合成酯型油性添加剂的研究

2006年5月润滑与密封May 2006第5期(总第177期)LUBRICATION ENGINEERINGNo.5 ( serial No. 177 )合成酯型油性添加剂的研究林中华1"2黄克明’ 林心勇'(1.广州机械科学研究院 广东广州510700; 2. 广东茂名学院 广东茂名525000)摘要:采用合成酯作为油性剂，与棕榈油进行了一系列的对比试验。结果表明，硬脂酸辛酯不仅在改善矿物油的润滑性及与硫、 氯极压添加剂的复合效果方 面与棕榈油相当,而且改善了抗氧化性， 大幅度延长了油品的使用寿命， 综合成本会显著下降。因此,硬脂酸辛酯可以代替棕榈油作油性剂使用。关键词:油性剂;极压添加剂;硬脂酸辛酯;棕榈油中图分类号: TE626.3 文献标识码: A文章编号: 0254 -0150 (2006) 5-152 -3The Application Research of Synthetic Esters as Oiliness AdditiveLin Zhonghua'Huang Keming' Lin Xinyong'( 1. Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute , Guangzhou Guangdong 510700，China;2. Maoming College , Maoming Guangdong 525000 , China)Abstract: Synthetic esters were tested as oiliness additives and were compared with palm oil. The results show that octylstearate can enhance the lubricity of mineral oil and its effect of compound with sulphur additive and chlorine additive areequal to that of palm oil , and it also can improve anti-oxidantion, prolong oil life and decrease remarkably cost. Therefor,octyl stearate can replace the palm oil as oiliness additives.Keywords :oiliness additives ;extreme pressure additive ;octyl stearate ;palm oil目前矿物油油性添加剂大多数使用动植物油脂,润滑剂抗磨性能测定法。动植物油脂抗氧化性能差，使用过程中氧化变质导致1.3 试验方法油酸值增大，油产生胶质物，使机床产生“ 黄袍”，N32机械油(以下简称32*油)为基础油，分别机床和加工工件腐蚀等。近年来市场上出现了许多品加入不同类型的油性剂和极压抗磨剂，充分搅拌均匀.种的合成脂及能明显降低矿物油摩擦因数的有机化合后，通过摆锤式(振子)油性试验机测定其摩擦因物，可以替代传统的动植物油脂，为润滑油及金属加数(μ) 和四球机测定其最大无卡咬负荷(pn)、 磨工油的油性剂提供新的选择。斑直径(D9oin ),以油性剂棕榈油作为参比，筛选出1试验部分性能优异的合成酯型油性剂，为润滑油及金属加工油1. 1基础油和添加剂的油性剂提供新的选择。试验分为单剂实验和复合实(1) 基础油: N32机械油。(2)油性剂:棕榈油，三羟甲基丙烷油酸酯，2试验结果与分析硬脂酸辛酯，硬脂酸丁酯，硬脂酸异辛酯，棕榈酸异2.1合成酯油性剂的润滑抗磨性能比较辛酯。表1合成酯油性剂 与棕榈油润滑抗磨性能的比较(3) 极压抗磨剂:硫化烯烃棉籽油( T405)，试验号试验油样μpn/N Dwi/mm .52%氯化石蜡(T302)。32*油0.1739 460. 60. 6001.2试验仪器32*油+棕榈油.0.1365 519.40.586(1)摆锤式(振子)油性试验机，N-II型，日32'油+三羟甲基丙0.1504470.40.596本生产。试验方法依据SH/T 0072-92液体润滑剂摩烷油酸酯擦因数测定法。中国煤化工1429 519.40. 567(2)四球机，MS-800 型，厦门生产。试验方法MHCNMH(1589 509.60.530依据GB/T 3142润滑剂承载能力测定法; H/T 018952田+标桐酸异羊酯U. 1440 509.60. 52032*油+硬脂酸异辛酯0. 1600 470. 4.0. 583收稿日期: 2005 -07-25注:试验油样组成为32*油(95% 质量分数，下同) + 油性剂作者简介:林中华( 1980- )， 男，学士, E-mail: Linzhonghua1980@ 163. com.