润滑脂和润滑油是最常用的两种润滑剂,润滑脂成脂状,是稠化剂分散在润滑油里,使油变稠后形成一定稠度的脂状物,根据稠化剂的不同,润滑脂有很多品种,复合磺酸钙脂就是其中的一种。润滑脂根据稠化剂种类命名,因此复合磺酸钙润滑脂就是使用了复合磺酸钙稠化剂的润滑脂。
复合磺酸钙稠化剂已经有大约半个世纪的历史,与普通的稠化剂相比,它的优点是本身就具有极压性能,哪怕不使用极压添加剂,这种稠化剂稠化出来的润滑脂也具有极压、抗磨性能,能承载较重负荷,另外还能用于制造食品级润滑脂,适用于可以直接接触食物的润滑脂(H-1类食品级)。
复合磺酸钙润滑脂的泵送性和抗水性值得我们注意,泵送性是指润滑脂在低温下是否易于冷启动输送,通过选择合适的基础油,这个问题可以得到解决。在抗水性方面,复合磺酸钙润滑脂的抗水性能总体来说不错,但是由于原材料和生产工艺的区别,复合磺酸钙润滑脂的抗水性可能有所区别,购买中应注意查看相关参数。例如在检测润滑脂抗水性的实验中(ASTMD4049),用水喷溅到一定量的润滑脂薄层上,在实验结束后,记录流失的润滑脂(%),某些复合磺酸钙润滑脂在实验结束后流失较多,在选用中应关注抗水性检测,流失率越低越好。
复合磺酸钙润滑脂的优点和用途
复合磺酸钙润滑脂的主要优点是极压抗磨性和出色的防锈性,某些品种还能适应有金属盐雾的工况,防止金属锈蚀、腐蚀。
剪切稳定性(shearstability)
复合磺酸钙润滑脂的剪切稳定性/机械稳定性很好,这意味着在机械挤压、剪切碾压的过程中,复合磺酸钙润滑脂能保持较为稳定的稠度性能,不容易因为剪切而发生稠度变化、漏油,复合磺酸钙润滑脂的剪切稳定性优于复合锂基脂和聚脲脂。
高温性能
复合磺酸钙润滑脂的滴点很高,可以达到300摄氏度以上,高温下的使用寿命也较长,性质稳定,因此可以用作高温润滑脂。以下是常见的高温润滑脂性能比较:
极压抗磨性能
极压抗磨性是复合磺酸钙润滑脂的一大优点,复合锂基脂需要加入添加剂来改善极压性能和抗磨性能,而复合磺酸钙稠化出来的润滑脂,就算没有使用添加剂本身就已经具有抗磨、极压性能,能承受重负载,另外磺酸盐天然具有防锈性,而复合锂基则不具有这种性质,需要加入防锈剂来改善。
抗水性
在工业运用中,抗水性是一项重要指标,检测抗水性的测试主要有水喷溅实验(ASTMD4049)、水冲洗试验(ASTMD1264)、湿滚筒试验(updatedASTMD1831),要注意润滑脂相关的性能检测项目和流失的百分比,越低越好。
抗氧化性
复合磺酸钙稠化剂具有良好的抗氧化能力,在高温下也比较稳定。不过,抗氧化能力还要看基础油的性能,氧化会引起润滑脂变质,高温下氧化会加速,因此抗氧化能力会影响润滑脂的使用时间和高温下的使用性能。
复合磺酸钙脂的用途
由于出色的性能,复合磺酸钙润滑脂用途广泛,可用于汽车(汽车底盘、悬架系统、万向节、轮毂的润滑)、农业机械、工程机械、食品机械、钢铁冶金、矿山、造纸、船舶航运、铁路、发电等行业,如连铸机、球磨机、破碎机、海上和水下设施的润滑。
复合磺酸钙基润滑脂的制备工艺可参考以下几个方面:
一、向混合中性磺酸钙、氧化钙或氢氧化钙、基础油、转化剂和促进剂的体系中引入C鸥,直到碳化过程结束,得到非牛顿体高碱性磺酸钙,然后加入基础油、硼酸与热水的混合物(硼酸全溶或部分溶解在水中)、石灰或氢氧化钙的悬浮液和含12。24个碳原子的脂肪酸,反应得到复合磺酸钙基润滑脂。
二、以高碱性磺酸钙为原料,先将牛顿体高碱性磺酸钙在转化剂的作用下转变为非牛顿体高碱性磺酸钙,然后加入硼酸与热水的混合物(硼酸全溶或部分溶解在水中)、石灰或氢氧化钙的悬浮液和含12~24个碳原子的脂肪酸反应,得到复合磺酸钙基润滑脂。
市售的磺酸钙已经包括牛顿体高碱性磺酸钙,所以在制备复合磺酸钙基脂时,常常省去磺酸钙的高碱化步骤,直接从高碱性磺酸钙由牛顿体转化为非牛顿体开始,也就是采纳两步法生产工艺制备复合磺酸钙基润滑脂。
在转化过程中,可以在常压开口釜或压力釜中进行。如果在常压开口釜中转化,反应温度维持在80~100℃,如果在压力釜中转化,由反应自身提供压力,反应温度相应提高到130℃左右,可以减少反应时间。当转化剂中含有毒蒸气(如甲醇)时,最好采用压力釜。转化得到非牛顿体高碱性磺酸钙,然后升温,加入脂肪酸、无机酸和碱进行皂化反应,进一步复合成脂,然后降温并加入添加剂和基础油调整润滑脂稠度。
为了降低成本,以较少比例的高碱性磺酸钙生产出同样稠度的复合磺酸钙基润滑脂,可以对制备工艺进行改进,将40%~75%的脂肪酸用于转化过程中,或者在转化时额外加入氢氧化钙,但是这样会影响所制备的润滑脂的某些性能,如高温性能,极压抗磨性等。
为了改善复合磺酸钙基润滑脂的轴承润滑寿命,可以在制备过程中引入有机脲化合物。因为金属皂稠化剂含有对氧化有催化作用的金属元素,与不含金属元素的有机脲稠化剂相比,润滑寿命较短,对同样基础油来讲,有机脲具有较长的轴承润滑寿命。具体方法是在脂肪酸和硼酸皂化完成后,继续在反应体系中加入C6~C20胺或它们的混合物和二异氰酸酯,反应得到占润滑脂总质量0.5%~5%的有机脲化合物。
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