中國石化潤滑油有限公司天津分公司

二氧化硅潤滑脂(簡稱硅脂)是由精煉合成油作為基礎(chǔ)油以無機稠化劑稠化,并加入結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑、防腐蝕添加劑精制而成,具有良好的防水密封性、防水性、抗溶劑性和抗爬電性能,不腐蝕金屬,與橡膠多具有較好的適應(yīng)性,用于衛(wèi)浴器材、密封圈、電子電氣行業(yè)的防水密封及潤滑。

潤滑脂從出廠到使用,總要經(jīng)歷或長或短的儲存過程,期間有些潤滑脂的性質(zhì)會發(fā)生一系列的變化。如果沒有制定合理的潤滑脂儲存規(guī)范,會導致潤滑脂在商品流通和用戶應(yīng)用中出現(xiàn)大量的浪費。部分工廠依據(jù)訂單生產(chǎn)設(shè)備原件,在沒有生產(chǎn)任務(wù)時,潤滑脂會在油庫里儲存,個別時候會造成長時間積壓,由于時間過長,其中一部分潤滑脂就會變質(zhì)［1］。硅脂也存在這種情況。國內(nèi)外的科研工作者一直致力于硅脂的性能改進［2～5］。他們主要從改變改性劑的方向入手,但效果不顯著。通過采用比表面積更大的二氧化硅制備硅脂,可以有效解決稠度安定性差的問題［6］。

本文對長期儲存的硅脂進行了儲存安定性評價,并嘗試通過改進制備工藝來改善產(chǎn)品的儲存安定性。

試驗部分

試驗用硅脂

選擇已存放2年的硅脂,共10個批次,分別取樣,得到樣品A1～A10。硅脂的質(zhì)量指標及典型數(shù)據(jù)見表1。

硅脂樣品制備工藝

硅脂的主要成分為二氧化硅、硅油等。其制備工藝見圖1。

原有工藝

將一部分基礎(chǔ)油升至規(guī)定溫度a ℃,加入二氧化硅繼續(xù)攪拌,攪勻后,用三輥研磨機軋油2遍,即制得樣品B。

改進工藝

將基礎(chǔ)油升至b ℃(b＞a),加入二氧化硅繼續(xù)攪拌,攪拌一段時間后,將攪拌轉(zhuǎn)速提高20 Hz,繼續(xù)攪拌,攪勻后,用三輥研磨機軋油2遍,即制得樣品C。

試驗方法

通過測試樣品的不工作錐入度、低溫相似黏度、水淋流失量以及滴點4個指標的變化情況,考察產(chǎn)品的儲存安定性。所采用的試驗方法參見表1中“試驗方法”列。

結(jié)果與討論

儲存安定性考察

不工作錐入度的變化

工作錐入度是指在規(guī)定的負荷、時間和溫度條件下錐體落入試樣的深度。不工作錐入度則是試樣在盡可能少攪動的情況下,從樣品容器轉(zhuǎn)移到工作脂杯測定的錐入度,測定的是潤滑脂從容器中移入使用設(shè)備過程中錐入度的變化。錐入度值越大,潤滑脂越軟,反之就越硬,其單位為0.1 mm。

樣品A1～A10的不工作錐入度與其灌裝、出廠時的不工作錐入度對比圖2。

由圖2可以看出,樣品A1～A10的不工作錐入度明顯比罐裝、出廠時小,出廠時與儲存2年后的錐入度差值在20個單位以上,明顯變硬,說明稠度安定性較差。

低溫相似黏度的變化

低溫相似黏度是用來衡量潤滑脂低溫流動性的1項指標。低溫相似黏度越低,低溫流動性越好。樣品A1～A10的低溫相似黏度與出廠時的低溫相似黏度對比見圖3。

表1 硅脂的質(zhì)量指標及典型數(shù)據(jù)

圖1 硅脂制備工藝示意

圖2 樣品A1～A10的不工作錐入度與其罐裝、出廠時的不工作錐入度對比

圖3 樣品A1～A10的低溫相似黏度與其出廠時的低溫相似黏度對比

由圖3可以看出,與出廠時相比,樣品A1～A10在儲存2年后低溫相似黏度有所上升,但變化幅度不大,均遠小于質(zhì)量指標要求。潤滑脂相似黏度的主要影響因素是稠度和基礎(chǔ)油的低溫性能。由于儲存過程中不同潤滑脂樣品的稠度變化差距較小,且組分相同,因此其相似黏度相近,且隨著儲存時間延長,其相似黏度的變化幅度較小。

水淋流失量

水淋流失量是用于表征潤滑脂從運轉(zhuǎn)著的軸承內(nèi)被水淋洗出的抵抗能力的1項指標,水淋流失量越小,潤滑脂抗水性能越好。樣品A1～A10的水淋流失量與出廠時的水淋流失量對比見圖4。

