飛機防護潤滑脂的研制

方春梅，李茂森，劉顯秋，段慶華

（中國石化石油化工科學研究院，北京100083）

飛機無論在機場停放還是在飛行過程中，都要經(jīng)受潮濕、雨淋、風吹、曝曬和高低溫環(huán)境的考驗。飛機防護潤滑脂主要用于飛機操縱系統(tǒng)的鋼索、活塞桿表面、機身結(jié)合處、各安裝點以及沒有保護層的金屬表面以防止腐蝕。

由于目前沒有專門用于防護飛機等航空器的潤滑脂產(chǎn)品，因此在實際應(yīng)用中，我國常用3號艦用潤滑脂［1］作為飛機等航空器的防護潤滑脂。現(xiàn)有技術(shù)中，3號艦用潤滑脂采用脂肪酸鋁皂稠化高黏度渣油并添加大量瀝青制成，具有良好的抗水性和黏附性，主要用于船舶推進器主軸和與海水接觸的金屬表面的防護。3號艦用潤滑脂的黏附性和防水性雖然好，但低溫性能差，10℃相似黏度為1 900Pa·s，并且其防腐蝕性為2級。由于飛機等航空器經(jīng)常處于高空環(huán)境下，用于防護飛機等航空器的潤滑脂除了需要具有好的抗水性和黏附性外，還應(yīng)具有十分優(yōu)良的低溫性能。3號艦用潤滑脂不能完全滿足飛機等航空器在各種外場環(huán)境下的防護要求，因此有必要研制一種綜合性能優(yōu)良的飛機防護潤滑脂。本課題以聚α烯烴油（PAO）為基礎(chǔ)油，選用硬脂酸鋁為稠化劑，采用適當?shù)臒捴乒に囍瞥苫A(chǔ)脂，在一定條件下加入合適的增黏劑，研制一種飛機防護潤滑脂，以滿足飛機等航空器在外場環(huán)境下的防護要求。

1 飛機防護潤滑脂的制備

1.1 基礎(chǔ)油的確定

基礎(chǔ)油在潤滑脂中占有較大比例，其性質(zhì)決定了潤滑脂的特性。基礎(chǔ)油黏度的大小決定了潤滑脂皂量的高低，對于牌號相同的潤滑脂，基礎(chǔ)油黏度越大，皂量越高，黏附性越好。由于飛機防護潤滑脂的使用場合多為戶外高空環(huán)境，為了更好地起到潤滑和密封作用，應(yīng)選用黏度較大的基礎(chǔ)油，并且應(yīng)具有好的高、低溫性能，因此選用PAO為基礎(chǔ)油。PAO的主要理化性質(zhì)見表1。

表1 基礎(chǔ)油PAO的主要理化性質(zhì)

1.2 稠化劑的篩選

稠化劑在潤滑脂中具有重要的作用，其用量僅次于基礎(chǔ)油，在潤滑脂中的作用不容忽視。稠化劑種類和用量是根據(jù)潤滑脂的使用場所和潤滑脂的標準確定的，不同稠化劑對潤滑脂性能的影響也不同。

飛機防護潤滑脂對黏附性能和抗水性能的要求很高，因此選用鋁基潤滑脂［2］作為基礎(chǔ)脂。鋁基潤滑脂的特點如下：①具有高度的耐水性，本身不含水也不溶于水，可以用于與水接觸的部位；②具有良好的觸變性，易黏附于金屬表面；③鋁皂對基礎(chǔ)油氧化的催化作用小，故該類型脂的氧化安定性較好。考慮以上因素，選用硬脂酸鋁作為稠化劑。

1.3 制脂工藝考察

在基礎(chǔ)油PAO與稠化劑硬脂酸鋁配料比相同的情況下，考察制脂過程中最高煉制溫度［3］、冷油占基礎(chǔ)油的比例以及冷卻方式對潤滑脂滴點的影響，結(jié)果見表2。從表2可以看出，當采用不加入冷油、靜放冷卻的方式時，將制脂過程中的最高煉制溫度從110℃升高至185℃，潤滑脂的1/4錐入度值（0.1mm）均在51左右，無明顯變化，即潤滑脂的稠度不受影響，然而潤滑脂的滴點明顯增加，從115℃升高至170℃，潤滑脂的膠體安定性明顯增強，說明提高最高煉制溫度有利于提高潤滑脂的滴點。

表2 制脂工藝對潤滑脂滴點的影響

當制脂過程中最高煉制溫度為185℃、采用靜放冷卻的方式時，加入冷油前后潤滑脂的1/4錐入度值（0.1mm）均為51，說明加入冷油不影響潤滑脂的稠度；但加入冷油且冷油與底油質(zhì)量比為1∶2時，潤滑脂的滴點明顯提高，從170℃升高至180℃，并且基礎(chǔ)油分兩次加入，符合常規(guī)制脂工藝，使之易于工業(yè)化。

