潤(rùn)滑油添加劑按作用可分為清凈分散劑、油性劑和摩擦改進(jìn)劑、抗氧劑和金屬減活劑、黏度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、抗泡沫劑、降凝劑等分組,其中涉及表面活性劑的有清凈分散劑、油性劑、防銹劑、抗乳化劑、抗泡沫劑等.
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代設(shè)備所要求的高速度、高性能、高自動(dòng)化、高效率和長(zhǎng)壽命,在潤(rùn)滑方面單純用礦物油潤(rùn)滑材料已難以滿足。在潤(rùn)滑材料中加入少量其他物質(zhì)就能改善其性能,賦予它新的特性。這些物質(zhì)叫做潤(rùn)滑油的添加劑。
在油品中增加不同添加劑是改善油質(zhì)的經(jīng)濟(jì)有效的手段。一般地說,潤(rùn)滑油的品種多少,質(zhì)量好壞往往取決于添加劑的品種和質(zhì)量,因而發(fā)展添加劑的生產(chǎn)和使用,已成為合理有效利用資源,提高設(shè)備性能和節(jié)約能源的一個(gè)重要途徑。
清凈分散劑
清凈分散劑包括清凈劑和分散劑兩類。主要用于內(nèi)燃機(jī)油(汽機(jī)油、柴機(jī)油、鐵路內(nèi)燃機(jī)車用油、二沖程汽機(jī)油和船用發(fā)動(dòng)機(jī)油)。其主要作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部保持清潔,使生成的不溶性物質(zhì)呈膠體懸浮狀態(tài),不致于進(jìn)一步形成積碳、漆膜或油泥。具體說來,其作用可分為增溶、酸中和、洗滌和分散等四方面。
增溶作用:
清凈分散劑都是一些表面活性劑,它能將本來在油中不能溶解的固體或液體物質(zhì)增溶于由5-20個(gè)表面活性劑分子集合而成的膠束中心,在使用過程中,它將含有羥基、羰基、羧基的含氧化合物、含有硝基化合物、水分等,增溶到膠束中,形成膠體,防止進(jìn)一步氧化與縮合,減少在發(fā)動(dòng)機(jī)部件上有害沉積物的形成與聚集。
酸中和作用:
清凈分散劑一般都有一定的堿性,有的甚至是高堿性,它可以中和潤(rùn)滑油氧化生成的有機(jī)酸和無機(jī)酸,阻止其進(jìn)一步縮合,因而使漆膜減少,同時(shí)還可以防止這些酸性物質(zhì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的腐蝕。
洗滌作用:
能將已經(jīng)吸附在部件表面上的漆膜和積碳洗滌下來,分散在油中,使發(fā)動(dòng)機(jī)和金屬表面保持清潔。
清凈分散劑的結(jié)構(gòu),基本上是由親油、極性和親水三個(gè)基團(tuán)組成,由于結(jié)構(gòu)的不同,導(dǎo)致清凈分散劑的性能有所不同,一般來說,有灰添加劑的清凈性較好,無灰添加劑的分散性突出。
清凈分散劑的典型代表有磺酸鹽、烷基酚鹽、水楊酸鹽、丁二酰亞胺、丁二酸酯和聚合物。前三種也稱有灰清凈分散劑,后三種稱無灰清凈分散劑。
分散作用:
能吸附已經(jīng)生成的積碳和漆膜等固體小顆粒,使之成為一種膠體溶液狀態(tài)分散在油中,阻止這些物質(zhì)進(jìn)一步凝聚成大顆粒而黏附在機(jī)件上,或沉積為油泥。
油性劑
凡是能使?jié)櫥驮黾佑湍?qiáng)度,減小摩擦系數(shù),提高抗磨損能力,降低運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦和磨損的添加劑都叫油性劑。
油性劑是一種表面活性劑,分子的一端帶有極性基團(tuán),另一端為油溶性的烴基基團(tuán)。含有這種極性基團(tuán)的物質(zhì)對(duì)金屬表面具有很強(qiáng)的親和力,它能牢固地定向吸附在金屬表面上,在金屬之間形成一種類似于緩沖墊的保護(hù)膜,防止金屬表面的直接接觸,減小摩擦和磨損。
油性劑具有很高的界面活性,它們?cè)诮饘俦砻娈a(chǎn)生物理吸附或化學(xué)吸附。物理吸附是可逆的,在溫度較低、負(fù)荷較小的情況下,物理吸附起作用;在高溫高負(fù)荷下吸附劑會(huì)脫附而失去作用。脂肪酸型的油性劑除了物理吸附外,還有化學(xué)吸附,在較低的溫度下與金屬表面生成金屬皂,提高抗磨性。
