润滑油抗泡剂的类型和机理

润滑剂、抗静电剂、消泡剂的作用原理

润滑剂、抗静电剂、消泡剂的作用原理

（一）润滑剂的作用原理

润滑剂之所以有润滑作用，是由近乎直链的脂肪族碳氢结构部分决定的，如十八烷

基、十六烷基、十八烯基的结构，因此带有支链的烃基及带有苯环的芳香族基，原则上

均不能作为润滑剂使用。

对表面活性剂的润滑性，凡憎水基团碳链越长，润滑性能越好，所以一般使用或的，阳离子表面活性剂对降低玻纤的静摩擦系数特别有效，它可以提高玻纤短切纱的流动性、分散性和堆积密度，而矿物油对动摩擦系数降低最大。

玻纤润滑剂大致有以下几大类品种。

矿物油类。石蜡、液体石蜡、机油、变压器油等。氢化植物油类。高级醇类。具有碳链的高级脂及醇。

聚乙二醇型非离子表面活性剂。为高级醇、脂肪酸与多摩尔环氧乙烷加成物。

多元醇型非离子表面活性剂。包括甘油脂及酸酯、山梨醇脂肪酸酯等。

阳离子表面活性剂。此类润滑剂在玻璃纤维浸润剂中使用较多。它大致可分为季铵盐型、胺盐型、咪唑琳等。

（二）抗静电剂作用原理

降低摩擦系数，使玻璃纤维难于产生静电，阳离子季铵类润滑剂及咪唑啉类润滑剂均具有抗静电的作用。

形成导电通道，使电荷能很快地从纤维表面移走。对有机抗静电剂，如聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯月桂酸酯、聚乙二醇等。它们均含有醚段，极易通过氢键与 空气中水分结合并形成导电通道，这些具有吸湿性的有机化合物与离子型的季铵盐、叔胺盐或羧酸盐类有机化合物共同使用，可取得更好的抗静电效果。

另一类最常用的抗静电剂为，.等无机盐类，此类无机盐有强烈形成水化-物的趋势，成为带有结晶水的盐类。也就是说具有较强的吸潮性，在浸润剂膜上吸收水分的同时本身离解成离子，所以导电效果很好。

（三）消泡剂的作用原理

浸润剂中含有一定的表面活性剂，在搅拌循环使用过程中，容易产生泡沫，泡沫溢出釜体，造成浸润剂流失及污染，同时若在单丝涂油器石墨辊上形成泡沫， 造成原丝含油不匀。所以要加入极微量的消泡剂来避免此弊病的产生。加入方法可以用喷雾器喷洒或用毛刷挥洒在浸润剂表面，直至泡沫消失为止。

