淺談潤(rùn)滑油中的抗泡劑

岑志源 陳炳耀 楊善杰

摘 要：生活生產(chǎn)中各種機(jī)械設(shè)備廣泛地使用潤(rùn)滑油，而其在被使用中產(chǎn)生的泡沫對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)的危害非常大，還會(huì)加劇機(jī)械磨損和潤(rùn)滑油的損耗。因此，良好的抗泡性對(duì)潤(rùn)滑油十分重要。本文將對(duì)泡沫的形成與危害，與抗泡劑的作用機(jī)理進(jìn)行探討，并對(duì)常見抗泡劑的種類進(jìn)行介紹，得出了應(yīng)該加大復(fù)合型抗泡劑的研究的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：泡沫;抗泡劑;抗泡機(jī)理;種類

1 前言

潤(rùn)滑油在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)及使用的過程中，會(huì)受到攪拌、振蕩等作用，并不可避免地有空氣進(jìn)入油中，導(dǎo)致潤(rùn)滑油的表面會(huì)逐漸形成泡沫，并分散至油品內(nèi)部。另外，在面對(duì)愈加嚴(yán)峻苛刻的工作環(huán)境時(shí)，我們需要往潤(rùn)滑油中加入各種添加劑來增強(qiáng)其性能。但是，添加劑之間的相互作用， 在其改善油品某項(xiàng)性能的同時(shí)，或許會(huì)對(duì)其他性能產(chǎn)生不利影響[1]。就如清凈分散劑，抗氧抗腐劑等添加劑多為表面活性劑，會(huì)增加油品的泡沫生成趨勢(shì)和泡沫穩(wěn)定性[2]。

潤(rùn)滑油表面或體系內(nèi)部的泡沫會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑系統(tǒng)帶來不良影響，它不僅會(huì)削弱潤(rùn)滑油的密封作用，也會(huì)降低冷卻散熱效果，嚴(yán)重時(shí)使油泵抽空，油路產(chǎn)生氣阻，造成供油停滯，以致運(yùn)動(dòng)部件得不到潤(rùn)滑，增加零件磨損，損壞儀器[3]。因此，一款性能優(yōu)良的潤(rùn)滑油必須具有良好的抗泡性，應(yīng)能使油不起泡或起泡后易于消泡，從而保證潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常工作。

2 泡沫的形成與危害

2.1 泡沫的形成

泡沫是一種空氣與油形成的氣-液界面現(xiàn)象，其以潤(rùn)滑油為分散介質(zhì)的分散體系，以空氣為分散相。當(dāng)潤(rùn)滑油中的氣泡上升至油液后，會(huì)被一定厚度油膜所包圍，進(jìn)而形成氣泡聚集體。

但是，純物質(zhì)是不易起泡的，形成的泡沫也會(huì)旋即破裂消失。所以，能在潤(rùn)滑油中穩(wěn)定存在的泡沫，必然是由油品中大量的表面活性劑導(dǎo)致的。一般油品中使用的抗氧抗腐劑、清凈分散劑及其他添加劑，絕大多數(shù)是表面活性劑。富集于氣液界面的表面活性劑的極性基團(tuán)指向液體，而非極性基團(tuán)則指向氣泡內(nèi)，構(gòu)成單分子層膜以減小界面的張力，而使氣泡處于較穩(wěn)定的熱力學(xué)狀態(tài);當(dāng)氣泡在液體中上浮到液面并逸出時(shí)，氣泡膜已生成雙分子層膜了。

2.2 泡沫的危害

泡沫會(huì)使?jié)櫥托阅芟陆担唧w表現(xiàn)在潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑減磨、冷卻散熱、清凈分散、密封堵漏、防腐防銹等作用方面：

（1）潤(rùn)滑減磨性能減弱：泡沫會(huì)破壞發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的摩擦副處的油膜的連續(xù)性，降低潤(rùn)滑性能，導(dǎo)致機(jī)件失去充分的潤(rùn)滑防護(hù)而產(chǎn)生嚴(yán)重磨損甚至燒結(jié)。

（2）冷卻散熱性能降低：機(jī)械設(shè)備的部分熱量經(jīng)由潤(rùn)滑油在循環(huán)流動(dòng)時(shí)帶走散發(fā)出去，而潤(rùn)滑油表面聚集大量泡沫時(shí)，油品的流動(dòng)性會(huì)變差，其中的熱量因難以散發(fā)而使冷卻效果大減。

（3）清凈分散效果減弱：油品與空氣的接觸面積會(huì)因泡沫而增大，油品在高溫下的氧化變質(zhì)會(huì)加劇，生成更多的碳化物、油泥;同時(shí)，流動(dòng)性不足的潤(rùn)滑油無法充分沖洗帶走零件工作面上的贓物。

（4）防腐防銹作用減弱：潤(rùn)滑油吸附在零件表面形成一層油膜，來隔絕空氣中的氧氣、水、酸性物質(zhì)及有害氣體，防止腐蝕。而泡沫不僅會(huì)破壞油膜，還會(huì)在高溫下釋放氣泡，形成氣蝕。

（5）造成氣阻、斷流現(xiàn)象：泡沫在高溫下釋放出氣體后，可能會(huì)引發(fā)氣阻，堵塞油路，影響供油，甚至斷流，使?jié)櫥到y(tǒng)無法正常工作。

