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现代润滑油五大添加剂之九:抗泡剂

作者:广西立铖钢业有限公司 浏览:

抗泡剂指能抑制或消除油品在应用中起泡的化学品。


在第二次世界大战中,美国飞机和车辆所用润滑油出现了严重的发泡现象,对机械的正常运转及润滑油的使用寿命造成了很大影响。针对这- -问题, 国外些 石油公司和研究单位就润滑油生泡的机理和解决的办法进行了大量研究工作。1943 年壳牌发展公司和海湾研究发展公司同时发现液态有机硅氧烷是非常有效的抗泡剂,一直到目前仍是润滑油主要的抗泡剂品种。后来发现,硅油抗泡剂在使用中存在局限性,如对调合技术十分敏感,在酸性介质中不稳定等。于20世纪60年代以后,国外先后研制出了用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯均聚物或共聚物作为降低润滑油起泡性的非硅抗泡剂。目前市场上应用的抗泡剂主要有含硅、非硅和复合抗泡剂三大类。

润滑油的发泡现象,一般用起泡力(泡沫倾向)和泡沫的稳定性来表示。起泡力表示生成泡沫的难易程度,起泡力强的润滑油,是由于油中有气体外,还存在为改善润滑油的性能而加入的各种添加剂,这些添加剂大多数属于表面活性物质,它们的存在降低了润滑油中气液界面的表面张力,而表面张力越小,越易起泡,使润滑油的发泡力显著增强。而泡沫稳定性,则与油品的黏度、可塑性和坚韧性等因素有关,表面黏度越大,可塑性和坚韧性越好,泡沫的稳定性就越好,泡沫就难自动破灭。


造成润滑油发泡的原因主要有:

①使用了各种添加剂,特别是一些具有表面活性的添加剂;

②润滑油本身被氧化变质;

③机械的强烈震荡及润滑油的循环;

④油温上升和压力下降而释放出空气。

润滑油发泡的危害性主要表现在:

①机械的效率下降、能耗增加、性能变差;

②破坏润滑油的正常润滑状态,加快机械磨损;

③润滑油与空气的接触面积增大,促进润滑油的氧化变质,缩短润滑油的使用寿命;

④润滑油的冷却效果下降,造成机件局部过热;

⑤含泡润滑油的溢出等。


目前,针对润滑油的抗泡方法主要有物理抗泡法、机械抗泡法和化学抗泡法三种。

物理抗泡法,如用升温和降温破泡;升温可使润滑油黏度降低,油膜变薄,从而降低泡沫的稳定性,使泡沫容易破裂;降温可使油膜表面弹性降低,强度下降,也可降低泡沫的稳定性,从而达到抗泡的目的;

机械抗泡法,如用急剧的压力变化、离心分离溶液和泡沫、超声波以及过滤等方法;

化学抗泡法,如添加与发泡物质发生化学反应或溶解发泡物质的化学品以及加抗泡剂等,通常在油品中加人抗泡剂效果最好、方法简单,因此被国内外广泛采用。


品种及应用

(1)二甲基硅油

硅油是一种无臭、 无味的有机液体,作为润滑油的主要抗泡剂已有50多年的历史,其中二甲基硅油是目前使用范围最广、最普遍的一种润滑 油抗泡剂。


二甲基硅油之所以作为主要抗泡剂,是因为其具有下列性质:

①表面张力比润滑油低,因此能促使发泡剂脱附,但它本身形成的表面膜强度较差;

②在润滑油中溶解度小,但又有一定的亲油性;

③化学性质不活泼,不易和润滑油发生反应;

④用量少,效果好;

⑤挥发性小、闪点高、凝点低、并具有良好的抗氧化与抗高温性能等特点。


二甲基硅油的化学结构如下所示:

二甲基硅油按黏度大小分为不同的牌号,详见表格:


硅油牌号

运动粘度(25℃)/(mm2/s)

