第九章润滑添加剂分析

①硫代异丁烯 是目前用途最广的极压添加剂，可用作切削油、齿轮油、液压油、 金属加工用油等的极压剂；一般含硫量为40％一45％wt。这类硫化 物稳定性好、极压性高，颜色浅。




② 硫化聚丁烯
用作齿轮、汽车传动和工业减速器润滑油的极压剂，添加量一般为5％ 一8％wt。
三聚异丁烯

③二苄基二硫化物

高分子材料在加工成型时 存在着 内摩擦 熔融聚合物分子间的摩擦。 外摩擦 聚合物熔体与加工设备表面间的摩擦。 内摩擦会增大聚合物的熔融流动粘度，降低其流动性， 严重时会导致材料的过热、老化； 外摩擦则使聚合物熔体与加工设备及其他接触材料表面 间发生粘附，随温度升高，摩擦系数显著增大。



根据摩擦类型的不同，所需的润滑分为内润滑和外润滑。 内润滑 在塑料加工前的配料中，加入与聚合物有—定相容性的润滑

大多数的润滑剂兼具两种作用，只是相对强弱不同。
9.2.1 作用机理


1、内润滑 —塑化机理
为了降低聚合物分子之间的内摩擦，加入与聚合物有一定相容性的 润滑剂，称之为内润滑剂。 其结构及其在聚合物中的状态类似于增塑剂，但与材料的相容性较 增塑剂低很多，仅有少量润滑剂分子象增塑剂穿插于聚合物分子链 间，略消弱分子间的相互吸引力，在聚合物变形时，分子链间能够 相互滑移和旋转，从而分子间的内摩擦减小，熔体粘度降低，流动 性增加．易于塑化。 润滑剂不会过分降低聚合物的玻璃化温度和强度等，这是与增塑剂 作用的不同之处。
加有脂肪酸的润滑油在使用时，物理吸附和化学吸附同时存在，一般 在金属的某些凸出部位，温度条件具备时才能生成金属皂，由物理吸 附转变成化学吸附。


通常使用的油性剂有动植物脂肪油、 脂肪酸及酯、高级醇、高级胺和酰胺等。

2、抗磨损剂的作用原理
在苛刻的操作条件下，摩擦表面温度很高，即使含有油性剂的润 滑油也不能维持半流体润滑，而出现边界润滑，此时，需加入抗磨 损添加剂，与金属表面发生化学反应，在摩擦面上形成有机化学反 应膜，在苛刻的条件下保护金属表面。

一种好的脱模剂应该满足以下要求：
（1）表面张力小，易于在被隔离材料的表面均匀铺展； （2）热稳定性好，不会因温度升高而失去防粘性质； （3）挥发性小，沸点高，不会在较高温度下因挥发而失去作用； （4）粘度要尽可能高，涂布一次可用于多次脱模；同时在脱模后 较多粘附在模具上而不是在制品上。




9.2.2 材料加工用润滑剂各论
剂，并使其均匀地分散到材料中而起润滑作用。


外润滑 1） 高分子材料加工成型加时，将润滑剂涂布在加工设备
的 表面上，让其在加工温度下熔化，并在金属表面形成一“薄 膜层”，将塑料熔体与加工设备隔离开来，不致粘附在设备 上，易于脱模或离辊。 2 ） 将与聚台物相容性很小物质加入，在加工过程从聚合 物内部迁移到表面上，从而形成隔离层，起到润滑作用。
此类添加剂可以显著改善基础油的极压性和抗磨损性。常用的酸性 磷酸酯有双十八烷基酸性磷酸酯和双十二烷基酸性磷酸酯。

