2006年5月潤滑與密封May 2006第5期(總第177期)LUBRICATION ENGINEERINGNo.5 ( serial No. 177 )合成酯型油性添加劑的研究林中華1"2黃克明’ 林心勇'(1.廣州機(jī)械科學(xué)研究院 廣東廣州510700; 2. 廣東茂名學(xué)院 廣東茂名525000)摘要:采用合成酯作為油性劑，與棕櫚油進(jìn)行了一系列的對比試驗(yàn)。結(jié)果表明，硬脂酸辛酯不僅在改善礦物油的潤滑性及與硫、 氯極壓添加劑的復(fù)合效果方 面與棕櫚油相當(dāng),而且改善了抗氧化性， 大幅度延長了油品的使用壽命， 綜合成本會(huì)顯著下降。因此,硬脂酸辛酯可以代替棕櫚油作油性劑使用。關(guān)鍵詞:油性劑;極壓添加劑;硬脂酸辛酯;棕櫚油中圖分類號(hào): TE626.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 0254 -0150 (2006) 5-152 -3The Application Research of Synthetic Esters as Oiliness AdditiveLin Zhonghua'Huang Keming' Lin Xinyong'( 1. Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute , Guangzhou Guangdong 510700，China;2. Maoming College , Maoming Guangdong 525000 , China)Abstract: Synthetic esters were tested as oiliness additives and were compared with palm oil. The results show that octylstearate can enhance the lubricity of mineral oil and its effect of compound with sulphur additive and chlorine additive areequal to that of palm oil , and it also can improve anti-oxidantion, prolong oil life and decrease remarkably cost. Therefor,octyl stearate can replace the palm oil as oiliness additives.Keywords :oiliness additives ;extreme pressure additive ;octyl stearate ;palm oil目前礦物油油性添加劑大多數(shù)使用動(dòng)植物油脂,潤滑劑抗磨性能測定法。動(dòng)植物油脂抗氧化性能差，使用過程中氧化變質(zhì)導(dǎo)致1.3 試驗(yàn)方法油酸值增大，油產(chǎn)生膠質(zhì)物，使機(jī)床產(chǎn)生“ 黃袍”，N32機(jī)械油(以下簡稱32*油)為基礎(chǔ)油，分別機(jī)床和加工工件腐蝕等。近年來市場上出現(xiàn)了許多品加入不同類型的油性劑和極壓抗磨劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?種的合成脂及能明顯降低礦物油摩擦因數(shù)的有機(jī)化合后，通過擺錘式(振子)油性試驗(yàn)機(jī)測定其摩擦因物，可以替代傳統(tǒng)的動(dòng)植物油脂，為潤滑油及金屬加數(shù)(μ) 和四球機(jī)測定其最大無卡咬負(fù)荷(pn)、 磨工油的油性劑提供新的選擇。斑直徑(D9oin ),以油性劑棕櫚油作為參比，篩選出1試驗(yàn)部分性能優(yōu)異的合成酯型油性劑，為潤滑油及金屬加工油1. 1基礎(chǔ)油和添加劑的油性劑提供新的選擇。試驗(yàn)分為單劑實(shí)驗(yàn)和復(fù)合實(shí)(1) 基礎(chǔ)油: N32機(jī)械油。(2)油性劑:棕櫚油，三羥甲基丙烷油酸酯，2試驗(yàn)結(jié)果與分析硬脂酸辛酯，硬脂酸丁酯，硬脂酸異辛酯，棕櫚酸異2.1合成酯油性劑的潤滑抗磨性能比較辛酯。表1合成酯油性劑 與棕櫚油潤滑抗磨性能的比較(3) 極壓抗磨劑:硫化烯烴棉籽油( T405)，試驗(yàn)號(hào)試驗(yàn)油樣μpn/N Dwi/mm .52%氯化石蠟(T302)。