鋰基潤滑脂制備工藝的改進(jìn)

朱國靖

南京科潤工業(yè)介質(zhì)股份有限公司

鋰基潤滑脂是當(dāng)前全世界制備量最大的潤滑脂品種，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，應(yīng)用于航空航天、汽車、鐵路機(jī)車、坦克、炮車、艦船、建筑機(jī)械、冶金設(shè)備、重型機(jī)械、各類機(jī)床、化工機(jī)械、紡織機(jī)械、造紙機(jī)械、食品機(jī)械、家用電器和辦公設(shè)備等工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國防工業(yè)各部門的機(jī)械和設(shè)備。鋰基潤滑脂既可以滿足通用潤滑要求，又能滿足特殊潤滑要求，是當(dāng)前潤滑脂產(chǎn)品中不可替代的品種[1]。

鋰基潤滑脂主要是以脂肪酸鋰皂作為稠化劑稠化礦物基礎(chǔ)油或合成基礎(chǔ)油，并加入添加劑，通過不同的制備工藝制成。目前鋰基潤滑脂的制備工藝主要分為常壓釜制備工藝、壓力釜制備工藝和接觸器制備工藝。其中，常壓釜制備工藝是最原始的潤滑脂制備方式，由于常壓釜制作費用低，并且利于觀察，因此被廣泛使用。但相對于壓力釜制備工藝來說，其制備周期長、能耗較高[2]。常用鋰基潤滑脂制備工藝的比較見表1。

本文在以常壓釜制備鋰基潤滑脂時，選擇添加1種C16～C22的脂肪酸，在皂化階段能夠起到膨化作用，提高脂肪酸與堿接觸的比表面積，并且鎖住水分，提高反應(yīng)速率，從而簡化了制備工藝，縮短了制備時間，達(dá)到了降低能耗的目的。

圖1 鋰基潤滑脂制備工藝

試驗部分

試驗原料

基礎(chǔ)油

◇150BS：泰國國家石油公司；

◇500SN：泰國國家石油公司。

稠化劑

◇12-羥基硬脂酸：工業(yè)級；

◇三壓硬脂酸：工業(yè)級；

◇環(huán)烷酸：工業(yè)級；

◇C16～C22酸：工業(yè)級；

◇堿：單水氫氧化鋰，工業(yè)級。

鋰基潤滑脂的制備

鋰基潤滑脂的制備工藝見圖1。

鋰基潤滑脂常規(guī)制備工藝與改進(jìn)制備工藝對比，見表2。

結(jié)果與討論

制備工藝過程對比

鋰基潤滑脂制備工藝改進(jìn)前后的工藝歷程對比見圖2。

從圖2可以看出，制備工藝改進(jìn)后，鋰基潤滑脂皂化反應(yīng)時間縮短了，并且節(jié)省了升溫脫水的時間，降低了煉制溫度，達(dá)到了縮短制備時間、降低能耗的目的。

表2 改進(jìn)前后鋰基潤滑脂制備工藝對比

圖2 改進(jìn)前后制備工藝歷程對比

常規(guī)理化指標(biāo)

鋰基潤滑脂制備工藝改進(jìn)前后的常規(guī)理化指標(biāo)分析結(jié)果見表3。

從表3可以看出，改進(jìn)后的鋰基潤滑脂10萬次延長錐入度變化值，由原來的23變成36，說明機(jī)械安定性變差；其他性能差異不大，但是極壓抗磨性能明顯提高，說明C16～C22酸能夠提高鋰基潤滑脂的極壓抗磨性能。總的來說，改進(jìn)后的鋰基潤滑脂可以達(dá)到GB/T 7324—2010《通用鋰基潤滑脂》標(biāo)準(zhǔn)的要求（3號）。

C16~C22酸添加比例對鋰基潤滑脂性能的影響

工作錐入度

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的工作錐入度見圖3。

由圖3可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，鋰基潤滑脂的工作錐入度有變大趨勢，說明C16～C22酸的添加對潤滑脂的稠度影響較大。

滴點

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的滴點見圖4。

由圖4可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，潤滑脂的滴點大體上是呈無規(guī)律的變化，整體在200～205 ℃，變化不大，說明C16～C22酸的添加對潤滑脂的滴點影響較小。

10萬次延長工作錐入度

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的10萬次工作錐入度見圖5。

由圖5可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，潤滑脂的10萬次延長工作錐入度有變大趨勢，說明C16～C22酸的添加對潤滑脂的機(jī)械安定性影響較大。

鋼網(wǎng)分油

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的鋼網(wǎng)分油見圖6。

由圖6可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，鋰基潤滑脂的鋼網(wǎng)分油數(shù)據(jù)有波動，但總體上呈上升趨勢。

極壓性能

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的極壓性能見圖7。

由圖7可以看出，鋰基潤滑脂的燒結(jié)負(fù)荷PD與最大無卡咬負(fù)荷PB在C16～C22酸的添加量為0.4～0.5%時會有一個明顯的增長，但繼續(xù)添加，PD與PB值并無變化。

表3 常規(guī)理化指標(biāo)分析結(jié)果

圖3 所制備鋰基潤滑脂的工作錐入度

圖4 所制備鋰基潤滑脂的滴點

圖5 所制備鋰基潤滑脂的潤滑脂的10萬次工作錐入度

圖6 所制備鋰基潤滑脂的鋼網(wǎng)分油

抗磨性能

不同C16～C22酸添加比例下制備的鋰基潤滑脂的磨斑直徑見圖(8)。

由圖8可以看出，隨著C16～C22酸添加比例的增加，潤滑脂的磨斑直徑主要呈下降趨勢，后趨于平穩(wěn)，說明C16～C22酸的添加對潤滑脂的抗磨性能具有一定的改善作用。

圖7 所制備鋰基潤滑脂的極壓性能

圖8 所制備鋰基潤滑脂的磨斑直徑

結(jié)論

☆添加C16～C22酸改進(jìn)制備工藝后，鋰基潤滑脂皂化反應(yīng)時間縮短了，并且節(jié)省了升溫脫水的時間，降低了煉制溫度，能夠達(dá)到縮短制備時間、降低能耗的目的。

☆改進(jìn)制備工藝制備的鋰基潤滑脂的機(jī)械安定性變差，但極壓抗磨性能是提高的，總體上可以達(dá)到GB/T 7324—2010《通用鋰基潤滑脂》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

☆隨著C16～C22酸酸添加比例的增大，對鋰基潤滑脂的稠度、機(jī)械安定性和抗磨性能影響較大，添加比例控制在0.4%～0.6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）較為適宜。