當制脂過程中最高煉制溫度為185℃、冷油與底油質(zhì)量比為1∶2時，采用靜放和攪拌兩種不同的冷卻方式得到的潤滑脂的稠度不同，1/4錐入度值（0.1mm）分別為51和68，但滴點無明顯差異。這是因為攪拌冷卻破壞了潤滑脂膠體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，使?jié)櫥黠@變軟，故應(yīng)采用靜放冷卻的方式。

綜上所述，飛機防護潤滑脂的最佳制備條件為：最高煉制溫度為185℃；基礎(chǔ)油分兩次加入，冷油與底油質(zhì)量比為1∶2；采用靜放冷卻的方式。

1.4 增黏劑的選擇

飛機防護潤滑脂對黏附性的要求很高，為了防止?jié)櫥跐櫥砻婷撀洌瑑H僅靠潤滑脂本身的黏性滿足不了對黏附性的要求，必須加入一定量的增黏劑來提高其黏附性能［4－6］。選用兩種增黏劑N1和N2，分別考察潤滑脂的抗水噴霧性和低溫性能。

在基礎(chǔ)油PAO和稠化劑硬脂酸鋁配料比相同、最高煉制溫度為185℃、冷油與底油質(zhì)量比為1∶2、靜放冷卻方式的制脂工藝條件下，考察不同增黏劑及其用量對飛機防護潤滑脂的抗水噴霧性和低溫性能的影響，結(jié)果見表3。從表3可以看出：增黏劑N1的加入使?jié)櫥矶让黠@變小，滴點略微增加，抗水噴霧性能明顯改善，當增黏劑N1的加入量為50%時，抗水噴霧性達到1.76%；增黏劑N2的加入對潤滑脂的稠度無明顯影響，滴點明顯增加，當增黏劑N2的加入量為30%時，抗水噴霧性達到1.01%，而且低溫性能好，0℃相似黏度為490Pa·s，且單獨使用增黏劑N2時潤滑脂為白色，便于使用；當增黏劑N1和N2混合使用時，潤滑脂相似黏度大幅增加，抗水噴霧性亦不如兩種增黏劑單獨使用時效果好。綜合上述結(jié)果，選用N2為增黏劑。

表3 增黏劑N1和N2對潤滑脂的抗水噴霧性和低溫性能的影響

2 飛機防護潤滑脂綜合性能評價

在基礎(chǔ)油PAO、稠化劑硬脂酸鋁及增黏劑配料比相同、最高煉制溫度為185℃、冷油與底油質(zhì)量比為1∶2、靜放冷卻方式的制脂工藝條件下，制備了兩批飛機防護潤滑脂放大樣品，即樣品11和樣品12，對其進行綜合性能評價，并與3號艦用潤滑脂進行對比，結(jié)果見表4。從表4可以看出，兩批放大樣品的理化性質(zhì)基本一致，說明該制脂工藝穩(wěn)定，重復(fù)性好，易于工業(yè)化；放大樣品的抗水噴霧性與3號艦用潤滑脂相當，而防腐蝕性能和低溫性能明顯優(yōu)于3號艦用潤滑脂，質(zhì)量指標完全符合國家軍用標準GJB 2095—1994的要求，可以滿足飛機在各種外場環(huán)境下的防護要求。

表4 飛機防護潤滑脂放大樣品性能

3 結(jié) 論

以聚α烯烴油為基礎(chǔ)油、硬脂酸鋁為稠化劑，并加入一定量的增黏劑，在最高煉制溫度為185℃、冷油與底油質(zhì)量比為1∶2、靜放冷卻方式的工藝條件下制備出飛機防護潤滑脂，該產(chǎn)品的抗水性和黏附性與3號艦用潤滑脂相當，其低溫性能明顯優(yōu)于3號艦用潤滑脂，各項質(zhì)量指標均達到了國家軍用標準GJB 2095—1994的要求，能夠滿足飛機在各種外場環(huán)境下的防護要求。

［1］曹艷麗.艦用潤滑脂的研制及應(yīng)用［J］.天然氣與石油，2010，28（6）：42－45

［2］顏志光.潤滑脂材料與潤滑技術(shù)［M］.北京：中國石化出版社，2000：193－211

［3］朱延彬.潤滑脂技術(shù)大全［M］.北京：中國石化出版社，2005：595－598

［4］郭永剛.防潮潤滑脂的研制［J］.天然氣與石油，2010，28（1）：20－23

［5］張良志.石油瀝青對鋁基潤滑脂黏附性的作用［J］.合成潤滑材料，1989，6（1）：5－10

［6］楊建軍.乙丙共聚物在潤滑脂生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.潤滑與密封，2006，175（3）：192－193