润滑油主要成分

润滑油主要成分：

一、油基： 1、汽油：也称为抗摩和抗磨润滑油，它是最常用的传统油基润滑油，具有醇性特

性，具有较好的抗磨擦性能、抗腐蚀性能，使用寿命较长，适用于湿热度较高的环

境。

2、矿物油：它是传统的油基润滑油，主要成分是一定含量的烷烃，具有良好的润

滑性能，耐温性能，但是抗油污能力不强，燃烧特性较差，使用寿命较短，适用于

温度较低的环境。 3、合成润滑油：这是一种合成油，它由多种合成基因组成，又称石油开发商直接

为润滑油设计的合成基，具有良好的抗油污、抗粘附、耐高温、耐腐蚀的特性，耐

受温度较高的湿热环境。

二、添加剂： 1、抗磨剂：它是提高润滑油抗磨擦性能的首要物质，抗磨剂常用的有金属偏磷、

硅酸铝锆等。 2、抗氧剂：用于抑制润滑油中恶气的挥发，保护润滑油不受氧化破坏，能够延长

其寿命，天然矿油和合成油中往往早有加入抗氧剂，一般也可以单独添加。 3、抗泡剂：用于抑制润滑油中汽排的泡沫，避免影响润滑效果，润滑油中有抗泡

剂的，一般会有“水溶性”的字样，活性抗泡剂有亚铁醚、烷基硅油等。 4、稳定剂：用于抑制润滑油老化，提高其稳定性，也防止沉淀及颗粒形成，稳定

剂有两类：稳定接着剂，有甲苯、敌酚诸氨基酚；稳定化合物，有水解型、极性型、

安乃近型。 5、防锈剂：润滑油中也可以加入防锈剂用于抗锈腐蚀，抗氧化，抗水解，对碳铝

之类的金属具有良好的防护效果，具体的防锈剂有润滑腻子、硅酸锌、氧化铝、石

油沥青、抗氧剂等。

2010年6月Jun.2010润滑油LUBRICATINGOIL 第25卷第3期 Vo.l25,No.3ADDITIVE添加剂文章编号:1002-3119(2010)03-0041-02润滑油抗泡剂的类型和机理探讨邓广勇,刘红辉,李纯录(中国石油大连润滑油研究开发中心,辽宁大连116032)摘要:结合润滑油抗泡沫性能测定法及表面活性剂的基本理论对润滑油抗泡剂的作用机理进行了探讨。认为润滑油抗泡剂的作用机理并非通常认为的是降低液体与空气界面间的表面张力,提出能够降低润滑油生成泡沫能力的抗泡剂应具有增加油品泡沫的表面张力或降低泡沫表面膜强度及韧性的性能,并对其原理进行了详细叙述。本文还对目前广泛使用的三种类型润滑油抗泡剂,有机硅聚合物、非有机硅聚合物及复合抗泡剂进行了简单介绍。关键词:抗泡剂;表面活性剂;机理;类型中图分类号:TE624.82 文献标识码:ADiscussionontheTypeandMechanismofAntifoamerforLubricatingOilsDENGGuang-yong,LIUHong-hu,iLIChun-Lu(PetroChinaDalianLubricatingOilR&DInstitute,Dalian116032,China)Abstract:Accordingtothedeterminationmethodoffoamingcharacteristicsforlubricatingoilsandtheprinciplesofsurfac-tant,thedefoamingandantifoamingmechanismofantifoamerforlubricatingoilsisdescribed.Theauthordoesnctthinkthatthemechanismofantifoamerforlubricatingoilsisdebasingthesurfacetensionoftheinterfaceofliquidandair.Itispointedoutthattheantifoamerforlubricatingoilsshouldpossesstheabilitiesofenhancingtensionordebasingintensityandtenacityoffoamsurface.Anditsprincipleisdescribedindetai.lFinally,thepropertiesoforganicsiliconeantifoamer,nonsiliconean-tifoamerandcompoundedantifoamerarepresentedbrieflyalso.Keywords:antifoamer;surfactant;mechanism;type0 前言现代润滑油中,不论是发动机润滑油、工业润滑油或是传动润滑油都含有定量的添加剂,在油品的使用过程中由于油品的输送或油与机器部件的剧烈振动等原因,都会使油品有生成泡沫的倾向,而稳定泡沫的形成会造成极为不良的后果,不仅造成润滑油的浪费损失,还降低了油品的使用性能,造成机器的磨损。