3、氯系极压抗磨剂
4、有机金属极压抗磨剂 5、硼系极压抗磨剂


9.4 纺织纤维用油剂

纤维在纺织过程中的摩擦，会损伤纤维表面，产生静电。造成纤维散 乱、断裂，形成毛丝、废丝等，为了避免这些现象的发生，在纤维成 丝或织布过程中，使用油剂，其作用是在纤维表面形成一层油膜，减 小纤维间的摩擦，从而增强纤维的可纺性，提高纺织效率，保证纺织 品的质量。 根据油剂应用对象可分为： 合成纤维用油剂 天然纤维用油剂 根据丝的形态分为: 长丝油剂 短纤维油剂 为满足应用性能要求，一般纤维用油剂都是由多种物质复配而成，主 要包括平滑剂、乳化剂、抗静电剂、柔软剂、防锈剂、抗氧剂等。




2、外润滑——界面润滑机理
外润滑剂与聚合物相容性更小。 润滑剂很容易从聚合物的内部 迁移至表面，并在界面处定向 排列。极性基团与金属结合， 疏水端与聚合物结合，形成的 润滑剂分子层的润滑界面，对 聚合物熔体和加工设备起到隔 离作用。 润滑剂的分子链愈长，愈能使两个摩擦面远离，润滑效果愈大，润 滑效率愈高。
用于透平油和液压油


2、磷系极压抗磨剂
磷系用的最广泛的是烷基亚磷酸酯、磷酸酯、酸性磷酸酯及其胺盐。

（1）磷系极压抗磨剂的结构与性能
一般认为，磷化合物首先在铁表面吸附，然后在摩擦条件下发生C-O键 断裂，生成亚磷酸铁和磷酸铁有机膜，起到抗磨损作用。在极压条件 下，有机磷酸铁膜进一步反应生成无机磷酸铁膜，从而避免金属间的 直接接触。

9.3.2 油性剂的特性与合成

目前使用的油性剂主要有脂肪酸、酯、醇、胺及长链脂肪 酸酯的硫化物等。 按能能团的结构和是否含硫元素分：含极性基团的油性剂 和含硫油性剂。 1、含极性基团的油性剂 包括长链脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺及酰胺，它们的非极性 链部分至少含十个以上碳原子。 2、含硫油性剂 主要品种硫化鲸鱼油及其替代品。

6、有机硅氧烷
有机硅氧烷俗称“硅油”，是低分子量含硅聚合物，常作为脱模剂使 用。 （1）聚二甲基硅氧烷

亦称二甲基硅油或硅油， 无色、无味的透明粘稠 液体，不挥发，无毒。 聚二甲基硅氧烷具 有优良耐高、低温 性能，透光性能，电性能，防水、防潮和化学稳定性，广泛用作塑料 等多种材料的脱模剂，特别适用于酚醛、不饱和聚酯等大规模的脱模。 在食品工业中，常用作食品脱模剂、食品用防沫剂及水溶液消泡剂等。



3.、外润滑 ——涂布隔离机理
对加工模具和被加工材料完全保持化学惰性的物质称为脱模剂。

将其涂布在加工设备的表面上，在 一定条件下使其均匀流布分散在模 具表面，在模具与聚合物的表面间 形成连续的薄膜，从而达到完全隔 离的目的。由此减少丁聚合物熔体 与加工设备之间的摩擦，避免粘附， 而易于脱模、离辊，从而提高加工 效率和保证质量。





9.3.3 极压抗磨剂的特性与合成

作为极压抗磨损剂使用的化合物有： 非活性硫化物 磷酸酯、铅皂 二烷基二硫代磷酸锌
极压剂指的是含硫、磷、氯等的有机化合物，它们在高温、 高负荷下和金属表面反应生成无机润滑膜，从而防止烧结 和磨损。


1、硫系极压抗磨剂
在摩擦面的极压润滑条件下，内于局部温度上升，吸附在 金属表面的含硫化合物与金属急剧反应，生成极压膜，同 时还生成Fe2O3、Fe3O4、FeSO4等金属氧化物，氧化物 形成微孔，使润滑油分子能够渗入而起作用。


