高碱值复合磺酸钙基润滑脂的性能优化研究
润滑脂广泛用于多种工业设备，用以减少机械设备、汽车部件等的磨损，提高使用寿命。高碱值复合磺酸钙基润滑脂作为一款性能良好的润滑脂，能够使设备在较为苛刻的工况下正常运作，其优异的高温、防锈及极压抗磨性能使其受到越来越多的关注。然而，高碱值复合磺酸钙基润滑脂的制备存在工艺复杂、控制点多等问题，迫切的需要进行优化，其性能和微观结构之间的规律研究也尚未完善。为解决这些问题，本研究通过工艺优化和原料筛选对高碱值复合磺酸钙基润滑脂的性能进行了优化，并通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了其性能及结构之间的关系。具体工作如下: (1)探讨了三种加料顺序、转化阶段的反应温度、时间及搅拌速度对高碱值复合磺酸钙基润滑脂的性能及结构的影响，并分析了性能与结构之间的关系。最佳制备工艺条件为选择加料顺序2,即转化阶段将基础物料、转化剂和脂肪酸Y同时加入体系，在皂化阶段加入皂化剂Z,转化阶段反应时间为85℃、反应时间为3h、搅拌速度为200rpm。在此工艺条件下所制备的高碱值复合磺酸钙基润滑脂高温性能极佳，滴点为360℃;稠度等级为3,工作锥入度为251(0.1mm);低温性能较好，-10℃相似黏度为581.84Pa·s;胶体安定性较好，钢网分油量仅为2.37％;极压抗磨性能较好，PB值为1098N,PD高达4900N,磨斑直径仅为0.471mm;制备的润滑脂整体性能符合国家标准GB/T33585-2017的要求，且性能与市售润滑脂相当或更优。分润滑脂的析构-效关系发现，性能较好的润滑脂中碳酸钙的晶型转化更完全，润滑脂的纤维结构较为紧密，孔隙较小。 (2)选择环烷基基础油A(黏度较大)、石蜡基基础油B、环烷基基础油C(黏度较小)及聚α-烯烃合成油D作为基础油，考察了以上基础油及其调合基础油对润滑脂性能及结构的影响，筛选出了最适合制备高碱值复合磺酸钙基润滑脂的基础油。结果表明:环烷基基础油A制备的润滑脂高温性能、胶体安定性、摩擦学性能及抗水性能较好，石蜡基基础油B成脂效果差，环烷基基础油C不成脂，聚α-烯烃合成油D制备的润滑脂高温性能、低温流动性及减摩性能较好，但抗水喷雾数值高达69.88％,抗水性能较差;基础油A、B调合及基础油A、D调合均可成功制备出高碱值复合磺酸钙基润滑脂，但总体性能不及基础油A所制备的润滑脂。 (3)为进一步提升高碱值复合磺酸钙基润滑脂的抗水性能，考察了乙丙共聚物(OCP)、聚异丁烯(PIB)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)对高碱值复合磺酸钙基润滑脂抗水性能的提升及对其他性能的影响，并分析了性能与结构之间的关系。结果表明:加入的三种增黏剂均可以提升润滑脂的抗水性能，OCP和PIB对润滑脂抗水喷雾数值影响较大，加入4％(wt％)的OPC可分别降低6.98％和6.89％,润滑脂的抗水喷雾数值达到15％以下，其中OCP对润滑脂低温流动性及摩擦学性能的负面影响较小，PMA对润滑脂抗水性能提升较小;增黏剂吸附在润滑脂纤维结构表面，呈团聚形态，增大了晶面间距，使润滑脂的皂纤维网络结构变大。
高碱值磺酸钙;润滑脂;工艺优化;抗水性能;摩擦学性能
西安石油大学
硕士
化学工程
丁丽芹;姚文钊
2023
中文
TE626.4
2023-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）