润滑油抗泡沫性能的测定是按照美国试验与材料协会ASTMD892标准实验方法进行的,在我国相应的标准为GB/T125795润滑油泡沫特性测定法6。方法的概要为:将一定空气通入油内5min,然后静止10min,分别测量这两个时间终了时的泡沫体积。在规定的不同温度下,测出润滑油的泡沫体积,用来描述被测油品的起泡倾向和泡沫稳定性。为了防止润滑油生成泡沫或尽快将生成的泡沫消除,在润滑油中使用了抗泡沫添加剂,本文对润滑油中使用的抗泡沫添加剂的作用机理进行了探讨并对抗泡剂的类型进行了简单介绍。1 抗泡剂作用机理关于抗泡剂作用机理的研究尽管目前尚不十分清楚,但也提出了若干机理,其中最广泛的理论认为主要作用是降低液体与空气界面间的表面张力,从而使泡沫破坏[1]。结合润滑油抗泡沫性能测定法及表面活性剂的基本理论,本人亦对润滑油抗泡剂的作用机理进行探讨。润滑油的起泡能力与表面张力密切相关,从能量观点考虑,低表面张力对泡沫形成有利,因为生成一定总表面积的泡沫,需要做较少的功(表面功),而表面张力较大情况下生成一定总表面积的泡42 润 滑 油2010年第25卷添加剂ADDITIVE沫,需做较多的功,不利于泡沫的形成,因此增加油液与空气界面的表面张力能够降低润滑油起泡倾向。为了降低泡沫稳定性,必须降低泡沫表面膜的强度和韧性,表面膜的强度一方面与表面吸附分子间的相互作用有关,相互作用力大则表面膜强度也大。另一方面与表面膜的厚度有关,表面膜越厚强度越大,生成的泡沫也越稳定,高粘度油品生成的泡沫较低粘度油品生成的泡沫表面膜要厚,泡沫也稳定;表面膜的韧性也与表面吸附分子间的相互作用有关,如膜中的分子不易自由流动,则韧性差,受到作用力泡沫易消除。因此,笔者认为:为降低润滑油生成泡沫的能力,抗泡剂应具有增加油品泡沫的表面张力或降低泡沫表面膜强度及韧性的性能。之所以许多文章及书籍介绍润滑油抗泡剂机理时认为是降低液体与空气界面间的表面张力,可能是根据表面活性剂的定义:表面活性剂是指一些在很低的浓度下,能显著降低液体表面张力(或界面张力)的物质。该定义是指表面活性剂在纯物质中起的作用,而润滑油抗泡剂是添加在已含有许多表面活性物质,而且表面张力足够小,易生成泡沫的混合物体系中。加入它的目的就是要改变体系的表面张力小易产生泡沫的倾向,由于表面活性剂的性质决定了其只能是在一定的含表面活性剂体系中适当的增加液体和空气界面间表面张力。纯物质是不易起泡的,润滑油之所以易生成稳定的泡沫,是因为油品中通常含有定量的清净剂、分散剂及其他添加剂,它们大多数是表面活性物质,表面活性物质富集于气液界面,其非极性基团伸向气泡内,极性基团指向液体,形成单分子层膜,这种膜的形成降低了界面的张力而使气泡处于较稳定的热力学状态,当气泡在液体中上浮到液面并逸出时,气泡膜已形成双分子层膜了。如再加入另一类表面活性剂,部分替代原气泡膜中的表面活性剂,从而改变膜层分子间引力,使膜强度降低,泡沫的稳定性下降,就可达到消泡的目的。消除泡沫的另一种方式是使形成泡沫的液体受地心引力等的作用快速流走,使液膜变薄,从而降低强度,使气泡破裂。液膜中液体粘度大则不易流走,还会使膜的强度增加,所以要求作为抗泡剂的表面活性剂具有非常好的粘温性能,在较宽的温度范围都有合适的粘度、良好的流动性能。由于其非常好的粘温性能,许多抗泡剂还常被用来作为要求高粘温性能场合的润滑剂;此外,润滑油抗泡剂在相当低的浓度时就表现出其性能,这是其他润滑油添加剂所不具备的。2 常用抗泡剂类型润滑油抗泡剂为油溶性表面活性剂,它是由极性基团和非极性基团组成。常用的润滑油抗泡剂有三类。第一类是有机硅聚合物,最常用的是二甲基硅油,它是由带有极性基团的Si和非极性基团的烷基聚合而成,活性基团有OH、CHO、COOH、NH2及SH等,常用的是带有OH基团,它由二甲基二氯硅烷[(CH3)2SiCl2]与少量三甲基一氯硅烷[(CH3)3SiCl]的混合物水解得到,产物经缩聚为含有Si-O键和甲基组成的烷基聚醚,即通常的甲基硅油。有机硅类型抗泡剂的加量通常是(2~10)Lg/g。它能有效抑制泡沫的产生,降低机器磨损并延长油品使用寿命,有机硅聚合物抗泡剂并不溶解于油,它是通过高度分散稳定的胶体状态而分布于油中,如在酸性油品里,随着时间的延长,有机硅类型的抗泡剂会不稳定而沉降,聚积造成消泡性能的失效。有机硅聚合物抗泡剂的作用机理为增加液体同空气的表面张力,使之不易生成气泡,因此含有机硅聚合物抗泡剂的油品空气释放性较差。