由表1可以看出，添加的油性剂具有一定的极2006年第5期林中华等:合成酯型油性添加剂的研究153压、抗磨性能,棕榈油与32*油复合其摩擦因数最小，的复合效果要好。最大无卡咬负荷值则与硬脂酸辛酯相当;低负荷磨损2.4合成酯油性剂与含氯、含硫极压剂的复合试验值以加入棕榈酸异辛酯为最小，而棕榈油居中间，硬表4合成酯油性剂与 含硫、氯极压剂复合试验结果脂酸辛酯稍微比棕榈油小。综合比较，棕榈酸异辛试验号.试验油样Pn/N Dyoin /mm酯、硬脂酸辛酯与棕榈油作用效果较接近。32"油+ T302 +T405 +棕榈油0.1397 637 0. 3202.2合成酯油性剂与含硫极压剂的复合试验32*油+ T302 +T405 +三羟0.1589 637 0. 413表2合成酯油性剂与含硫极压剂复合试验结果甲基丙烷油酸酯试验号μ Pn/N D}ow/mm32*油+T302+T405+硬0. 1408 656.6 0. 34032*油+T405+棕榈油0.148 37350. 273脂酸辛酯32*油+T405 +三羟甲32'油+ T302 +T405 +硬0. 1429676.2 0. 2930.1482715.4 0. 360基丙烷油酸酯脂酸丁酯32°油+ T405 +硬脂酸辛酯0. 1525 705.6 0. 27732*油+ T302 +T405 +棕0. 1461 637 0.32332"油+ T405 +硬脂酸丁酯0. 1536 630. 270榈酸异辛酯32"油+T405 +棕榈酸异辛酯0. 1472 686 0. 27732"油+ T302 +T405 +硬0. 1483617.4 0. 32032 '油+T405 +硬脂酸异辛酯0. 146 1666.4 0. 280脂酸异辛酯注:试验油样由32*油(90% 质量分数,下同) +油性剂注:试验油样组成由32"油(80% 质量分数，下同) + T302(5%) +T405 (5%)组成(10%) +T405 (5%) + 油性剂(5%)组成。由表2知，极少量的T405 (5%)与油性剂复合表4为合成酯油性剂与含硫、氯极压剂复合试验添加到矿物油中即可明显提高最大无卡咬负荷和抗磨结果。由表4知，同时添加少量的极压剂T302和能力，因T405具有极压抗磨及降低摩擦的性能，最T405的复合试验也明显提高了最大无卡咬负荷和抗大无卡咬负荷比单剂试验高出98 ~ 205.8 N,磨斑直磨能力，最大无卡咬负荷复合试验比单剂试验高出径相当于单剂试验的50%之多，而摩擦因数变化较98~294N,磨斑直径相当于单剂试验的50%~74%;小且无规则。复合试验的摩擦因数比单剂试验稍微大一点。从综合从总体.上看，在基础油32*油和极压剂T405相同指标性能来看，添加硬脂酸辛酯和棕榈酸异辛酯与添的情况下，添加硬脂酸辛酯或棕榈酸异辛酯的复合效加棕榈油的复合效果相当。考虑到价格因素，选用硬果与添加棕榈油的复合效果较接近，三者的最大无卡脂酸辛酯替代棕榈油较为合适。咬负荷、磨斑直径相当。比较表1~4中硬脂酸辛酯与棕榈油的润滑抗磨2.3合成酯油性剂与含氯极压剂的复合试验性能可知，添加棕榈油的有些润滑抗磨性能指标比硬表3合成酯油性剂与含氯极压剂复合试验结果脂酸辛酯的效果好，但是硬脂酸辛酯也表现出较好的Pg/N Disow/mn性能，从多个指标性能来看，添加硬脂酸辛酯与添加32*油+T302+棕榈油0. 1600 617.4 0. 383棕榈油的复合效果相当。2.5硬脂酸辛酯与棕榈油承载能力的比较32*油+ T302 +三羟甲0.1600 617.4 0. 443冒0.38昌0.40.355日0.3832"油+ T302 +硬脂酸辛酯0. 1653754.6 0. 350H 0,32出0.35中0.29-仙0.3232* 油+ T302 +硬脂酸丁酯0. 1643 617.4 0. 340i 0.26+棕榈油招场0.26←棕榍油0.23+硬脂酸辛酶士硬脂酸辛酯32"油+T302 +棕榈酸异辛酯0. 1600 666.4 0. 3200.24 196 294 392 490 58820.21962943924905886 32"油+T302 +硬脂酸异辛酯0. 1643 764.4 0. 337y 32"油5 % 32"油+5 (8)90%32油+5%s(b18h2 8SO2注:试验油样由32"油(85%质量分数,下同) + T302 (10%)+油性剂(5%)组成。中国煤化工负荷关系由表3知，添加少量T302(10%)的复合试验.MHc N M H G般都采用油性剂和极压也明显提高了最大无卡咬负荷和抗磨能力，最大无卡剂复台。本试验米用油性剂与含硫极压剂及含氯极压咬负荷复合试验比单剂试验高出98~294N,磨斑直剂复合，测定其在不同负载下的四球机钢球磨损值。