32*油0.1739 460. 60. 6001.2試驗(yàn)儀器32*油+棕櫚油.0.1365 519.40.586(1)擺錘式(振子)油性試驗(yàn)機(jī)，N-II型，日32'油+三羥甲基丙0.1504470.40.596本生產(chǎn)。試驗(yàn)方法依據(jù)SH/T 0072-92液體潤滑劑摩烷油酸酯擦因數(shù)測定法。中國煤化工1429 519.40. 567(2)四球機(jī)，MS-800 型，廈門生產(chǎn)。試驗(yàn)方法MHCNMH(1589 509.60.530依據(jù)GB/T 3142潤滑劑承載能力測定法; H/T 018952田+標(biāo)桐酸異羊酯U. 1440 509.60. 52032*油+硬脂酸異辛酯0. 1600 470. 4.0. 583收稿日期: 2005 -07-25注:試驗(yàn)油樣組成為32*油(95% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同) + 油性劑作者簡介:林中華( 1980- )， 男，學(xué)士, E-mail: Linzhonghua1980@ 163. com.由表1可以看出，添加的油性劑具有一定的極2006年第5期林中華等:合成酯型油性添加劑的研究153壓、抗磨性能,棕櫚油與32*油復(fù)合其摩擦因數(shù)最小，的復(fù)合效果要好。最大無卡咬負(fù)荷值則與硬脂酸辛酯相當(dāng);低負(fù)荷磨損2.4合成酯油性劑與含氯、含硫極壓劑的復(fù)合試驗(yàn)值以加入棕櫚酸異辛酯為最小，而棕櫚油居中間，硬表4合成酯油性劑與 含硫、氯極壓劑復(fù)合試驗(yàn)結(jié)果脂酸辛酯稍微比棕櫚油小。綜合比較，棕櫚酸異辛試驗(yàn)號(hào).試驗(yàn)油樣Pn/N Dyoin /mm酯、硬脂酸辛酯與棕櫚油作用效果較接近。32"油+ T302 +T405 +棕櫚油0.1397 637 0. 3202.2合成酯油性劑與含硫極壓劑的復(fù)合試驗(yàn)32*油+ T302 +T405 +三羥0.1589 637 0. 413表2合成酯油性劑與含硫極壓劑復(fù)合試驗(yàn)結(jié)果甲基丙烷油酸酯試驗(yàn)號(hào)μ Pn/N D}ow/mm32*油+T302+T405+硬0. 1408 656.6 0. 34032*油+T405+棕櫚油0.148 37350. 273脂酸辛酯32*油+T405 +三羥甲32'油+ T302 +T405 +硬0. 1429676.2 0. 2930.1482715.4 0. 360基丙烷油酸酯脂酸丁酯32°油+ T405 +硬脂酸辛酯0. 1525 705.6 0. 27732*油+ T302 +T405 +棕0. 1461 637 0.32332"油+ T405 +硬脂酸丁酯0. 1536 630. 270櫚酸異辛酯32"油+T405 +棕櫚酸異辛酯0. 1472 686 0. 27732"油+ T302 +T405 +硬0. 1483617.4 0. 32032 '油+T405 +硬脂酸異辛酯0. 146 1666.4 0. 280脂酸異辛酯注:試驗(yàn)油樣由32*油(90% 質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同) +油性劑注:試驗(yàn)油樣組成由32"油(80% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同) + T302(5%) +T405 (5%)組成(10%) +T405 (5%) + 油性劑(5%)組成。由表2知，極少量的T405 (5%)與油性劑復(fù)合表4為合成酯油性劑與含硫、氯極壓劑復(fù)合試驗(yàn)添加到礦物油中即可明顯提高最大無卡咬負(fù)荷和抗磨結(jié)果。由表4知，同時(shí)添加少量的極壓劑T302和能力，因T405具有極壓抗磨及降低摩擦的性能，最T405的復(fù)合試驗(yàn)也明顯提高了最大無卡咬負(fù)荷和抗大無卡咬負(fù)荷比單劑試驗(yàn)高出98 ~ 205.8 N,磨斑直磨能力，最大無卡咬負(fù)荷復(fù)合試驗(yàn)比單劑試驗(yàn)高出徑相當(dāng)于單劑試驗(yàn)的50%之多，而摩擦因數(shù)變化較98~294N,磨斑直徑相當(dāng)于單劑試驗(yàn)的50%~74%;小且無規(guī)則。復(fù)合試驗(yàn)的摩擦因數(shù)比單劑試驗(yàn)稍微大一點(diǎn)。從綜合從總體.