蘇倩倩 鄧象賢

中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司上海研究院

基礎(chǔ)油是防銹油的主要組成部分，占防銹油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的60%～90%，起到載體作用和油效應(yīng)作用[1]。載體作用使得防銹劑在油中均勻分散，減少防銹劑分子的聚集；油效應(yīng)作用即基礎(chǔ)油分子在防銹劑吸附較少的部位進(jìn)行物理吸附，深入到防銹劑中間，借助油分子的范德華力與防銹劑共同堵塞孔隙，使金屬表面的吸附膜更加致密[2～5]。

油效應(yīng)因所選基礎(chǔ)油的黏度、精制程度的不同對(duì)防銹效果有不同的體現(xiàn)[6]。姜建衛(wèi)等[7]通過(guò)比較150 SN 和500 SN 兩種不同黏度的API I 類基礎(chǔ)油抗鹽霧效果發(fā)現(xiàn)，防銹油用黏度小的基礎(chǔ)油（即150 SN）比用黏度較大的基礎(chǔ)油的抗鹽霧效果更好；楊奔奔等[8,9]研究了典型防銹劑在不同運(yùn)動(dòng)黏度的PAO基礎(chǔ)油中的防銹性能，結(jié)果表明，TW742 防銹劑與基礎(chǔ)油配合時(shí)，一般情況下，基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)黏度越小，防銹油的防銹性能越好，T704 和司本-80 與基礎(chǔ)油配合時(shí)，基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)黏度對(duì)防銹油的防銹性能沒(méi)有太大影響。已有研究表明[10]，不同黏度等級(jí)的基礎(chǔ)油復(fù)配后在濕熱試驗(yàn)中的抗銹蝕能力優(yōu)于單一基礎(chǔ)油。

現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的多為單一防銹添加劑加入合成基礎(chǔ)油PAO 及礦物基礎(chǔ)油對(duì)防銹油防銹性能的影響，對(duì)于多種防銹添加劑在單一基礎(chǔ)油、復(fù)合基礎(chǔ)油中對(duì)防銹油防銹性能的影響，報(bào)道較少。在溶劑稀釋型軟膜防銹油中，溶劑油作為基礎(chǔ)油是最主要組分[11]。本文在多種防銹添加劑復(fù)配的條件下，選取6 種不同精制程度、不同黏度的基礎(chǔ)油，添加防銹劑A，通過(guò)鹽霧試驗(yàn)探究單一基礎(chǔ)油、復(fù)合基礎(chǔ)油、基礎(chǔ)油配比對(duì)防銹油抗鹽霧性能的影響。

試驗(yàn)部分

主要材料及儀器

試驗(yàn)試片：45 號(hào)鋼片（天津第一試片廠），規(guī)格：50 mm × 50 mm × 2 mm。鹽霧試驗(yàn)箱（上海利寶真環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備有限公司），型號(hào)：ST-BZ-12。

防銹油制備

以單一基礎(chǔ)油配制防銹油時(shí)，將防銹劑A（由磺酸鹽、羧酸酯等多種防銹劑復(fù)合而成）以a%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的加劑量溶解于6 種運(yùn)動(dòng)黏度不同的基礎(chǔ)油中，室溫保存，待用。

以復(fù)合基礎(chǔ)油配制防銹油時(shí)，防銹劑的加劑量同上，基礎(chǔ)油由兩種不同黏度基礎(chǔ)油按一定比例混合制得。

試驗(yàn)方法及評(píng)定

鹽霧試驗(yàn)：根據(jù)SH/T 0081—2006《防銹油脂鹽霧試驗(yàn)法》進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。