由圖4可見,與出廠時相比,樣品A1～A10在儲存2年后水淋流失量的變化很小,其水淋流失量遠遠低于質(zhì)量指標要求。由于硅脂的抗水性能與二氧化硅的種類、含量相關(guān)性較強,而配方設(shè)計時潤滑脂組分已基本定型,因而其抗水性能不會隨著儲存時間延長而顯著變化。

滴點

滴點是在規(guī)定條件下潤滑脂從半固體變成液體狀態(tài)的溫度,是考察潤滑脂高溫性能的1項指標。樣品A1～A10的滴點與出廠時的滴點對比見圖5。

由圖5可以看出,與出廠時相比,樣品A1～A10在儲存2年后,滴點的最大差值僅4 ℃(A5),說明儲存時間對滴點造成的影響很小。

測試數(shù)據(jù)結(jié)果表明,儲存2年后,硅脂的水淋流失量、滴點指標2項指標變化較小,不工作錐入度和低溫相似黏度2項指標會隨著儲存時間延長而變差,而低溫相似黏度的變化又與不工作錐入度的變化有關(guān),因此,硅脂的儲存安定性不佳,主要體現(xiàn)為不工作錐入度隨儲存時間的延長會明顯變小,稠度安定性較差。

硅脂儲存過程中變硬,這與硅脂的分子構(gòu)成有關(guān)。硅脂使用的稠化劑為氣相二氧化硅,化學式為SiO2·nH2O。二氧化硅系以Si原子為中心,O原子為頂點所形成的四面體不規(guī)則堆積而成的,并且其表面帶有羥基,吸附力強,容易使二氧化硅分子吸附在一起聚集,使得不工作錐入度變小?；诖?本文通過改進制備工藝,抑制二氧化硅分子的聚集,以改善產(chǎn)品的稠度安定性。

圖4 樣品A1～A10的水淋流失量與出廠時的水淋流失量對比

圖5 樣品A1～A10的滴點與出廠時的滴點對比

工藝優(yōu)化對儲存安定性的影響

選擇原工藝制備的樣品B和改進工藝后制備的樣品C于陰涼處儲存30 d,進行了儲存安定性對比試驗。2個樣品不工作錐入度隨儲存時間的變化見圖6。

從圖6可以看出,儲存30 d前后,樣品B的不工作錐入度變化大于樣品C的不工作錐入度變化。這說明改進工藝提高了硅脂的稠度安定性。

對樣品C制備時及儲存30 d的不工作錐入度、低溫相似黏度、水淋流失量以及滴點4個指標進行了檢測,見表2。

由表2可以看出,改進工藝后制備的樣品C的各項理化性能符合質(zhì)量指標要求,存儲30 d前后對比,各指標數(shù)據(jù)變化不大,儲存安定性得到改善。

結(jié)論

☆對儲存2年的硅脂的儲存安定性進行了考察,結(jié)果表明硅脂的不工作錐入度變化較大,稠度安定性較差,低溫相似黏度有所增大,水淋流失量和滴點沒有明顯變化。

☆儲存30 d后,改進工藝制備的硅脂的不工作錐入度變化幅度小于原有工藝制備的硅脂,低溫相似黏度升高,水淋流失量與滴點無變化,表明優(yōu)化工藝方案可行。

☆改進工藝后,硅脂儲存安定性雖得到一定程度的改善,但仍然存在稠度安定性下降的情況。由于硅脂儲存過程中稠度安定性下降是由稠化劑分子結(jié)構(gòu)決定的,僅改進工藝不能徹底解決稠度安定性問題。未來仍需深入研究其變硬機理,通過配方和工藝的合理調(diào)整和改進,進一步改善產(chǎn)品的儲存安定性。

圖6 樣品B、樣品C不工作錐入度隨儲存時間的變化

表2 樣品C的理化性能

[1]李靜，郭小川.潤滑脂儲存安定性研究[J].石油商技，2008，26（1）:44-46.

[2]REMES N L，MARTINEK T W，F(xiàn)RONCZAK E T.Silicon-thickend grease containing carbamate ester stabilizer:US，2921900[P].1960-1-19.

[3]FRONCZAK E T.Siliconthickend grease containing alkylene carbonate dispersant:US，2939840[P].1960-06-07.

[4]MARTINEK T W，F(xiàn)RONCZAK E F，REMES N L.Siliconthickened grease containing acid amide dispersant:US，2980611[P].1961-04-08.

[5]MARSDEN P B.Lubracating oil thickened to a grease with a mixture of silicon and pyrogenic alumina:US,2965 86[P].1960-12-20.

[6]杜守琴，柯楊船，吳寶杰，等.納米二氧化硅比表面積對潤滑脂性能影響研究[J].潤滑與密封，2007，32（8）:103-105.