1998年6月润 滑 油第13卷第3期
国内润滑脂添加剂简介
王先会
(天津汉沽石油化学厂, 天津300480)
1 前言
随着我国润滑脂生产技术水平不断提高, 近年来润滑脂添加剂品种及质量发生了较大变化。在添加剂方面, 润滑脂与润滑油相比, 有许多共同之处, 润滑油常用的抗氧、防锈和极压抗磨添加剂, 多数能用于润滑脂。但是, 润滑脂由于具有特殊的胶体结构和性能要求, 对润滑油添加剂是有选择的, 同时也使用一些独特的添加剂。
2 润滑脂添加剂类型、品种及应用
润滑脂是一种多组分复合的混合物, 主要有基础油和稠化剂, 并加有多种改善润滑脂性能的添加剂。国内润滑脂配方中, 常用的各种类型添加剂如表1所示。
表1 润滑脂常用添加剂类型
分 类
极压抗磨剂
添加剂类型
硫化脂肪磷酸酯氯化烃类硼酸盐二硫化钼石墨
粉状氟碳化合物
抗氧剂防锈剂
芳基胺受阻酚磺酸盐环烷酸盐
羧酸及其衍生物三唑类化合物亚硝酸钠
二烷基二硫代磷酸盐二烷基二硫代氨基甲酸盐聚烯烃聚酯
黄色颜料绿色颜料红色颜料蓝色颜料有机酸环烷酸锂醇类胺类
通常情况下, 钙基脂中只需添加少量结构稳定剂和着色剂。锂基、复合铝基、聚脲等是新一代润滑脂, 性能要求复杂, 极压抗磨、抗氧、防锈、多效、粘附、着色等几大类添加剂均得到应用。
2. 1 极压抗磨剂
在润滑脂中, 极压抗磨剂的作用机理与润滑油有一定区别。受稠化剂皂纤维的吸附作用影响, 添加剂扩散性减弱, 使添加剂不能很容易、更充分地扩散到摩擦表面形成反应膜。因此, 达到同等T imken OK 值, 润滑脂中添加剂加入量较大。剂量提高又破坏润滑脂胶体安定性。
在极压润滑脂中, 以硫代棉子油或硫化烯烃棉子油与环烷酸铅复合形成的硫、铅型配方仍占重要地位。润滑脂用硫、磷型添加剂尽管有所发展, 但未达到成熟定型。硼酸盐是一种新型极压剂, 具有水溶性, 其T imken 通过负荷比硫、铅型和硫、磷型高, 但在接触水的环境下利用受到一定限制。
为了降低润滑脂摩擦系数, 提高润滑脂抵抗冲击负荷、振动负荷的能力, 在润滑脂中还使用一些具有层状结晶的固体减磨剂。目前, 用量最大的是石墨和二硫化钼。这两种添加剂为灰黑色粉末, 加入后影响脂外观。针对这一缺陷, 近期开发了浅颜色品种如氰尿酸三聚氰胺盐、沉淀碳酸钙等。2. 2 抗氧剂
润滑脂中金属皂含量约占10%, 由于受金属离子催化作用影响, 使润滑脂比一般润滑油更容易氧化变质。润滑脂氧化变质的特点是发生酸败, 生成低分子游离脂肪酸, 从而使产品防腐蚀性变差, 使用寿命缩短。抗氧化剂包括胺类和酸类, 以二苯胺为主, 也用N-苯基-A -萘胺和2, 6二叔丁基对甲酚, 添加量0. 3%～1. 0%。
胺类抗氧剂与酚类相比, 具有更高的耐热性, 可是, 国内工业品因精制深度不够, 而呈棕褐色, 遇光
; 多效剂粘附剂着色剂
结构稳定剂
第3期王先会. 国内润滑脂添加剂简介
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又产生变色反应, 对润滑脂外观会产生不良影响。
2. 3 防锈剂
润滑脂防锈剂有两种用途, 一是为增强润滑脂防锈性而加入防锈剂, 二是作为金属制品保管、封存、运输、维修用防锈脂的添加剂。常用品种有苯骈三氮唑、石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡、司苯-80、十二烯基丁二酸。