常用的油性劑為高級(jí)脂肪酸(如硬脂酸、軟脂酸、油酸、月桂酸、棕櫚酸、蓖麻油酸等),脂肪酸的酯(如硬脂酸乙酯、油酸丁酯等),脂肪酸胺或酰胺化合物(如硬脂酸胺、N,N-二(聚乙二醇)十八胺、硬脂酰胺等),硫化鯨魚油、硫化綿籽油,二聚酸、苯三唑脂肪胺鹽及酸性磷酸酯類等。油性劑主要用于工業(yè)潤(rùn)滑油、液壓油、導(dǎo)軌油、齒輪油等。
防銹劑
防銹劑的作用是在金屬表面形成牢固的吸附膜,以抑制氧及水特別是水對(duì)金屬表面的接觸,使金屬不致銹蝕。作為石油添加劑的防銹劑,必須對(duì)金屬有充分的吸附性和對(duì)油的溶解性,因此防銹劑均由很強(qiáng)的極性基和適當(dāng)?shù)挠H油基組成。目前使用較廣、效果較好的有以下幾類:磺酸鹽(磺酸鈣、磺酸鈉和磺酸鋇)、羧酸及其鹽類(十二烯基丁二酸、環(huán)烷酸鋅、N-油酰肌氨酸十八胺鹽)、有機(jī)磷酸鹽類、咪唑啉鹽、酯型防銹劑(羊毛脂及羊毛脂皂、司苯-60或80、氧化石油脂)、雜環(huán)化合物(苯并三氮唑)、有機(jī)胺類等。
水溶性防銹劑主要有:亞硝酸鈉、重鉻酸鉀、磷酸三鈉、磷酸氫二銨、苯甲酸鈉、三乙醇胺等。防銹劑主要用于工業(yè)潤(rùn)滑油和金屬加工冷卻潤(rùn)滑液、金屬防護(hù)油等。
抗泡沫劑
潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油經(jīng)過精制后仍會(huì)殘存少量極性物質(zhì),且隨著潤(rùn)滑油使用各種各樣的添加劑來滿足各種機(jī)械設(shè)備的高性能要求,便會(huì)在循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)中,產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象,不但影響潤(rùn)滑油的泵送,也破壞了油膜強(qiáng)度和穩(wěn)定性,造成不應(yīng)有的磨損事故,或使機(jī)器無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),諸如斷油、氣阻、燒結(jié)等現(xiàn)象便會(huì)不斷發(fā)生。
抗泡劑的作用是抑制泡沫的產(chǎn)生,以免形成穩(wěn)定的泡沫,它能吸附在泡膜上,形成不安定的膜,從而達(dá)到破壞泡沫的目的。
最常用的抗泡劑是甲基硅油抗泡劑。它不溶于油,通過膠體磨等手段使之呈高度分散狀態(tài)而分布于油中。它的用量一般為1-100ppm。另外還有一種非硅抗泡劑,屬于聚丙烯酸酯型的高分子酯。它和硅油相比,能有效地改善油品的空氣釋放性。
抗乳化劑
油品在使用過程中會(huì)受到水的污染,如機(jī)械設(shè)備漏水、為了冷卻加工件而必須噴淋大量冷卻水等情況,均會(huì)在油中進(jìn)入一定水分,這就要求油品具有一定的分水性和不被水乳化成W/O(水/油)型乳化體。因?yàn)闈?rùn)滑油在乳化后或其抗乳化性差,會(huì)喪失流動(dòng)性(W/O型乳化體會(huì)使油的粘度成倍地增加)和損失潤(rùn)滑性,也會(huì)引起金屬腐蝕和磨損。工業(yè)齒輪油、汽輪機(jī)油、液壓油(如含鋅鹽的油品)均易受水的污染,所以這些油品對(duì)抗乳化性能有較高的要求。
造成潤(rùn)滑油分水性差或發(fā)生乳化的原因是多方面的。
1.高粘度油中會(huì)含有一些極性組分
2.在工業(yè)潤(rùn)滑油中加有各種添加劑,特別是清凈分散劑、防銹劑、極壓抗磨劑,這些添加劑大部分均屬表面活性劑,加入后要降低油品的抗乳化性
3.油品在使用中被氧化生成了羧酸等易乳化的化合物,使油抗乳化性變差
加深基礎(chǔ)油的精制深度,選擇適宜的各種添加劑固然是一種應(yīng)首先考慮的問題,但是加入抗乳化劑是提高潤(rùn)滑油抗乳化性的主要途徑。在油品中加入抗乳化劑后能改變油/水界面張力,以達(dá)到改善油品的抗乳化性的目的。因?yàn)榧尤肟谷閯┖罂梢韵稚⑾嘁旱谓Y(jié)合的障礙(即消除液滴外面的保護(hù)膜),使液滴容易結(jié)合在一起。另外,抗乳化劑能使乳化液發(fā)生轉(zhuǎn)相作用,是W/O型變成O/W型,達(dá)到分水的目的。較常用的抗乳化劑有聚氧丙烷型的衍生物等。
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