第二类是单独使用的非有机硅聚合物。在汽轮机油及液压油等酸性油品中,长时间使用后有机硅聚合物会失去消泡性能,这种场合可以使用非硅聚合物抗泡剂。应用最多的非有机硅聚合物润滑油抗泡剂是丙烯酸酯和烷基丙烯酸共聚物。它们在矿物油中的溶解性好,对调合技术不敏感,用量也很少0.001%~0.05%(质量分数)。这类抗泡剂的抗泡性能受体系已存在的表面活性物质影响较大,抗泡剂的作用效果取决于整个油品体系,因此同一种表面活性剂在一个油品体系中具有降低泡沫的能力,但在另一种情况下则可能完全没有抗泡性能,某些场合不仅没有抗泡性能,反而促进油品生成泡沫,在润滑油体系中存在清净剂时应特别注意这种情况。这类抗泡剂和有机硅类型抗泡剂相比,能有效地改善油品的空气释放性。因为这类非有机硅聚合物抗泡剂的作用机理为部分替代原气泡膜中的表面活性剂,从而改变膜层分子间引力,使膜强度降低,或韧性降低使泡沫的稳定性下降,达到消泡的目的,因此含这类非有机硅聚合物抗泡剂的油品中的空气能以气泡形式放出,具有良好的空气释放性。(下转第46页)46 润 滑 油2010年第25卷分析与评定ANALYSIS&EVALUATION续表项 目发动机号A故障原因橡胶圈破裂排故后一次,闪点/e115.2排故后二次,闪点/e145.33 结论通过以上试验,得出可以利用闭口闪点测定仪定量测定航空润滑油的闪点,并根据混合油品闪点测定值在润滑油-燃油曲线图中找到对应的含量值即为8B润滑油中RP-3燃油含量。试验表明,润滑油闪点测定在发动机修理中可迅速判断轻质油品是否混入润滑油品中,为及时准确了解故障所在、为故障排除提供依据。参考文献:[1]GB/T261-2008石油产品闪点测定法[S].北京:中国标准出版社.[2]GB6537-20063号喷气燃料[S].北京:中国标准出版社.[3]GB439-90航空喷气机润滑油[S].北京:中国标准出版社.[4]颜志光.润滑剂性能测试技术手册[M].北京:中国石化出版社,2000:51-52.[5]周雍鑫,龚九峰.润滑材料使用手册[M].上海:上海科学技术出版社,1996:14-15.[6]姜学信.石油产品分析[M].北京:化学工业出版社,1999:40-46.[7]李斌才.航空润滑油与润滑脂[M].北京:烃加工出版社,1987:268-269.收稿日期:2009-03-04。作者简介:李咏(1967-),女,工程师,1989年毕业于成都师范专科学校化学专业,主要从事油料、橡胶等非金属材料的检测工作,已公开发表文章5篇。(上接第42页) 第三类是复合抗泡剂。由于上述两类抗泡剂的优点及不足,某些情况下单独使用不能满足油品性能要求,因此发展了复合抗泡剂,通过复合增加抗泡效果和提高抗泡剂的稳定性。多数复合抗泡剂是上述两类抗泡剂的复合,以发挥各自的优点,满足油品使用性能的要求。此外也有非硅类抗泡剂之间的复合。3 结束语选择抗泡剂类型的原则取决于润滑油的组成和油品的使用方式,润滑油中使用的添加剂多为表面活性剂,一种表面活性剂可以兼有数种作用,因此在降低和抑制润滑油生成泡沫方面应考虑润滑油配方中使用的其他功能添加剂的类型,象清净剂、分散剂及抗磨剂等。润滑油里的清净剂,如烷基酚盐、硫化烷基酚盐;抗氧抗磨剂,如烷基硫代磷酸盐都具有一定的泡沫抑制作用,烷基分子的高低决定了添加剂的性能和功效,如热稳定性、清净性、抗磨性和抗泡性,就泡沫抑制作用来说当烷基为采用低分子醇获得的上述添加剂时其抗泡效果更好,因为随着表面活性剂中烷基链的加长表面活性增加,起泡性能亦增加。在合成油中加入适量的烷基聚酰胺,不仅可以改善合成油对加入功能添加剂的溶解效果,还可以降低合成油的起泡性能,并增加油品的分散性。油品中表面活性剂间的相互作用机理是复杂的,许多场合并不能靠理论推理解决问题,要使润滑油抗泡剂的应用发挥好的效果,必须进行实际油品体系的多方面试验,另外研究并采用多效添加剂是提高经济效益和提高油品质量的关键,因为,采用多效添加剂可以在满足油品使用功能的前提下,减少使用功能添加剂的数量,这可以减少润滑油这个含多种表面活性物质体系的复杂性,减少不确定因素对油品稳定性能的影响,油品的稳定与否是决定其质量的关键。参考文献:[1]黄文轩.润滑剂添加剂应用指南[M].北京:中国石化出版社,2004:168.收稿日期:2009-06-08。作者简介:邓广勇(1964-),男,高级工程师,1983年毕业于辽宁石油化工大学(原抚顺石油学院)应用化学专业,从事过油品分析、润滑油研究及技术服务工作,已公开发表论文多篇。