上看，在基礎(chǔ)油32*油和極壓劑T405相同指標(biāo)性能來看，添加硬脂酸辛酯和棕櫚酸異辛酯與添的情況下，添加硬脂酸辛酯或棕櫚酸異辛酯的復(fù)合效加棕櫚油的復(fù)合效果相當(dāng)?？紤]到價(jià)格因素，選用硬果與添加棕櫚油的復(fù)合效果較接近，三者的最大無卡脂酸辛酯替代棕櫚油較為合適。咬負(fù)荷、磨斑直徑相當(dāng)。比較表1~4中硬脂酸辛酯與棕櫚油的潤滑抗磨2.3合成酯油性劑與含氯極壓劑的復(fù)合試驗(yàn)性能可知，添加棕櫚油的有些潤滑抗磨性能指標(biāo)比硬表3合成酯油性劑與含氯極壓劑復(fù)合試驗(yàn)結(jié)果脂酸辛酯的效果好，但是硬脂酸辛酯也表現(xiàn)出較好的Pg/N Disow/mn性能，從多個(gè)指標(biāo)性能來看，添加硬脂酸辛酯與添加32*油+T302+棕櫚油0. 1600 617.4 0. 383棕櫚油的復(fù)合效果相當(dāng)。2.5硬脂酸辛酯與棕櫚油承載能力的比較32*油+ T302 +三羥甲0.1600 617.4 0. 443冒0.38昌0.40.355日0.3832"油+ T302 +硬脂酸辛酯0. 1653754.6 0. 350H 0,32出0.35中0.29-仙0.3232* 油+ T302 +硬脂酸丁酯0. 1643 617.4 0. 340i 0.26+棕櫚油招場0.26←棕榍油0.23+硬脂酸辛酶士硬脂酸辛酯32"油+T302 +棕櫚酸異辛酯0. 1600 666.4 0. 3200.24 196 294 392 490 58820.21962943924905886 32"油+T302 +硬脂酸異辛酯0. 1643 764.4 0. 337y 32"油5 % 32"油+5 (8)90%32油+5%s(b18h2 8SO2注:試驗(yàn)油樣由32"油(85%質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同) + T302 (10%)+油性劑(5%)組成。中國煤化工負(fù)荷關(guān)系由表3知，添加少量T302(10%)的復(fù)合試驗(yàn).MHc N M H G般都采用油性劑和極壓也明顯提高了最大無卡咬負(fù)荷和抗磨能力，最大無卡劑復(fù)臺(tái)。本試驗(yàn)米用油性劑與含硫極壓劑及含氯極壓咬負(fù)荷復(fù)合試驗(yàn)比單劑試驗(yàn)高出98~294N,磨斑直劑復(fù)合，測定其在不同負(fù)載下的四球機(jī)鋼球磨損值。徑相當(dāng)于單劑試驗(yàn)的50%~74%。復(fù)合試驗(yàn)的摩擦試驗(yàn)結(jié)果見圖1。其中圖1 (a) 為在90% 32*油+因數(shù)稍微大--點(diǎn);但是在最大無卡咬負(fù)荷和抗磨損性5%油性劑+5%T405潤滑油潤滑下磨斑直徑與負(fù)荷能上，添加硬駱?biāo)嵝刘セ蛴仓岙愋刘ケ忍砑幼貦坝偷年P(guān)系，圖1 (b)為85% 32*油+5%油性劑+ 10%154潤滑與密封總第177期T302潤滑油潤滑下磨斑直徑與負(fù)荷的關(guān)系。承受載荷能力明顯優(yōu)于棕櫚油。從圖1(a)看出，兩種油性劑承載能力的效果2.6棕櫚油和硬脂酸 辛酯的綜合性能比較(表5)相當(dāng)，而圖1 (b)的試驗(yàn)結(jié)果表明，硬脂酸辛酯的表5棕櫚油和硬脂酸辛 酯的綜合性能比較名稱性狀和應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)黃色或紅黃色之脂肪油，微溶于醇、醚、氯仿及二主要成分為棕櫚酸、 棕櫚酸酯、油酸酯、硬脂酸酯,潤滑棕櫚油硫化碳。密度920~927 kg/m'，粘度(100C) 8~效果好, 應(yīng)用廣泛,價(jià)格便宜。但是抗氧化性能差，使用9 Pa.s,閃點(diǎn)270 C,熔點(diǎn)27-42.5 C。用于緩和過程中容易 發(fā)生氧化變質(zhì)導(dǎo)致油酸值增大，產(chǎn)生膠質(zhì)物，劑、減摩劑和有色乳油用品等且凝固點(diǎn)高，在嚴(yán)寒地區(qū)使用不便合成酯抗氧化性能好，不易發(fā)生分解。粘度低，潤滑性能硬脂酸辛酯無色或微黃色油狀液體，無毒，熔點(diǎn)-10 C。用于好。硬脂酸辛酯不僅具有優(yōu)良的高溫性能，而且還具有高的粘度指數(shù)、優(yōu)良的低溫流動(dòng)性和良好的潤滑性能等優(yōu)點(diǎn)。