径相当于单剂试验的50%~74%。复合试验的摩擦试验结果见图1。其中图1 (a) 为在90% 32*油+因数稍微大--点;但是在最大无卡咬负荷和抗磨损性5%油性剂+5%T405润滑油润滑下磨斑直径与负荷能上，添加硬駱酸辛酯或硬脂酸异辛酯比添加棕榈油的关系，图1 (b)为85% 32*油+5%油性剂+ 10%154润滑与密封总第177期T302润滑油润滑下磨斑直径与负荷的关系。承受载荷能力明显优于棕榈油。从图1(a)看出，两种油性剂承载能力的效果2.6棕榈油和硬脂酸 辛酯的综合性能比较(表5)相当，而图1 (b)的试验结果表明，硬脂酸辛酯的表5棕榈油和硬脂酸辛 酯的综合性能比较名称性状和应用优缺点黄色或红黄色之脂肪油，微溶于醇、醚、氯仿及二主要成分为棕榈酸、 棕榈酸酯、油酸酯、硬脂酸酯,润滑棕榈油硫化碳。密度920~927 kg/m'，粘度(100C) 8~效果好, 应用广泛,价格便宜。但是抗氧化性能差，使用9 Pa.s,闪点270 C,熔点27-42.5 C。用于缓和过程中容易 发生氧化变质导致油酸值增大，产生胶质物，剂、减摩剂和有色乳油用品等且凝固点高，在严寒地区使用不便合成酯抗氧化性能好，不易发生分解。粘度低，润滑性能硬脂酸辛酯无色或微黄色油状液体，无毒，熔点-10 C。用于好。硬脂酸辛酯不仅具有优良的高温性能，而且还具有高的粘度指数、优良的低温流动性和良好的润滑性能等优点。多种树脂加工时的内润滑剂虽价格相对较贵，但由于延长了油品的使用寿命,综合成本要比用棕榈油明显下降3结论参考文献(1)试验表明棕榈油和硬脂酸辛酯作为润滑剂[1] 汪德涛.润滑技术手册[M]. 北京:机械工业出版社,油性剂作用效果相当，均具有较好的抗磨能力和较高1998.的最大无卡咬负荷，其承受载荷的能力，后者甚至优[2] Thomas C Gregory.化学药品辞典[M].高恬，编译、上海:上海科学技术出版社，1960.于前者。(2)硬脂酸辛酯使用稳定，不易发生分解，凝[3]黄文轩.润滑油添加剂应用指南[M]. 北京:中国石化出版社，2003.固点低，克服了棕榈油使用过程中容易发生氧化变[4]王永根.乳化油和金属扎制用油[M]. 北京:中国石化质，凝固点高使用不便等缺点;尽管硬脂酸辛酯单价出版社，1992.高于棕榈油，但由于其改善了抗氧化性，大幅度延长[5]董浚修.润滑油添原理及润滑油[M]. 北京:中国石化了油品的使用寿命，综合成本会显著下降。所以使用出版社，1998.硬脂酸辛酯替代棕榈油可以收到明显的社会经济效[6] 张金延脂肪酸及其深加工手册[M]. 北京:化学工业出版社，2002.益。(上接第139页)从图1中热导不断增大;当喷涂量增加到4.6 mg时，接触热可看出，接触热导随着石100导开始不断减小;乙醇的加入使得整个过程的接触热墨的增加而升高，当石墨导增大，在5.2 mg时接触热导达到最大。但值得注质量为4.6mg时，接触热币40意的是该规律中的使得接触热导最大的喷涂量并不就导达到最大100.524 kW/第0581151820是合适的喷涂量。在实际生产中合适的喷涂量应大于乙醇浓度1%(m●K)，随着石墨量的增该喷涂量。由于这一规律是 在常温无外载条件下进行加，接触热导减小。从图2图3乙醇浓度对接的，与实际生产条件有所不同，但接触热导的变化规中可看出，活性剂的含量触热导的影响律是不变的，因此能为实际生产提供参考。对接触热导也有影响，当固含量浓度不变时，随着乙醇浓度的增加，接触热导先升高，在浓度为15%时[1] 奚同庚.无机材料热物性学[M]. 上海科技出版社,达到最大。从图3中可看出，乙醇的添加并没有改变1981.接触热导的变化规律，同时其接触热导均大于相应的[2] [英] DJ肖， 胶体与表面化学导论[M]. 3版.化学工中间介质为水溶液的接触热导，但增加量较小。这是业出版社，1989.由于表面活性剂乙醇的加入使得溶液的表面张力减[3]中国煤化工人民教育出版社，1980.小，在铜表面的铺展性能得到提高，接触点增多，使[4]MH触热导的理论研究 [J].中CNMH G-11.得对应的接触热导最大的石墨质量增大为5.2 mg,[5] Majumdar A，Tien C L. Fractal Network Model for Contact此时的接触热导为112. 013 kW/(m .K)。Conductance [J]. Heat Transfer, 1991, 113: 516 -525.[6] Majumdar A, Bhushan B. Fractal Model of Elasticplatic Con-通过瞬态法测试了接触热导随石墨喷涂量的变化tact Between Rough Surfaces [J]. Tribal ( ASME)，, 1991,规律，显泵喷祭董较小时，随着喷涂量的增加，接触113: 1-11.