复合锂基润滑脂的基础研究

0． 5
复合锂基润滑脂易被氧化，需添加必要的抗氧剂。常用的抗 氧剂有胺类和酚类，由于二苯胺价格比较便宜，所以本实验选择 了二苯胺 作 为 抗 氧 剂。从 参 考 资 料 可 知 二 苯 胺 的 一 般 用 量 在 0． 3% ～ 1% ，所以在实验过程中初步选择加入二苯胺 0． 5%［4 －5］。 有关抗氧剂对复合锂基润滑脂的影响有待进一步研究。
1． 2 实验仪器
JJ － 1 型电动搅拌器，金坛市富华仪器有限公司; MH500 型 电子调温电热套，北京科伟仪器有限公司; CDR － 4P 型差动热分 析仪，上海精密科学仪器有限公司。
作者简介: 付蕾( 1972 － ) ，实验师，主要从事高分子材料的制备与性能测试。
图 1 复合锂基润滑脂合成工艺流程
优良的机械安定性、胶体安定性和氧化安定性，还具有滴点高等高温使用性能。利用硼酸或己二酸为复合剂合成了两种复合锂基润
滑脂，并利用差动热分析仪对其进行滴点的测定，得到最佳配方。研究表明，硼酸或己二酸对提高复合锂基润滑脂脂滴点可以起到一
定的的作用，但用一步法的生产工艺更适合硬脂酸 / 己二酸复合锂基脂的生产。
关键词: 复合锂基润滑脂; 硼酸; 己二酸; 差动热分析; 滴点
中图分类号: TE626． 4
文献标识码: A
文章编号: 1001 － 9677( 2012) 02 － 0088 － 03
The Basic Study of Lithium Complex Grease
FU Lei ( School of Material Science ＆ Engineering，Shaanxi University of Technology，Shaanxi Hanzhong 723003，China)
HOOC( CH2 ) 4 COOH + LiOH→LiOOC( CH2 ) 4 COOLi + H2 O
1． 5 实验流程［6 －7］
一步法生产工艺流程见图 1。
1． 1 主要原料
硬脂酸( AR) ，天津市登峰化学试剂厂; 硼酸( AR) ，西安化 学试剂厂; 己二酸( AR) ，国药集团化学试剂有限公司; 氢氧化锂 ( AR) ，天津市化学试剂三厂; 二苯胺( AR) ，天津市博迪化工有 限公司; 40#机油，市售。
复合锂基润滑脂随着复合剂用量的增加，润滑脂的色泽逐 渐变浅，原因是单独以硬脂酸生产锂基润滑脂时，硬脂酸的质量 对成品锂基润滑脂性质影响较大，当硬脂酸的碘值增大时，色泽 加深，组成内油酸 的 含 量 较 多，制 的 锂 皂 稠 化 能 力 较 低，机 械 安 定性较差。当加入复合剂时，硬脂酸的量相对减少，碘值相对减 少，所以复合锂基脂的颜色逐渐变浅。另外，润滑脂的颜色与基
外观
锂基脂
稠度
较低
颜色
无机盐
无
配方 1 较低
表 3 锂基脂 /复合锂基脂外观
硬脂酸 /硼酸复合锂基脂
配方 2
配方 3
配方 4
配方 5
配方 1
高
较高
较低
低
较低
由深褐色向红褐色过渡
随着复合剂用量增多，无机颗粒增多
硬脂酸 /己二酸复合锂基脂
配方 2
配方 3
配方 4
高
较高
较低
由褐色向黄褐色过渡
无
配方 5 较低
硬脂酸 / 硼 酸 复 合 锂 基 脂 的 滴 点 分 别 为 200 ℃ 和 230 ℃ 左 右［4 － 5］，在本实 验 中 硬 脂 酸 / 己 二 酸 复 合 锂 基 脂 的 最 高 滴 点 为 197． 1 ℃ ，接近参考值，而硬脂酸 / 硼酸复合锂基脂的最高滴点为
90
广州化工
2012 年 1 月
参考文献
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配方 5 191． 2
配方 1 194． 9
200． 7
硬脂酸 /己二酸复合锂基脂
配方 2 197． 1
配方 3 193． 9
配方 4 196． 0
197． 1
配方 5 196． 4
由表 4 可知复合锂基脂的滴点比合成锂基脂滴点高 30 ℃ 左右，说明复合剂( 硼酸 / 己二酸) 对提高合成锂基脂滴点可以起 到一定的的作用。从参考资料可知硬脂酸 /己二酸复合锂基脂、
200． 7 ℃ ，与参考值相差 30 ℃ 左右，这可能是由于上述生产工艺 更适合硬脂酸 /己二酸复合锂基脂的生产。对于硼酸 /硬脂酸复 合锂基脂的生产工艺需进一步探索。
2． 3 最佳配方
