鋰基潤滑脂生產工藝條件選擇對潤滑脂的影響

1、鋰基潤滑脂生產工藝條件選擇對潤滑脂的影響（一）皂化反應時間的影響在常壓釜生產潤滑脂的過程中，影響皂化反應效果的因素很多， 如反應溫度、反應物的濃度、反應時間、投料順序、反應物相互間接觸的情況、 機械攪拌的速度、堿類物質的濃度、脂肪或脂肪酸的組成以及基礎油的組成等 由于常壓制脂工藝條件的局限性，皂化反應幾乎總是不完全的，轉化率最高也不 超過98%，一般采用延長反應時間來提高反應的轉化率，采用壓力皂化釜進行 皂化反應，皂化轉化率可達到99. 5%以上。（二）最高煉制溫度的影響如果說皂化反應是制造潤滑脂最基本的條件，則最高煉制溫度就 是制造潤滑脂最關鍵的條件。潤滑脂在煉制過程中纖維結構發(fā)生幾次相轉變

2、過 程，特別是在最高煉制溫度下皂纖維處于熔融狀態(tài)，熔融狀態(tài)的皂纖維基本形成 了皂與油的溶膠狀態(tài)。在此狀態(tài)下可采取不同的急冷方式來實現(xiàn)產品不同的性能 要求，如果最高煉制溫度偏低，則難以實現(xiàn)上述目的；最高煉制溫度偏高，雖可 實現(xiàn)各種性能要求，但釜內基礎油輕組分會大量揮發(fā)，而且急劇氧化，影響脂的 外觀和潤滑脂產品質量，同時抗氧劑也易因揮發(fā)變質而失去作用。因此應注意在 生產過程中，一方面加快升溫速率，以便盡快達到最高煉制溫度，同時又要求在 達到最高煉制溫度后，迅急進入冷卻調和工序，使釜內物在最高煉制溫度下停留 時間盡可能地短。在鋰基潤滑脂生產過程中，當溫度達到155175C時，制脂釜內 混合物即由開始

3、加熱皂化至熔融，基本上形成了皂與油的溶膠狀態(tài)。有些生產廠 在此溫度下即加急冷油，同時用齒輪泵通過剪切閥打循環(huán)使其冷卻。這種工藝所 制備的鋰基潤滑脂的性能較差。正確的方法是繼續(xù)升溫至最高煉制溫度205 210C左右，使制脂釜內皂一油體系完全呈真溶液狀態(tài)。然后進入冷卻工序，通 過控制冷卻速率和方式，以獲得最佳鋰基潤滑脂的皂纖維結構，從而生產出性能 優(yōu)良的鋰基潤滑脂產品。為了制備性能優(yōu)良的鋰基潤滑脂產品，在生產工藝條件上，采用 預留30% 50%的基礎油作急冷混合油，使制脂釜內物的溫度由最高煉制溫度 205210C降至150160C，然后經循環(huán)剪切或研磨處理。這種工藝與常規(guī)的 操作方法相比，可節(jié)省脂

4、肪酸原料。例如，生產3號鋰基潤滑脂，含皂量只需要 8%10%，而且產品的機械安定性好，十萬次剪切試驗的錐入度變化值在25 個單位左右。關鍵詞：潤滑，影響，選擇，條件，工藝，生產，溫度，反應，最高，狀態(tài)，（三）脂肪材料的影響生產鋰基潤滑脂時，對脂肪材料的要求比生產其他皂基潤滑脂更為嚴格。雖 然各種脂肪或脂肪酸都可以用來制造鋰基潤滑脂，但脂肪或脂肪酸的碳鏈長度與 鋰基潤滑脂的性質（如鋰基潤滑脂的稠度和膠體安定性）有著密切的關系。對于正 構碳鏈脂肪酸來說，用短鏈脂肪酸制備的鋰基脂所得的產品析油量大，過長鏈的 脂肪酸制備的鋰基脂析油量雖小，但稠化能力很低。一般認為用十八碳和十六碳 的混合酸以及以十八碳