2010年12月Dec．2010润滑油LUBRICATING01L第25卷第6期V0I．25．NO．6

文章编号：1002-3119(2010)06-0024-04

抗泡剂对润滑油性能的影响

冯和翠1，葛庆文2，王晓龙1，王艳华1，纪春怡1

(1．中国石油大庆润滑油一厂，黑龙江大庆16371i；2．【{l目石油润滑油分公司，北京100028)

摘要：文章从抗泡剂的选择、抗泡剂在润滑油中的应用以及不同种类的复合抗泡剂对比分析i个方面，阐述了抗泡剂本身对润滑油性能的影响，同时说明了油品调合时抗泡剂的加入方式不同，会对润滑油的抗泡性和储存安定性产生不同的影响，介绍了一种能提高抗泡剂在油品中分散程度、改善油品储存安定性的发明专利——抗泡剂加入法及设备。

关键词：抗泡剂；润滑油；性能；影响；应用中图分类号：TE624．82文献标识码：A

EffectoftheDefoamingAgentonthePropertiesofLubricatingOil

FENGHe—cuil，GEQing—wen2，WANGXiao—lon91，WANGYan—hual，JIChun—yil(1．PetroChinaDaqingNo。1BlendingPlant，Daqing163711，China；2．PetroChinaLubricantCompany。Beijing100028．China)

Abstract：Theeffectsofanti—foamagentonthepropertiesoflubricatingoilwerediscussedfromthreeaspects．namelytheselectionofanti—foamagent，itsapplicationinlubricatingoilandthecomparativeanalysisondifferentkindsofanti—foamagents．Itwasexplainedthat，inthepreparationoflubricatingoil，differentaddingwaysofanti—foamagentwouldaf-fecttheanti—foampropertyandstoragestabilityoflubricatingoil．ApatentnamedTheAddingMethodandEquipmentofAnti—FoamingAgentwasintroduced，bywhichthedispersionofanti—foamingagentinlubricatingoilcanbeincreasedandthestoragestabilityoflubricatingoilcanalsobeimproved．