磺酸盐是用量最多的防锈剂, 又有石油磺酸盐与合成磺酸盐之分。两种磺酸盐可以是中性或碱性的, 碱式盐结构中碱式组分是由同种金属氢氧化物和碳酸盐组成的。
选择磺酸盐作润滑脂防锈剂时, 应注意以下几点:
(1) 通常情况下, 合成磺酸盐要比石油磺酸盐较易通过防锈评定试验。
(2) 润滑脂中其它添加剂是酸性的, 选用碱性磺酸盐具有协合效应。
(3) 剂量达7%以上时, 能使润滑脂稠度明显下降。
2. 4 多效剂
多效添加剂是分子中含有氮、硫、磷、铅、钼等几种功能用的化合物, 对润滑脂可产生抗氧、极压、抗磨、抗腐蚀等综合功能。采用多效剂可简化润滑脂添加剂品种, 还能克服因不同添加剂配伍性差而产生的有害影响。
多效剂有二烷基二硫代磷酸盐和二烷基二硫代氨基甲酸盐两类。
二烷基二硫代磷酸盐以锌盐为主, 也有镁、锑、镍等盐。这种添加剂在200℃开始分解, 不能用于复合锂、复合铝、聚脲等高温润滑脂中。国产添加剂品种有二(正丁基异辛基) 二硫代磷酸锌、双辛基碱性锌盐、二(异丙基异辛基) 二硫代磷酸锌。
二烷基二硫代氨基甲酸盐有钼盐、锌盐、锑盐、镉盐等, 这些添加剂耐热性好, 能用于高温润滑脂。锌盐主要作润滑脂抗氧剂, 也兼有极压抗磨作用, 锑盐、铅盐和钼盐主要作极压剂, 也有抗氧化能力。目前, 国产剂烷基链是正丁基, 油溶性不佳。2. 5 粘附剂
对于开式齿轮用脂、链条齿轮用脂、汽车底盘用
脂、弹簧和轨道用脂来说, 会长期受到惯性和振动的
影响, 润滑脂极易脱落而失去润滑作用。为防止润滑脂飞散、改善润滑脂对金属的附着力, 需要在润滑脂中加入一定量具有粘附性的添加剂。现在常用的有聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、石油沥青、天然橡胶、胶水等, 添加量1%～10%。2. 6 着色剂
有时为了美化外观, 区分或标明品种和用途, 一些润滑脂也加入少量着色剂, 使其具有独特的外观颜色, 如钙基脂基本是黄色的。润滑脂目前常用的着色剂有以下几种。
黄色颜料:汉沙黄、油溶黄、联苯胺黄。
绿色颜料:颜料绿、酞氰绿。红色颜料:油溶红。蓝色颜料:孔雀蓝、酞氰蓝。2. 7 结构稳定剂
结构稳定剂是润滑脂专用的添加剂, 品种较简单, 这里就不过多叙述了。
3 润滑脂添加剂发展
在各种基础润滑脂已基本定型的情况下, 提高和改善润滑脂性能主要依靠添加剂变化来实现。润滑脂添加剂的发展趋势, 预测表现在以下几方面:
(1) 润滑脂添加剂加入量会逐步提高
锂基润滑脂是一个递增趋势, 润滑脂添加剂消耗量必然会相应增加。机械设备不断进步, 润滑脂产品更新换代, 都需要通过添加剂提供抗氧、防锈、极压抗磨等性能。
(2) 复合剂亟待开发
润滑脂复合添加剂在我国还是一个空白, 与国外相比存在较大差距, 如美国范德比尔公司生产的8610、71、73等系列牌号的极压复合剂, A 2、SL 系列抗氧剂等, 已达到较高的质量水平。我国部分润滑脂生产厂已开始使用这些添加剂, 所以, 国产润滑脂复合剂亟待开发。
(3) 润滑脂添加剂生产专业化
国内添加剂生产开发主要是针对润滑油产品进行的, 尚无润滑脂添加剂专业生产厂。研制生产出润滑脂专用的抗氧、防锈、极压抗磨等新型添加剂, 是我们今后发展的方向。
