高速鐵路螺栓專用長效防腐脂的制備研究

劉嬌

摘 要：以1，2—羥基硬脂酸、金屬皂基、礦物基礎(chǔ)油、石蠟基變壓器油為主要原料，采用皂化的方法制備高鐵螺栓專用長效防腐脂，通過對制備出的防腐脂的低溫附著性、抗鹽霧性的研究，選用篩選排除法確定了高鐵螺栓專用長效防腐脂的配方為基礎(chǔ)油量為80%、稠化劑量為15%、添加劑量為5%。通過理化性能分析和試用結(jié)果表明：該防腐脂高低溫性能、防銹蝕性和抗水淋性能較好，試用前后結(jié)構(gòu)變化不大，性能穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：高鐵螺栓專用長效防腐脂；篩選排除法；配方；防銹

中圖分類號：U213 文獻標(biāo)識碼：A

隨著中國高速鐵路的飛速的發(fā)展，我國成為了世界上高鐵發(fā)展最快、系統(tǒng)技術(shù)最全、集成能力最強、運營里程最長、運營速度最高、在建規(guī)模最大的國家。面對快速發(fā)展的高速鐵路，路枕螺栓的防護材料用量較大，技術(shù)要求也全面提高。由于我國高速鐵路分布特點是南北方溫差大，西北部長年高蒸發(fā)度，南方常年溫濕多雨，沿海及內(nèi)陸鹽湖地區(qū)高鹽份，東北部處于高寒地區(qū)。在這種氣候條件下，對高鐵扣件螺栓的腐蝕危害較大，因此急需研制出一種高低溫附著性、抗鹽霧性較好的高速鐵路螺栓專用長效防腐脂。

本文作者選用了1，2—羥基硬脂酸、金屬皂基、礦物基礎(chǔ)油、石蠟基變壓器油為主要原料，防銹劑、抗氧劑為添加劑，進行了高鐵螺栓專用長效防腐脂配方設(shè)計，采用皂化的方法制備出高速鐵路螺栓專用長效防腐脂，對制備出的防腐脂的低溫附著性、抗鹽霧性能進行了分析研究，利用篩選排除法確定防腐脂的最終配方。并對在該配方下制備出的防腐脂進行理化性能分析，及試用前后的結(jié)構(gòu)研究。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與測試標(biāo)準(zhǔn)

潤滑脂滴點測定器BF-21，GB/T 4929-1985；潤滑脂錐入度測定器BF-38，GB/T269-1991；潤滑脂鋼網(wǎng)分油測定儀FDH-4701，SH/T0324；石油產(chǎn)品水分試驗器BF11-A，GB/T512-1965；潤滑脂銅片腐蝕測定器BF-19B，GB/T7326-1987；防銹油脂鹽霧試驗儀TD-SH/T0081，SH/T0081；防銹油脂濕熱試驗箱GB/T2361，GB/T2361；潤滑脂抗水淋性能測定器BF-48，SH/T0109；潤滑脂蒸發(fā)損失測定器BF-60，GB/T7325；潤滑脂氧化安定性測定器SH/T0325，SH/T0325。

1.2 實驗步驟

1.2.1 實驗原料

根據(jù)高速鐵路對路枕螺栓防護新特點，設(shè)計了高鐵螺栓專用長效脂的基本配方，包括1，2—羥基硬脂酸、金屬皂基、防銹劑、礦物基礎(chǔ)油、石蠟基變壓器油、抗氧劑等。

1.2.2 配方的設(shè)計

高鐵螺栓專用長效防腐脂主要選取的原料為稠化劑、基礎(chǔ)油及添加劑。一般潤滑脂中稠化劑的含量約為10%～20%，基礎(chǔ)油含量約為75%～90%，添加劑及填料的含量在5%以下。針對高速鐵路螺栓長效防腐脂的使用特點，設(shè)計了各生產(chǎn)原料之間的配比，詳見表1。

1.2.3 制備實驗

將一定量的硬脂酸、防銹劑、和1/3基礎(chǔ)油全部投入四口燒瓶內(nèi)，開動攪拌，并加熱升溫到90℃，加入皂基進行皂化反應(yīng)，保溫105℃～110℃，皂化反應(yīng)時間為1.5h～2h。皂化反應(yīng)完畢后，再加入1/3基礎(chǔ)油，升溫到210℃高溫?zé)捴疲尤胧Ｏ碌?/3基礎(chǔ)油急冷。停止加熱，當(dāng)溫度冷卻至160℃時，加入抗氧劑、增稠劑、防銹劑等，待降至室溫時停止攪拌、研磨出料。