3 抗泡劑的作用機(jī)理

抗泡方法眾多，一般分為物理抗泡法和化學(xué)抗泡法，而添加抗泡劑法則屬于化學(xué)抗泡法。

目前，關(guān)于抗泡劑作用機(jī)理的研究并不足夠明了，且相關(guān)觀點(diǎn)眾多，而當(dāng)中最受主流認(rèn)可的理論則認(rèn)為是讓泡沫的氣液交界面處的表面張力降低，使其破裂而消泡[4]。

一般而言，不溶于潤(rùn)滑油的抗泡劑以細(xì)小的液珠態(tài)均勻地分布于潤(rùn)滑油中。由于抗泡劑的表面張力要比潤(rùn)滑油表面張力小，當(dāng)抗泡劑均勻地分布于潤(rùn)滑油中時(shí)，會(huì)吸附于泡沫上，滲透到氣泡膜內(nèi)，使局部膜的強(qiáng)度發(fā)生變化，產(chǎn)生張力差，吸附膜區(qū)受到周邊拉力，使膜因受力不均逐漸變薄以致破裂[5]。相反，若抗泡劑溶于潤(rùn)滑油中，潤(rùn)滑油體系整體的表面張力將會(huì)下降，該體系產(chǎn)生的泡沫會(huì)因表面張力下降而更加穩(wěn)定。

4 常見抗泡劑的種類

潤(rùn)滑油抗泡劑為油溶性表面活性劑，其一般分為三大類：硅型抗泡劑，非硅型抗泡劑和復(fù)合型抗泡劑。

4.1 硅型抗泡劑

硅型抗泡劑應(yīng)用最多的是二甲基硅油（T901），又名甲基硅油、聚二甲基硅氧烷液體。其為無味無臭、無毒、無色的透明粘稠液體。T901具有用量少（ 0.0001%～0.001%），抗泡性能良好的特點(diǎn)。T901不溶于潤(rùn)滑油，而是分散成極微小的顆粒分布于油中，它的表面張力小于潤(rùn)滑油，附在潤(rùn)滑油與氣泡表面之間使之形不成穩(wěn)定的氣-液相而造成起泡破裂。而對(duì)于分散氣泡，它使表面張力降低而使生成的氣泡直徑變小，上浮困難，導(dǎo)致空氣釋放性差。另外，若在酸性油品里，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，硅型抗泡劑會(huì)因不穩(wěn)定而沉降，聚積造成消泡性能的失效[6-8]。

4.2 非硅型抗泡劑

非硅型抗泡劑應(yīng)用最多的是聚丙烯酸酯（T911和T912），是一種無毒、無色或微黃色的透明粘稠液體。聚丙烯酸酯在礦物油中的溶解性好，具有用量少（0.005%～0.1%）;生成的氣泡直徑大，容易釋放，對(duì)空氣釋放性影響小;對(duì)各種調(diào)和技術(shù)不敏感;在酸性介質(zhì)除泡效率高和抗泡持久性好等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)，非硅型抗泡劑與某些添加劑的配伍性差，會(huì)引起抗泡效果下降，甚至促進(jìn)泡沫生成[9，10]。故此，在使用非硅型抗泡劑時(shí)應(yīng)多加注意。

4.3 復(fù)合型抗泡劑

當(dāng)油品在單獨(dú)使用硅型抗泡劑或非硅型抗泡劑，不能同時(shí)滿足在空氣釋放性、抗泡性、調(diào)和技術(shù)要求、適用介質(zhì)條件等方面的要求時(shí)，人們將兩類抗泡劑按適當(dāng)?shù)谋壤凸に嚰右詮?fù)合，均衡它們的長(zhǎng)短處研發(fā)出復(fù)合型抗泡劑來滿足需求[11，12]。

迄今，已研制出1#復(fù)合抗泡劑（T921）、2#復(fù)合抗泡劑（T922）和3#（T923）復(fù)合抗泡劑三種復(fù)合型抗泡劑。1#復(fù)合型抗泡劑與大多數(shù)添加劑配伍性好，對(duì)油品空氣釋放性影響小，油溶性較好，使用方便。2#復(fù)合型抗泡劑對(duì)含磺酸鹽或發(fā)泡性強(qiáng)物質(zhì)的油品有高效抗泡性，油溶性好，不需稀釋，加入方便[13]。3#復(fù)合型抗泡劑對(duì)含大量清凈劑或發(fā)泡性強(qiáng)物質(zhì)的油品抗泡性強(qiáng)，加入方便[14]。

5 結(jié)論

使用抗泡劑是消除潤(rùn)滑油中氣泡，保證潤(rùn)滑系統(tǒng)正常的最好方式。但現(xiàn)今廣泛使用的硅型抗泡劑和非硅型抗泡劑自身都存在著不足，影響消泡效果。所以應(yīng)對(duì)復(fù)合型抗泡劑給予足夠重視，加大研究力度，朝消泡劑用量少、性能更優(yōu)異、能提高設(shè)備利用率和實(shí)際生產(chǎn)效能等的方向發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：岑志源（1992-），男，廣東佛山人，本科，實(shí)驗(yàn)員，研究方向：潤(rùn)滑油、制動(dòng)液。