不论抗磨损性或极压性，均与硫化物分子含硫部分的活 性有关。活性愈高，愈易生成硫醇铁和硫化铁膜。故硫 化物极压抗磨剂的作用能力大小有如下次序：硫化物＜ 二硫化物＜三硫化物。但烷基多硫化物在长期贮存时会 游离硫析出而产生沉淀，安定性差。多用于切削油和金 属加工用油中。

(2) 硫系极压抗磨剂的类型与合成

3、极压添加剂的作用机理
在极苛刻的操作条件下，摩擦面上即没有相对厚的流体膜存在，也没 有薄的半流体膜存在，表面隔离是由分子大小的薄膜来维持的，出现 极端边界润滑，这时化学反应膜 也不能很好地起到隔离金属的作 用，必须采用含有高活性硫、磷、 氯的化合物以及金属有机化合物， 这些化合物即为极压添加剂。 由化学反应生成的极压无机 润滑膜熔点低，起到减小摩擦 系数，防止烧结和擦伤的作用。


9.3.1 作用机理 1、油性剂的作用机理
在金属没有接触的区域润滑油膜起润滑作用，金属接触区域产生摩擦， 使表面温度升高，油膜被破坏，润滑油起不到减少摩擦作用。油性剂 即为能够提高油膜强度的一类物质，为极性分子，对金属有很强的吸 附性，可与金属之间形成极性端在内，非极性链在外的牢固的化学键 或皂膜 ，使摩擦系数降低，减少磨损。



(1) 石蜡
主要成分为直链烷烃，仅含少量支链，广泛用作各种塑科的润 滑剂和脱模剂，外润滑作用强，能使制品表面具有光泽，在硬 质聚氯乙烯挤出制品中使用最多。

(2) 微晶石蜡 主要由支链烃、环烷烃和一些直链烷烃组成，分子量约 500~1000，即为C35~C70。作为聚氯乙烯等塑料的外润 滑剂，润滑效果和热稳定性优于一般石蜡，无毒。

这些酰胺类润滑剂由脂肪酸与氨直接反应，内、外润滑兼具。


2、脂肪酸酯
主要是高级脂肪酸的一元醇酯和多元醇单酯。 脂肪酸与醇直接反应 兼具润滑和增塑作用。


3、脂肪酸及其金属皂 包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铅和硬脂酸钠等。 4、脂肪醇 十六个碳原子以上的饱和脂肪醇。 5、 石蜡及烃类 用作润滑剂的烃类是一些分子量350以上的脂肪烃，包括 石蜡，合成石蜡和低分子量聚乙烯蜡等。烃类润滑剂具备 优良的外润滑性。
(3) 液体石蜡 也称 “白油”，不同凝固点的产品适用不同用途。作为润滑剂 使 用的液体石蜡凝固点在-15℃~35℃。 (4) 聚乙烯蜡 分子量为1500-5000的低分子量聚乙烯或部分氧化的低分子 量聚乙烯。可作为聚氯乙烯等的润滑剂，比其它烃类润滑剂的 内润滑作用强；适用于挤出和压延成型。



第9章 润滑添加剂

Hale Waihona Puke 9.1 概述 在机械运行或材料加工过程中，存在着金属与金属之间、 加工材料与加工机械之间的摩擦力。如在高分子材料成 型加工时，存在者聚合物熔体与加工设备表面间的摩擦， 它可能导致聚合物熔体粘附在加工设备和其他接触材料 表面上。由此会影响制品从模具中脱出，严重时会使制 品表面非常粗糙，无光泽，甚至产生流纹。 为了减少各种摩擦造成的严重磨损，产品质量差，生产 效率低等一些列问题，生产上广泛使用润滑剂。 润滑剂是一种能够在表面与表面之间形成隔离层或修复 不平滑表面的物质。


有机硫化物极压作用，不仅与硫化金属膜降低剪切应力的 作用有关，而且与氧化物的生成有关，故认为硫化物是通 过“抑制性的腐蚀反应”而起作用的。