2 產(chǎn)品性能評價

經(jīng)過對基礎(chǔ)油、稠化劑及添加劑的考察，設(shè)計了防腐脂的基礎(chǔ)配方和工藝，對產(chǎn)品進行了附著性試驗、鹽霧試驗、錐入度測定及理化性能分析。

2.1 低溫附著性試驗

低溫附著性試驗是在溫度為-20℃，時間為24h條件下，把防腐脂涂覆在（3～5）mm×60mm×80mm鋼片上，放入低溫箱中，保持溫度放置24h。到達時間后用劃痕試驗器在試片膜上劃痕。試驗后評判油膜有無脫落。

表2的附著性試驗結(jié)果顯示：配方1、2、3、4附著性較好，符合防腐脂的使用要求，配方5、6、7附著性較差，不符合使用要求。

2.2 鹽霧試驗

鹽霧試驗是在80mm×60mm×（1～3）mm的鋼片上涂防腐脂，在35℃下，用濃度為5%的鹽霧噴灑鋼片，時間為14天，試驗后評判銹點所占評判板的格子數(shù)，試驗結(jié)果見表3。

表3的鹽霧試驗結(jié)果顯示：配方5的抗鹽霧性能最好，配方3的抗鹽霧性能最差，不符合要求。配方1、2、4、6、7抗鹽霧性能一般，符合防腐脂的使用要求。由于配方5、6、7附著性試驗不符合防腐脂的使用要求，只有配方1、2、4符合防腐脂的使用要求，而配方4較配方1、2的成本低，且試驗效果相同，因此選擇配方4。

2.3 理化性能

選擇配方4的樣品進行了理化性能分析，分析結(jié)果見表4。

表4的理化性能分析結(jié)果顯示：高鐵螺栓專用長效防腐脂具有良好的高低溫性能、抗水淋性、抗鹽霧及良好的潤滑性能。

3 試用結(jié)果

把高鐵螺栓專用長效防腐脂注入扣件預(yù)埋套管及涂覆于扣件螺栓等部位，試用于60天。

圖1為防腐脂試用前后的FT-IR紅外光譜圖，從圖1中可以看出：防腐脂的結(jié)構(gòu)在試用前后變化不大，性能穩(wěn)定。

結(jié)論

本文作者設(shè)計了高鐵螺栓專用長效防腐脂的基本配方，并對其各配方產(chǎn)品的性能進行研究，得出了以下結(jié)論：

（1）采用篩選排除法確定了高鐵螺栓專用長效防腐脂的配方，得出的配方條件為：基礎(chǔ)油的量為80%、稠化劑的量為15%、添加劑的量為5%。

（2）根據(jù)理化性能分析，可知該防腐脂具有優(yōu)良的高低溫性能、防銹蝕性、抗水淋性能。

（3）研制出的防腐脂試用前后結(jié)構(gòu)變化不大，性能穩(wěn)定。

參考文獻

[1] 350km/h客運專線有砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕暫行技術(shù)條件[Z].2004（03）.

[2]客運專線鐵路雙塊式混凝土軌枕暫行技術(shù)條件[Z].2008（06）.

[3] GB50090-2006，鐵路線路設(shè)計規(guī)范[S].

[4]高速鐵路線路維修養(yǎng)護技術(shù)[Z].

[5]京滬高速鐵路扣件技術(shù)條件編制說明[M].北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2004.

[6]客運專線扣件系統(tǒng)技術(shù)詳解[Z].北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2010（05）.

[7]蔣明俊，郭小川.潤滑脂性能及應(yīng)用[M].北京：中國石化出版社，2010.

[8]張龍年，王曉波，續(xù)景.國內(nèi)潤滑脂工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].潤滑油與燃料，2008（01）：1-5.

[9]白傳航.潤滑脂的組成和性能評價[J].合成潤滑材料，2004，31（01）：35-41.

[10]呂兆歧，謝泉.潤滑油品研究與應(yīng)用指南[M].北京：中國石化出版社，1997.

[11]何懿峰，孫洪偉，段慶華.潤滑脂合成機理探索[J].石油學(xué)報，2009，25（z1）：98-102.