1998年6月润 滑 油第13卷第3期
国内润滑脂添加剂简介
王先会
(天津汉沽石油化学厂, 天津300480)
1 前言
随着我国润滑脂生产技术水平不断提高, 近年来润滑脂添加剂品种及质量发生了较大变化。在添加剂方面, 润滑脂与润滑油相比, 有许多共同之处, 润滑油常用的抗氧、防锈和极压抗磨添加剂, 多数能用于润滑脂。但是, 润滑脂由于具有特殊的胶体结构和性能要求, 对润滑油添加剂是有选择的, 同时也使用一些独特的添加剂。
2 润滑脂添加剂类型、品种及应用
润滑脂是一种多组分复合的混合物, 主要有基础油和稠化剂, 并加有多种改善润滑脂性能的添加剂。国内润滑脂配方中, 常用的各种类型添加剂如表1所示。
表1 润滑脂常用添加剂类型
分 类
极压抗磨剂
添加剂类型
硫化脂肪磷酸酯氯化烃类硼酸盐二硫化钼石墨
粉状氟碳化合物
抗氧剂防锈剂
芳基胺受阻酚磺酸盐环烷酸盐
羧酸及其衍生物三唑类化合物亚硝酸钠
二烷基二硫代磷酸盐二烷基二硫代氨基甲酸盐聚烯烃聚酯
黄色颜料绿色颜料红色颜料蓝色颜料有机酸环烷酸锂醇类胺类
通常情况下, 钙基脂中只需添加少量结构稳定剂和着色剂。锂基、复合铝基、聚脲等是新一代润滑脂, 性能要求复杂, 极压抗磨、抗氧、防锈、多效、粘附、着色等几大类添加剂均得到应用。
2. 1 极压抗磨剂
在润滑脂中, 极压抗磨剂的作用机理与润滑油有一定区别。受稠化剂皂纤维的吸附作用影响, 添加剂扩散性减弱, 使添加剂不能很容易、更充分地扩散到摩擦表面形成反应膜。因此, 达到同等T imken OK 值, 润滑脂中添加剂加入量较大。剂量提高又破坏润滑脂胶体安定性。
在极压润滑脂中, 以硫代棉子油或硫化烯烃棉子油与环烷酸铅复合形成的硫、铅型配方仍占重要地位。润滑脂用硫、磷型添加剂尽管有所发展, 但未达到成熟定型。硼酸盐是一种新型极压剂, 具有水溶性, 其T imken 通过负荷比硫、铅型和硫、磷型高, 但在接触水的环境下利用受到一定限制。
为了降低润滑脂摩擦系数, 提高润滑脂抵抗冲击负荷、振动负荷的能力, 在润滑脂中还使用一些具有层状结晶的固体减磨剂。目前, 用量最大的是石墨和二硫化钼。这两种添加剂为灰黑色粉末, 加入后影响脂外观。针对这一缺陷, 近期开发了浅颜色品种如氰尿酸三聚氰胺盐、沉淀碳酸钙等。2. 2 抗氧剂
润滑脂中金属皂含量约占10%, 由于受金属离子催化作用影响, 使润滑脂比一般润滑油更容易氧化变质。润滑脂氧化变质的特点是发生酸败, 生成低分子游离脂肪酸, 从而使产品防腐蚀性变差, 使用寿命缩短。抗氧化剂包括胺类和酸类, 以二苯胺为主, 也用N-苯基-A -萘胺和2, 6二叔丁基对甲酚, 添加量0. 3%～1. 0%。
胺类抗氧剂与酚类相比, 具有更高的耐热性, 可是, 国内工业品因精制深度不够, 而呈棕褐色, 遇光
; 多效剂粘附剂着色剂
结构稳定剂
第3期王先会. 国内润滑脂添加剂简介
57
又产生变色反应, 对润滑脂外观会产生不良影响。
2. 3 防锈剂
润滑脂防锈剂有两种用途, 一是为增强润滑脂防锈性而加入防锈剂, 二是作为金属制品保管、封存、运输、维修用防锈脂的添加剂。常用品种有苯骈三氮唑、石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡、司苯-80、十二烯基丁二酸。