5、為主的12一羥基硬脂酸、氫化蓖麻油作為鋰基潤滑脂的 脂肪原料最為適宜。單獨使用硬脂酸生產鋰基潤滑脂時，硬脂酸的質量對成品鋰基潤滑脂性質有 很大影響。當硬脂酸的碘值（脂肪酸飽和程度小）增大時，鋰基潤滑脂的色澤加 深；當硬脂酸內含油酸量較多時，制備的鋰皂稠化能力較低，潤滑脂的機械安定 性較差。但微量不飽和酸的存在，可使成品潤滑脂氧化安定性和膠體安定性稍好。單獨使用氫化蓖麻油鋰皂生產鋰基潤滑脂時，稠化能力較低，制得的成品鋰 基潤滑脂的滴點較低，膠體安定性和防護性較差。因而目前一般不用它作鋰基潤 滑脂的脂肪原料。單獨使用12 一羥基硬脂酸鋰皂生產鋰基潤滑脂時，鋰皂的稠化能力較強， 其機械安定性要比單獨

6、用硬脂酸的制品好得多，但膠體安定性較差。試驗證明，用12 一羥基硬脂酸和硬脂酸按一定比例（如8： 2至6： 4）混合生 產的鋰基潤滑脂，則能兼顧到稠化能力、膠體安定性和機械安定性。（四）基礎油和添加劑的影響基礎油的粘度對成品鋰基潤滑脂的性質影響較大。用硬脂酸鋰皂制備的鋰基 潤滑脂，如采用石蠟基潤滑油作基礎油時，產品安定性較好；當采用環(huán)烷基潤滑 油作基礎油時，產品的稠度大于石蠟基基礎油制備的產品，膠體安定性也較好。 如若采用環(huán)烷基和石蠟基按一定比例混合的潤滑油作基礎油，制備的鋰基潤滑脂 的理化性質更為滿意。一般來說，鋰皂的稠化能力對于基礎油的粘度有最佳值（一 般落在中粘度范圍）。低于或高于此粘度

7、最佳值時，所得潤滑脂的稠度較小，滴 點降低。此外，低粘度基礎油制備的鋰基潤滑脂容易分油。與其他類型皂基潤滑脂一樣，鋰皂是以皂纖維結構的形態(tài)分散在基礎油內， 隨著生產工藝的不同，各種不同脂肪酸的鋰基潤滑脂皂纖維結構的形狀和大小會 發(fā)生改變。通常，如采用不飽和脂肪酸為原料時（如油酸等），則得到長纖維結構 的鋰基潤滑脂；當采用飽和脂肪酸（如硬脂酸）時，即得到短纖維結構鋰基潤滑脂； 采用12 一羥基硬脂酸時，鋰基潤滑脂的結構是扭帶狀纖維結構。如將硬脂酸 1. 2%、12 一羥基硬脂酸4. 8%、氫氧化鋰0. 96%、二苯胺0. 3%和10號汽 油機油92. 7%制成的鋰基潤滑脂，用電子顯微鏡觀察，可以

8、看到鋰基潤滑脂是 一種扭帶狀纖維結構。由于鋰皂對基礎油具有氧化催化作用，故生產鋰基潤滑脂時要選擇合適的原 料。例如脂肪酸內的不飽和組分要越少越好，金屬鋰鹽的純度要高等。如果鋰鹽 內含鐵，即使是痕跡，其氧化催化作用仍很明顯，能加速基礎油的氧化。若含不 純物，如Na、K、s暖一、cl 一等離子，會加速分油、降低鋰基潤滑脂稠度及 抗水性。潤滑油的過度精制會減少天然抗氧組分，也是不利的。由于上述原因， 在生產鋰基潤滑脂時，必須添加抗氧劑，如苯二胺、二苯胺、苯基一。一萘胺等 用量在0. 1%0. 5%之間。這些抗氧劑一般均為極性物質，加在潤滑脂內均 能起正或負的結構穩(wěn)定劑作用。在選擇添加劑的種類和確定用

