮，分成上下2層，下層硅油占很小部分，混合方式為“搖晃”的混合液仍然渾濁。

混合液存放480 h后，混合方式為“搖晃”的混合液也變透亮，分成2層，下層硅油占很小部分。因此，在60～70℃下以200 rpm速度攪拌20 min的混合液比以200次/min的速度劇烈搖晃20 min的混合液更容易分層，原因是，跟攪拌相比，搖晃的液體分子相互串動得更劇烈，導致混合液靜置分層時更不容易分開［17,18］。

2.3 單變量因素為混合液總量

1份混合液總量為400 g，另1份混合液總量為50 g，2份混合液的硅油比例均為5%，混合方式均為在60～70℃下以200 rpm的速度攪拌20 min，2份混合液混合均勻后均在室溫下存放于相應大小的燒杯中，剛混合完后2份混合液外觀均很渾濁。

每天觀察2份混合液外觀，混合液存放240 h后，總量不同的2份混合液均整體變透亮，分成上下2層，下層占很小部分，因此，混合液總量對混合液的分層速度沒有影響。

2.4 單變量因素為存放混合液的容器形狀

2份混合液總量均為400 g，硅油比例均為5%，混合方式均為200次/min的速度劇烈搖晃20 min，混合均勻后1份混合液于室溫下存放于分液漏斗中，另1份混合液于室溫下存放于500 mL燒杯中，剛混合完的2份混合液外觀均很渾濁。

每天觀察2份混合液外觀，存放容器形狀不同的2份混合液均在存放480 h后整體變透亮，分成上下2層，下層占很小部分，說明存放容器形狀不同對分層速度沒有影響。

2.5 單變量因素為存放混合液的存放溫度

3份混合液總量均為50 g，硅油比例均為5%，混合方式均為在60～70℃下以200 rpm的速度攪拌20 min，3份混合液混合均勻后均存放于100 mL燒杯中。

第1份混合液一直室溫存放；第2份混合液一直50℃存放；第3份混合液先室溫放20 h、后50℃存放。3份混合液混合均勻后的外觀均很渾濁。

每天觀察混合液外觀，先室溫放20 h后50℃存放的混合液于50℃存放2 h后，即總共存放22 h后整體變透亮，分成上下2層，下層占很小部分，將該分層的混合液冷至室溫后，混合液變渾濁，由此說明混合液沒有真正分層，只是稍高的溫度增加了硅油在礦物油中的溶解性/分散性，降至室溫后，溶解性/分散性降低，所以又變渾濁。

金日華和華幼卿認為［4］，聚合物高分子的分子運動具有溫度依賴性，隨溫度升高，分子熱運動能量增加，分子鏈解纏，體積膨脹，活動空間加大；反之，則分子鏈收縮纏繞，運動減緩。當溫度升高時，硅油高分子鏈解纏舒展，活動空間變大，能使更多的小的礦物油分子進入，2者互溶性提高；反之，溫度降低時，硅油高分子鏈蜷縮重新纏結，白油分子被擠出，發(fā)生渾濁現(xiàn)象［5］。

先室溫放20 h后50℃存放的混合液于50℃存放240 h后的現(xiàn)象跟先室溫放20 h后50℃存放的混合液于50℃存放2 h后的現(xiàn)象相同，仍然沒有分層。

一直室溫存放的混合液和一直50℃存放的混合液存放240 h后的外觀為：一直室溫存放的混合液整體變透亮，分成上下2層，下層占很小部分，一直50℃存放的混合液仍然渾濁，說明室溫下存放的混合液比50℃存放的混合液分層更快。

3 結論

硅油和礦物油相互是不溶解的，即使升高溫度，也不能讓它們互溶。此研究進行了硅油A和礦物油B混合液的分層試驗，從混合液中硅油比例、混合方式、混合液的總量、存放混合液的容器形狀、存放混合液的溫度等5個方面來考察單變量因素對分層速度的影響并得出結論。

（1）硅油占混合液的比例影響分層快慢，硅油比例越大，分層越快。

（2）在60～70℃下，以200 rpm的速度攪拌20 min的混合液比以200次/min的速度劇烈搖晃20 min的混合液更容易分層。原因是：跟攪拌相比，搖晃的液體分子相互串動得更劇烈，導致混合液靜置分層時更不容易分開。

（3）硅油A和礦物油B混合液總量對混合液的分層速度沒有影響。

（4）存放混合液的容器形狀不同對分層速度沒有影響。

（5）一直室溫存放的混合液的分層速度比先室溫后50℃存放、一直50℃存放的混合液的分層速度快。

實際應用時，當硅油和礦物油不可避免地混合后出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象影響使用時，可以根據(jù)此研究結論選擇適當?shù)臈l件讓混合液更快地分層，然后再讓硅油和礦物油分離。