多種樹脂加工時(shí)的內(nèi)潤滑劑雖價(jià)格相對較貴，但由于延長了油品的使用壽命,綜合成本要比用棕櫚油明顯下降3結(jié)論參考文獻(xiàn)(1)試驗(yàn)表明棕櫚油和硬脂酸辛酯作為潤滑劑[1] 汪德濤.潤滑技術(shù)手冊[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,油性劑作用效果相當(dāng)，均具有較好的抗磨能力和較高1998.的最大無卡咬負(fù)荷，其承受載荷的能力，后者甚至優(yōu)[2] Thomas C Gregory.化學(xué)藥品辭典[M].高恬，編譯、上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1960.于前者。(2)硬脂酸辛酯使用穩(wěn)定，不易發(fā)生分解，凝[3]黃文軒.潤滑油添加劑應(yīng)用指南[M]. 北京:中國石化出版社，2003.固點(diǎn)低，克服了棕櫚油使用過程中容易發(fā)生氧化變[4]王永根.乳化油和金屬扎制用油[M]. 北京:中國石化質(zhì)，凝固點(diǎn)高使用不便等缺點(diǎn);盡管硬脂酸辛酯單價(jià)出版社，1992.高于棕櫚油，但由于其改善了抗氧化性，大幅度延長[5]董浚修.潤滑油添原理及潤滑油[M]. 北京:中國石化了油品的使用壽命，綜合成本會(huì)顯著下降。所以使用出版社，1998.硬脂酸辛酯替代棕櫚油可以收到明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效[6] 張金延脂肪酸及其深加工手冊[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.益。(上接第139頁)從圖1中熱導(dǎo)不斷增大;當(dāng)噴涂量增加到4.6 mg時(shí)，接觸熱可看出，接觸熱導(dǎo)隨著石100導(dǎo)開始不斷減小;乙醇的加入使得整個(gè)過程的接觸熱墨的增加而升高，當(dāng)石墨導(dǎo)增大，在5.2 mg時(shí)接觸熱導(dǎo)達(dá)到最大。但值得注質(zhì)量為4.6mg時(shí)，接觸熱幣40意的是該規(guī)律中的使得接觸熱導(dǎo)最大的噴涂量并不就導(dǎo)達(dá)到最大100.524 kW/第0581151820是合適的噴涂量。在實(shí)際生產(chǎn)中合適的噴涂量應(yīng)大于乙醇濃度1%(m●K)，隨著石墨量的增該噴涂量。由于這一規(guī)律是 在常溫?zé)o外載條件下進(jìn)行加，接觸熱導(dǎo)減小。從圖2圖3乙醇濃度對接的，與實(shí)際生產(chǎn)條件有所不同，但接觸熱導(dǎo)的變化規(guī)中可看出，活性劑的含量觸熱導(dǎo)的影響律是不變的，因此能為實(shí)際生產(chǎn)提供參考。對接觸熱導(dǎo)也有影響，當(dāng)固含量濃度不變時(shí)，隨著乙醇濃度的增加，接觸熱導(dǎo)先升高，在濃度為15%時(shí)[1] 奚同庚.無機(jī)材料熱物性學(xué)[M]. 上?？萍汲霭嫔?達(dá)到最大。從圖3中可看出，乙醇的添加并沒有改變1981.接觸熱導(dǎo)的變化規(guī)律，同時(shí)其接觸熱導(dǎo)均大于相應(yīng)的[2] [英] DJ肖， 膠體與表面化學(xué)導(dǎo)論[M]. 3版.化學(xué)工中間介質(zhì)為水溶液的接觸熱導(dǎo)，但增加量較小。這是業(yè)出版社，1989.由于表面活性劑乙醇的加入使得溶液的表面張力減[3]中國煤化工人民教育出版社，1980.小，在銅表面的鋪展性能得到提高，接觸點(diǎn)增多，使[4]MH觸熱導(dǎo)的理論研究 [J].中CNMH G-11.得對應(yīng)的接觸熱導(dǎo)最大的石墨質(zhì)量增大為5.2 mg,[5] Majumdar A，Tien C L. Fractal Network Model for Contact此時(shí)的接觸熱導(dǎo)為112. 013 kW/(m .K)。Conductance [J]. Heat Transfer, 1991, 113: 516 -525.[6] Majumdar A, Bhushan B. Fractal Model of Elasticplatic Con-通過瞬態(tài)法測試了接觸熱導(dǎo)隨石墨噴涂量的變化tact Between Rough Surfaces [J]. Tribal ( ASME)，, 1991,規(guī)律，顯泵噴祭董較小時(shí)，隨著噴涂量的增加，接觸113: 1-11.