相对分子质量

201~10~20

10- 20

1160- 1970

201~100

100

7100

201~350

350

15800

201~500

500

19000

201~1000

1000

26500

201~7000~100007000~1000060000

用作润滑油抗泡剂的二甲基硅油,其黏度(25℃)一般在100~10000mm2/s之间,加入量在1~100μg/g之间。低粘度的硅油用于高黏度润滑油具有较佳的抗泡性,而轻质油品需用高粘度的硅油作为抗泡剂;另外,高黏度硅油在高、低黏度的润滑油中均具有抗泡效果

还应指出的是,低黏度硅油对润滑油容易分散显示抗泡性,但因溶解度大而缺乏抗泡持续性;高黏度硅油抗泡性差,但持续性好。因此必要时,可将高低两种黏度的硅油混合使用。但硅油在应用中存在着局限性,首先对调合技术十分敏感,加入的方法不同,其抗泡效果和消泡持续性差异很大;其次是在酸性介质中不稳定,储存一段时间后, 效果变差。

(2)非硅抗泡剂

非硅抗泡剂多是一些聚合物,用得较多的是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物。实际上是丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯和乙烯基正丁基醚几个单体的无硅共聚物。非硅抗泡剂具有抗泡稳定性好、在酸性介质中仍保持良好的抗泡效果、对调合技术不敏感等优点,克服了硅油对调合技术十分敏感、在酸性介质中不稳定等些缺点,因此得到广泛推广和应用。非硅抗泡剂也有不足之处,如对有些添加剂(T109、T601、 1705等)比较敏感、加量比硅油大等。国内20世纪80年代以后,也开发出了T911(上-902A)和T912(上-902B)两种非硅抗泡剂,T911 主要用于中质和重质润滑油中,T912 可用于轻质、中质和重质润滑油中。T911 和T912的结构如下所示。

(3)复合抗泡剂

由于硅油和非硅型抗泡剂都有自己的优点及缺点,单独使用很难对所有油品都德取得满意的效果。因为对于内燃机油、齿轮油等润滑油在调合时,不同公同使用来源不同的基础油和特种功能添加剂,引起润滑油的发泡程度也不同,若采用单的抗泡剂很难获得预期的效果。又如液压油、汽轮机油和通用机床用油等,有时因基础油的精制深度不够或因加入了多种添加剂,当只加入单一种抗泡剂时较难使润滑油的抗泡效果取得满意的结果。为了解决这个问题,从而出现了由两种或两种以上抗泡剂组成的复合抗泡剂。复合抗泡剂就是平衡了这两类抗泡剂的优缺点面研制出的


硅型与非硅型抗泡剂性能特点比较

抗泡剂

二甲基硅油杭泡剂(T901)聚丙烯酸盾型抗泡剂(T911, T912)

抗泡作用及特点

①减少润滑油气泡生成量

②能握高泡沫表面油膜的流动性,使气泡

油膜交薄,加快气泡上升到油表面破裂

③具有使气泡变小的作用,用量越大,这

种趋势越强烈,造成油晶中释放缓慢

①减少润滑油气泡生成量

②能使油品中小气泡合并成大气泡,加

速气泡上浮到油表而破裂,从而降低油中

小气泡量,有利于改善油品的空气释放值

对油品放气性的影响

有严重的不利影响

不利影响小

配伍性特点

①在酸性介质中消泡持久性差

②对现有各种润滑油添加剂均有良好配

伍性

①在酸性介质中清泡持久性好

②与TI09、T601, 1705三种添加剂复

合使用效果空差


若将两类抗泡剂复合后, 可发挥各自的优点,避开各自的缺点,达到提高油品抗泡性或改善其空气释放性能的目的。


抗泡剂复合应用在各种油晶中的应用效果

油品

油中主要添加剂

T901/

(μg/g)

T912/

(μg/g)

放气值/

min

抗泡性/( mlL/mL)