对多次合成的润滑脂进行外观的观察和滴点测定得出硬脂 酸 /硼酸复合锂基脂和硬脂酸 /己二酸复合锂基脂的最佳配方见 表 5。
表 5 硬脂酸 /硼酸复合锂基脂的最佳配方
原料
硬脂酸 /硼酸 复合锂基脂
硬脂酸 /硼酸 复合锂基脂
硬脂酸 /%
11． 50
11． 50
氧化锂 /%
2． 13
2． 79
硼酸 /己二酸 /%
1． 00
2． 00
二苯胺 /%
0． 50
0． 50
基础油 /%
84． 87
83． 21
硼酸 / 己二酸复合剂的增加，润滑脂的颜色逐渐变浅，稠度 渐稀，滴点逐渐下降。在硼酸 / 硬脂酸复合锂基润滑脂中，随着 硼酸用量的增加 所 生 成 的 无 机 颗 粒 数 量 增 加，性 能 下 降。 硬 脂 酸 / 硼酸复合锂基脂中配方 1 的滴点虽比配方 2 高，但其稠度不 如配方 2，所以根据最佳稠度、最高滴点确定的最佳配方如表 5 所示。
1 实验部分
1． 3 实验原理
硬脂酸和硼酸( 或己二酸) 在一定条件下反应生成硬脂酸锂 和硼酸( 或己二酸) 锂共结晶稠化基础油，其皂化化学反应原理 方程式如下［4］:
CH3 ( CH2 ) 16 COOH + LiOH→CH3 ( CH2 ) 16 COOLi + H2 O H3 BO3 + 3LiOH→Li3 BO3 + 3H2 O
3结论
( 1) 加入复合剂硼酸或己二酸能够明显提高锂基润滑脂的 滴点。随着复合剂添加量的增加，润滑脂的颜色逐渐变浅，稠度 逐渐变稀，滴点逐渐下降。
( 2) 对于复合锂基润滑脂而言，因为锂皂本身是催化氧化 剂，所以必须加入抗氧剂。
( 3) 硼酸或己二酸对提高复合锂基润滑脂脂滴点可以起到 一定的的作用，但用一步法的生产工艺更适合硬脂酸 / 己二酸复 合锂基脂的生产。
础油的粘度和脂 肪 酸 的 种 类 有 关。基 础 油 的 粘 度 越 大，制 的 成 品润滑脂的色泽就深; 天然脂肪酸制得的润滑脂颜色较浅，合成 脂肪酸制得的润滑脂颜色较深而暗［8］。
2． 2 滴点测试
利用差动热 分 析 仪 对 合 成 的 复 合 锂 基 润 滑 脂 进 行 滴 点 测 定，测定的示意图见图 2、图 3，具体滴点见表 4。
Key words: complex lithium grease; boracic acid; adipate; differential scanning calorimetry; dropping point
锂基润滑脂是由天然脂肪酸( 硬脂酸或 12 － 羟基硬脂酸) 锂皂稠化中等粘度的矿物润滑油或合成润滑油制成。复合锂基 润滑脂具备了锂 基 润 滑 脂 优 良 的 机 械 安 定 性、胶 体 安 定 性 和 氧 化安定性，还具有滴点高等高温使用性能，同时具有良好的泵输 送性能、较长的轴承寿命和较低的噪音，是获得广泛应用和极具 发展前景的一类 高 温 润 滑 脂 产 品，适 应 于 当 代 许 多 新 型 设 备 和 装备，具有负荷大、转速快、工作温度高等特点。因此，具有高温 特性和极压抗磨 特 性 的 复 合 锂 基 润 滑 脂，越 来 越 受 到 人 们 的 重 视和关注［1 － 6］。就此，笔者在实验室初步合成出复合锂基润滑 脂，探讨了最佳工 艺 及 配 方，用 差 动 热 分 析 仪 测 定 其 滴 点，为 进 一步研究高温复合锂基润滑脂打下良好基础。
( 1) : 47 － 49． ［7］ 郭永刚，李来红． 高温润滑脂的研制［J］． 天然气与石油． 2007，25
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56．
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵
第 40 卷第 2 期
付蕾: 复合锂基润滑脂的基础研究
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2 结果与讨论
2． 1 实验配方
以硼酸作为复合剂见表 1。
配方
配方 1 配方 2 配方 3 配方 4 配方 5
表 1 硬脂酸 /硼酸复合锂基脂
硬脂酸 /%
硼酸 氢氧化锂 基础油 40#机油 二苯胺
/%
/%
/%
/%
11． 5
0． 5
1． 55
硬脂酸 /%
硼酸 氢氧化锂 基础油 40#机油 二苯胺
/%
/%
/%
/%
11． 5
1． 5
2． 51
83． 99
0． 5
11． 5
2． 0
2． 79
83． 21