磺酸盐是用量最多的防锈剂, 又有石油磺酸盐与合成磺酸盐之分。两种磺酸盐可以是中性或碱性的, 碱式盐结构中碱式组分是由同种金属氢氧化物和碳酸盐组成的。
选择磺酸盐作润滑脂防锈剂时, 应注意以下几点:
(1) 通常情况下, 合成磺酸盐要比石油磺酸盐较易通过防锈评定试验。
(2) 润滑脂中其它添加剂是酸性的, 选用碱性磺酸盐具有协合效应。
(3) 剂量达7%以上时, 能使润滑脂稠度明显下降。
2. 4 多效剂
多效添加剂是分子中含有氮、硫、磷、铅、钼等几种功能用的化合物, 对润滑脂可产生抗氧、极压、抗磨、抗腐蚀等综合功能。采用多效剂可简化润滑脂添加剂品种, 还能克服因不同添加剂配伍性差而产生的有害影响。
多效剂有二烷基二硫代磷酸盐和二烷基二硫代氨基甲酸盐两类。
二烷基二硫代磷酸盐以锌盐为主, 也有镁、锑、镍等盐。这种添加剂在200℃开始分解, 不能用于复合锂、复合铝、聚脲等高温润滑脂中。国产添加剂品种有二(正丁基异辛基) 二硫代磷酸锌、双辛基碱性锌盐、二(异丙基异辛基) 二硫代磷酸锌。
二烷基二硫代氨基甲酸盐有钼盐、锌盐、锑盐、镉盐等, 这些添加剂耐热性好, 能用于高温润滑脂。锌盐主要作润滑脂抗氧剂, 也兼有极压抗磨作用, 锑盐、铅盐和钼盐主要作极压剂, 也有抗氧化能力。目前, 国产剂烷基链是正丁基, 油溶性不佳。2. 5 粘附剂
对于开式齿轮用脂、链条齿轮用脂、汽车底盘用
脂、弹簧和轨道用脂来说, 会长期受到惯性和振动的
影响, 润滑脂极易脱落而失去润滑作用。为防止润滑脂飞散、改善润滑脂对金属的附着力, 需要在润滑脂中加入一定量具有粘附性的添加剂。现在常用的有聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、石油沥青、天然橡胶、胶水等, 添加量1%～10%。2. 6 着色剂
有时为了美化外观, 区分或标明品种和用途, 一些润滑脂也加入少量着色剂, 使其具有独特的外观颜色, 如钙基脂基本是黄色的。润滑脂目前常用的着色剂有以下几种。
黄色颜料:汉沙黄、油溶黄、联苯胺黄。
绿色颜料:颜料绿、酞氰绿。红色颜料:油溶红。蓝色颜料:孔雀蓝、酞氰蓝。2. 7 结构稳定剂
结构稳定剂是润滑脂专用的添加剂, 品种较简单, 这里就不过多叙述了。
3 润滑脂添加剂发展
在各种基础润滑脂已基本定型的情况下, 提高和改善润滑脂性能主要依靠添加剂变化来实现。润滑脂添加剂的发展趋势, 预测表现在以下几方面:
(1) 润滑脂添加剂加入量会逐步提高
锂基润滑脂是一个递增趋势, 润滑脂添加剂消耗量必然会相应增加。机械设备不断进步, 润滑脂产品更新换代, 都需要通过添加剂提供抗氧、防锈、极压抗磨等性能。
(2) 复合剂亟待开发
润滑脂复合添加剂在我国还是一个空白, 与国外相比存在较大差距, 如美国范德比尔公司生产的8610、71、73等系列牌号的极压复合剂, A 2、SL 系列抗氧剂等, 已达到较高的质量水平。我国部分润滑脂生产厂已开始使用这些添加剂, 所以, 国产润滑脂复合剂亟待开发。
(3) 润滑脂添加剂生产专业化
国内添加剂生产开发主要是针对润滑油产品进行的, 尚无润滑脂添加剂专业生产厂。研制生产出润滑脂专用的抗氧、防锈、极压抗磨等新型添加剂, 是我们今后发展的方向。