9、量時，應考慮到對 潤滑脂膠體結構的影響。為了提高鋰基潤滑脂的抗氧化性和防銹性，可添加防銹劑石油磺酸鋇和亞硝 酸鈉以及抗氧劑苯基一 a 一萘胺0. 5%和環(huán)烷酸2%。制成的鋰基潤滑脂對黑色 金屬和有色金屬都具有防銹性。鋰基潤滑脂中加入防銹劑石油磺酸鋇，會使稠化 能力下降，但機械安定性較好。若加入亞硝酸鈉，易使鋰基潤滑脂的膠體安定性 下降，分油增大。當采用石蠟基原油生產的基礎油制備鋰基潤滑脂時，在組成中 添加少量環(huán)烷酸（一般為潤滑脂的1. 5%2%）。對其結構有明顯改善作用，尤 其對改善潤滑脂的膠體安定性更有效果。這是由于生成的環(huán)烷酸鋰皂本身也有稠 化劑作用，同時賦予基礎油具有類似環(huán)烷基原油基礎油

10、那樣的皂一油分散特性， 除此以外，采用其他皂類作為結構改善劑（如添加硬脂酸鉛皂）后，可增加稠化能 力，這可能是由于鋰皂和鉛皂生成共晶體之故。（五）冷卻方式及條件的影響鋰基潤滑脂生產過程中的冷卻方式及條件對鋰基潤滑脂性質的影響非常明 顯。冷卻條件不同，鋰基潤滑脂的皂纖維結構（皂纖維的形狀及長徑比）也不同， 制備的潤滑脂產品性質也會有所差異，因此，可以通過控制冷卻方式和條件生產 稠化能力高、膠體安定性和機械安定性都好的鋰基潤滑脂。總的說來，當鋰基潤滑脂配方（組成）確定后，鋰基潤滑脂皂纖維的長寬比及 形狀決定了鋰基潤滑脂的某些性質。具有較長纖維結構的鋰基潤滑脂，具有好的 機械安定性能；較短纖維結構的

11、鋰基潤滑脂，則具有好的膠體安定性能。因此， 除非增加皂量，否則要使?jié)櫥瑫r具有上述兩種性能，是有一定矛盾的。實際 上，同時含有粗、細兩種纖維結構的鋰基潤滑脂，其剪切安定性和膠體安定性大 體上相當于二者的平均值。關于這方面的研究已有報道，先分別取兩種鋰基潤滑 脂，一種是皂結晶處于安定狀態(tài)的短纖維脂（纖維長度l10um，長寬比1726）； 另一種是皂結晶處于介安狀態(tài)的微纖維脂（纖維長度小于lum，長寬比515）。 然后將二者混合，所得產品的機械安定性可優(yōu)于混合前的二者，而膠體安定性幾 乎等于微纖維脂的產品。上述兩種脂在相狀態(tài)方面的差別用顯微鏡不易發(fā)現(xiàn)，但 用熱差分析法是容易分辨出來的。為了制取短

12、纖維結構鋰基潤滑脂，可將1/3量的基礎油與氫化蓖麻油混合。 再用當量氫氧化鋰皂化后升溫脫水，使皂完全溶解。然后在相轉變溫度（182205） 下保持1h以上（最好23h），再加入剩余的2/3基礎油。同時，慢慢冷卻至約 94135C時進行研磨。為了制備微細纖維結構的鋰基潤滑脂，將1/3量的基礎 油與12 一羥基硬脂酸混合，與當量氫氧化鋰皂化后升溫脫水，當溫度升至150 度后，再加入其剩余的2/3的基礎油，然后升溫到193C（最好205C），使皂全 部溶解，最后，使之快冷，最好在幾秒鐘內通過相轉變溫度而降至3865C， 為此目的可采用冷卻鼓。然后經研磨均化、脫氣得產品。將制備的兩種鋰基潤滑 脂按1： 3到3： 1之間比例混合?；旌虾?，在6593C下慢慢攪拌約O. 5h或更 長時間。再經研磨即得最終產品。該產品具有較好的機械安定性和較好的膠體安 定性。此方法的優(yōu)點是，僅用一般設備就可以進行生產。由此可見，鋰基潤滑脂的膠體安定性及機械安定性不僅受皂含量的影響，而 且也受鋰皂纖維的形狀和大小的影響。這種皂纖維形狀和大小的生成條件，是受 制脂工藝中冷卻速率控制的。靜置快速冷卻，生成的皂纖維較小，比表面積大， 因此潤滑脂的稠度大，分油少，但機械安定性較差。反之，慢冷則生成的皂纖維 較大，比表面積小，潤滑脂的稠度較小，分油量較