試驗(yàn)中試片的銹蝕等級(jí)按照SH/T 0217—1998《防銹油脂試驗(yàn)試片銹蝕度試驗(yàn)法》評(píng)定。

結(jié)果與討論

單一基礎(chǔ)油對(duì)防銹油抗鹽霧性能的影響

所選基礎(chǔ)油的典型數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，單一基礎(chǔ)油調(diào)配防銹油的方案及鹽霧試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2 可以看出，3 種較低黏度的基礎(chǔ)油中，黏度相對(duì)較小的W1-60、W1-80 配制的防銹油的抗鹽霧能力較強(qiáng)；3 種較高黏度的基礎(chǔ)油中，黏度相對(duì)較小的5 號(hào)白油配制的防銹油的抗鹽霧能力較強(qiáng)，黏度相對(duì)較大的HVI 75 和HVI 150配制的防銹油的抗鹽霧能力較弱。試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同防銹劑種類及加劑量的情況下，黏度越小的基礎(chǔ)油防銹能力越好。這是因?yàn)轲ざ仍叫〉幕A(chǔ)油相對(duì)分子質(zhì)量越小，即分子幾何體積越小，容易填補(bǔ)防銹劑與金屬表面的吸附層，使得吸附層更加致密，而且防銹劑分子在低黏度基礎(chǔ)油中擴(kuò)散阻力小，更容易在金屬表面富集，吸附在金屬表面形成保護(hù)膜，防銹性能更好。

復(fù)合基礎(chǔ)油對(duì)防銹油抗鹽霧性能的影響

為探究?jī)煞N不同黏度基礎(chǔ)油復(fù)合對(duì)防銹性能的影響，將3 種較低黏度的基礎(chǔ)油分別與黏度相對(duì)較大的5 號(hào)白油、HVI 75、HVI 150 基礎(chǔ)油復(fù)合，防銹油調(diào)配方案及鹽霧試驗(yàn)結(jié)果如表3 和圖1 所示。

圖1 復(fù)合基礎(chǔ)油配制防銹油鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)比樣品3-1、3-2、3-3 和2-1、2-2、2-3、2-4 試驗(yàn)結(jié)果可知，W1-60、W1-80 與5 號(hào)白油復(fù)合后均未能明顯改善防銹油防銹性能，反而有降低趨勢(shì)。這可歸因于5 號(hào)白油的40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度與W1-60、W1-80 的黏度相差較小，意味著相對(duì)分子質(zhì)量相差不大，即分子大小差別不大，復(fù)合基礎(chǔ)油未能發(fā)揮出不同大小分子相互錯(cuò)綜吸附填補(bǔ)保護(hù)膜的優(yōu)勢(shì)，反而削弱了W1-60、W1-80 本身因黏度小帶來(lái)的優(yōu)良效果，故復(fù)合后的基礎(chǔ)油防銹性能反而不如單一W1-60、W1-80 基礎(chǔ)油的防銹性能。W1-100 與5 號(hào)白油復(fù)合后的抗鹽霧性能雖相對(duì)于W1-100略有提高，但與5 號(hào)白油相比防銹性能基本相當(dāng)。

表1 基礎(chǔ)油典型數(shù)據(jù)

表2 單一基礎(chǔ)油配制防銹油方案及鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

表3 復(fù)合基礎(chǔ)油配制防銹油方案及鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)比樣品3-4、3-5、3-6 和2-1、2-2、2-3、2-5 試驗(yàn)結(jié)果可知，3 種較低黏度的基礎(chǔ)油與HVI 75 復(fù)合后取得的防銹效果與單一較低黏度的基礎(chǔ)油取得的效果基本相當(dāng)，并無(wú)明顯提升效果。但與單一HVI 75 基礎(chǔ)油配制的防銹油相比，復(fù)合基礎(chǔ)油的防銹性能有明顯提升。