结论
24℃93℃24℃

CC级柴油

机油

清净剂

30

0
40/0

不合格


磺酸盐2030
15/010/010/0

合格


柴油机油复合剂00
60/0

不合格


400
45/0

不合格


2020
15/010/015/0

合格



GL-5车辆

齿轮油

抗氧剂

1000
70/0

不合格

防锈剂

0150
40/25

不合格

极压杭磨剂

4060
10/025/012/0

合格

抗磨液压油

HM-46

抗氧剂

5011.810/010/05/0

放气未通过

抗磨剂

0106.270/065/0125/0

杭泡性差

防锈剂T705

适量适量6.310/015/010/0

全通过

机床用油

HL-46

抗氧剂

10010.70/010/00/0

放气未通过

防锈剂T7050106.080/055/0105/0

抗泡性差

适量适量6.50/05/00/0全通过

机床用油(高黏度)

HL- 100

抗氧剂

2018.35/010/05/0放气未通过
防锈剂等0513.045/040/080/0全通过
适量适量12.00/00/00/0全通过


国内上海炼油厂研究所研制出1号、2号和3号复合抗泡剂,1号复合抗泡剂(T921)主要用于对空气释放值要求高的抗磨液压油中; 2号复合抗泡剂(T922)主要用于合成磺酸盐的内燃机油和严重发泡的齿轮油中;3号复合抗泡剂(T923)主要用于含有大量清净剂、分散剂而发泡严重的船用油品中,具有高效抗泡效果。


硅型、非硅型抗泡剂和复合抗泡剂的特点及适用范围

抗泡剂

特点

适用范围

推荐用量及加入法

硅油

(T901)


无臭,无味,化学稳定性好,加量小,抗泡效果好。对各种润滑油添加剂均有良好的配伍性。在酸性介质中,消泡持久性差,对加人方法敏感,对放气性有严重不利影响

适用于内燃机油,齿轮油

和液压油中

0.0001%~0.0019%,需要用轻溶剂稀释后加入或用特殊设备加人


非硅抗泡剂

(T911)


相对分子质量较小,重质油中容易分散,抗泡效果显著。在酸性介质中持久清泡性强。对油品的放气性影响小。在轻质油杭泡效果差,不能与T109、

T601、 T705等剂复合使用

适用于重质油品,如黏度较大的齿轮油、压缩机油等

0.005%~0.1%,可直接加人,也可用

200号溶剂汽油稀释后加入

非硅抗泡剂

(T912)

与各种添加剂配伍性好,对油品空气释放值影响小,对加入方法不敏感,使用方便,用量较大

适用于配方中不含T705、T601等轻、中质油料为基础油的液压油、汽轮机油、机床油和齿轮油等

0.005%~0.1%,可直接加入,也可用200号溶剂汽油稀释后加入

1号复合抗泡剂

(T921)

与各种添加剂配伍性好, 对油品空

气释放值影响小,对加人方法不敏感,

使用方便,用量较大

适于配方中含有T705的高级抗磨液压油,以及有放气性要求的油品

0.001%~0.02%,不需要稀释,可直接加入

2号复合杭泡剂

( T922 )

对配方中含有合成磺酸盐或其他发泡性强的物质的油品,具有高效的抗泡能力,对加人方法不敏感,使用方便。用量较大,对油品放气性影响较大

特别适用于各种牌号的柴油机油及其对抗泡性要求高,而对放气性无要求的油品使用

0.01%~0.1%,不需要稀释,直接加入

3号复合抗泡剂

(1923)

对配方中含有大量清净剂或其他发泡性强的物质的油品,具有高效的抗泡能力,对加入方法不敏感,使用方便

特别适用于含大量清净剂而发泡严重的船用柴油机油

0.019~0.19%,不需要稀释,直接加入


现代润滑油五大添加剂之九:抗泡剂
抗泡剂指能抑制或消除油品在应用中起泡的化学品。 在第二次世界大战中,美国飞机和车辆所用润滑油出现了严重的发泡现象,对机械的正常运转及润滑油的使用寿命造成了很大影响。针对这- -问题, 国外些 石油公司和研究单位就润滑油生泡的机理和解决的办法进行了大量研究工作。1943 年壳牌发展公司和海湾研究发展公司同时发现液态有机硅氧烷是非常有效的抗泡剂,一直到目前仍是润滑油主要的抗泡剂品种。后来发现,硅油抗泡
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