對(duì)比樣品3-7、3-8、3-9 和2-1、2-2、2-3、2-6 試驗(yàn)結(jié)果可知，3 種較低黏度的基礎(chǔ)油與HVI 150復(fù)合后取得的防銹效果均明顯優(yōu)于HVI 150 取得的效果，與單一較低黏度的基礎(chǔ)油相比效果基本相當(dāng)。其中W1-60 與HVI 150 復(fù)合后取得最佳效果。這是因?yàn)镠VI 150 的40℃運(yùn)動(dòng)黏度與3 種較低黏度的基礎(chǔ)油相差較大，其中與W1-60 相差最大，組成這兩種基礎(chǔ)油的烴分子在結(jié)構(gòu)和大小上差異均較大，這一差異有利于油分子更好地填補(bǔ)防銹劑成膜產(chǎn)生的大小各異的孔隙，使金屬表面上的吸附膜更加緊密、完整、牢固。

綜上所述，在所選的6 種基礎(chǔ)油中，黏度最小的W1-60 與黏度最大的HVI 150 復(fù)合后配制的防銹油取得最佳抗鹽霧性能。

基礎(chǔ)油復(fù)合比例對(duì)防銹油抗鹽霧性能的影響

在上述試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選擇W1-60 和HVI 150 組合，探究基礎(chǔ)油復(fù)合比例對(duì)所配制防銹油抗鹽霧性能的影響。防銹油調(diào)配方案及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同基礎(chǔ)油復(fù)合比例鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

從表4 中可以看出， 隨著W1-60 加入比例的降低，防銹油抗鹽霧能力呈現(xiàn)先增強(qiáng)后降低再增強(qiáng)的趨勢(shì)。當(dāng)W1-60 加入比例從(105-w)%降低到(95-w)%時(shí)，這時(shí)與HVI 150 復(fù)合發(fā)揮出越來(lái)越好的協(xié)同配合作用，抗鹽霧能力增強(qiáng)；當(dāng)W1-60 的加入比例從(95-w)%繼續(xù)降低到(85-w)%時(shí)，防銹油抗鹽霧能力逐漸降低；當(dāng)W1-60 的加入比例繼續(xù)降低到(80-w)%時(shí)，防銹油抗鹽霧能力明顯提升，這是由于HVI 150 加入量的增加使得油膜強(qiáng)度增強(qiáng)，此時(shí)油膜增強(qiáng)對(duì)提升防銹性能產(chǎn)生的正面作用大于因黏度提高對(duì)防銹劑分子吸附過(guò)程產(chǎn)生的負(fù)面作用，總體上表現(xiàn)為防銹油的抗鹽霧能力提升。

HVI 150 的加入量過(guò)大時(shí)，雖然會(huì)一定程度提升防銹性能，但黏度也會(huì)隨之增加，可能會(huì)導(dǎo)致防銹油后續(xù)除膜難度加大，工件涂油帶出量增加，造成成本增加等后果。故在溶劑稀釋型軟膜防銹油配方研發(fā)及優(yōu)化過(guò)程中，(w+5)%的HVI 150 加入量是最佳選擇。

結(jié)論

☆種類及加劑量相同的條件下，所選防銹劑在不同黏度的基礎(chǔ)油中表現(xiàn)出不同的防銹效果。基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)黏度越小，防銹油的防銹性能越好的趨勢(shì)。

☆在所選擇的6 種基礎(chǔ)油中，當(dāng)兩種黏度不同的基礎(chǔ)油復(fù)合配制防銹油時(shí)，黏度最小的W1-60 基礎(chǔ)油與黏度最大的HVI 150 基礎(chǔ)油復(fù)合后配制的防銹油取得最佳抗鹽霧性能。

☆兩種黏度不同的基礎(chǔ)油復(fù)合使用時(shí)，兩者的比例對(duì)防銹油防銹性能也有一定的影響。隨著W1-60基礎(chǔ)油加入比例的降低，防銹油抗鹽霧能力呈現(xiàn)先增強(qiáng)后降低再增強(qiáng)的趨勢(shì)。本文探究的最佳搭配組合為：W1-60 與HVI 150，其中HVI 150 加入量為(w+5)%時(shí)（在基礎(chǔ)油中的比例），取得最佳防銹效果。