润滑剂的理化性能及其评价

润滑剂的理化性能及其评价 工艺润滑剂的理化性能不仅是润滑剂本身品质高低的一个标志，同时还是选择润滑剂的主要依据之一。另外，理化性能的好坏还直接影响到工艺润滑剂的使用性能以及加工后制品的产品质量。作为轧制工艺润滑剂，理化性能同样对轧制工艺过程、轧后板带材表面质量等产生较大影响。 (1) 粘度 粘度是液体的内摩擦，粘度的高低反映了流体流动阻力的大小。粘度的度量方法有绝对粘度和相对粘度。其中，绝对粘度又分为动力粘度和运动粘度；相对粘度分为恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度等几种表示方法。 动力粘度η是在流体中上下间隔1m，面积都为1m2的两层流体，当相对移动速度为1m/s时所产生的阻力。动力粘度的国际单位是Pa.s（帕斯卡.秒），而常用单位为泊或厘泊。它们之间的换算关系为： 1Pa.s（帕斯卡.秒）=1牛顿.米/秒2=103mPa.s（帕斯卡.秒）=10泊=103厘泊． 动力粘度常常用于流体动力学计算，而在实际使用时用动力粘度η除以同温度下的流体密度ρ得到运动粘度ν。运动粘度表示了流体在重力作用下的流动阻力。运动粘度的国际单位是m2/s，而在实际应用中多使用厘斯（cSt），其中： 1cSt =10-6m2/s =1 mm2/s 运动粘度的测定按GB/T265-88标准方法进行，并注明测定时的温度。动力粘度可由运动粘度计算。除了动力粘度和运动粘度外，还有恩氏粘度（°E）、雷氏粘度（R）、赛氏粘度（S）等。它们之间的换算关系为：

EEsmm00231.631.7

RRsmm17226.0)(2 Ssmm225.0)(2 运动粘度作为轧制油一个最重要的性能指标直接影响到轧制变形区油膜厚度，也既轧制油的润滑性能。此外轧制油粘度还会影响轧后产品表面质量，尤其是在退火时油的粘度越高，表面油斑越严重。另外，轧制油的粘度与闪点、残碳及冷却性能还有一定的关系，进而影响到轧制速度。 (2) 密度 一般油品的密度都小于1.0g/cm3，而且油品粘度越低，其密度也就越小。就轧制油而言，大部分密度都在0.8～0.9g/cm3之间，有些添加剂的密度则大于1.0g/cm3。密度的测定方法按GB/T1884-92标准进行，并注明温度。 (3) 闪点 在规定条件下加热油品，当油温达到某一温度时，油的蒸气和周围空气的混合气体，一旦与明火接触即发生闪火现象，该点最低温度称闪点。若闪火持续5秒钟以上，此时的温度称为燃点。闪点的测定方法有开口杯闪点（GB/T267-88）和闭口杯闪点（GB/T261-83）两种。一般闪点在150℃以下的轻质油品测闭口闪点，重质油品测开口闪点。同一油品其开口闪点比闭口闪点高20℃～30℃。 油品闪点的高低取决于油中轻质成分的多少，其中，轻质成分越多，粘度越低，闪点越低，如煤油、柴油、机油的闪点以次为40℃、60℃、145℃。闪点是油品在生产、储运，特别是使用时的安全指标。一般要求油品的使用温度高于其闪点20℃～30℃。 (4) 倾点与凝点 油品在标准规定的冷却条件下（GB/T3535-83）冷却时，能够流动的最低温度称为倾点。而凝点是在标准规定的实验条件下(GB/T510-83)，将油品冷却到液面不移动时的最高温度。由于倾点与凝点的测试条件不同，同一油样的倾点比凝点高3 ℃左右。倾点与凝点都表示油品在低温下流动性能好坏，同时与油品成分组成中蜡含量有关。倾点与凝点高时对油品低温条件下流动不利，有时会堵塞油路，影响润滑效果。 就轧制油而言，一般油的倾点均在0℃以下，由于轧制过程温度都在50℃以上，不会影响轧制油的正常使用，只不过是在停机时要加以注意。但是，若轧制油的倾点较高有可能会加重轧制油退火时对金属表面的污染。 (5) 馏程 石油产品是多种有机化合物的混合物，在加热蒸馏时没有固定的沸点，只有一定的馏程。当油品在规定条件下，加热蒸馏出第一滴油品时的温度称为初馏点，蒸馏到最后，即将蒸干时达到的最高温度称为干点，这一温度范围称为油品的馏程。油品的馏程是指从初馏点到终馏点的温度范围。馏出温度是指馏出液的容量分别达到试样容量的 10％，50%，90%，95％时的温度。而终馏点是指馏出量达到最末一个规定的馏出百分数时的温度。实验按GB/T255-77标准方法进行。具体测定时取100ml试样在测定的仪器及试验条件下，按一定的要求进行蒸馏，系统地观察温度读数和冷凝液体积。试验时要记录下列温度：初馏点；馏出10％，50%， 90％， 95％的温度；干点。 馏程的大小于油品成分组成密切相关，可以从初馏点和10％馏出温度来判断轧制油中所含轻质馏分的程度，以确定对油品的闪点、粘度的影响及使用安全性的影响。从90％馏出温度和干点，可以表示其所含重质组分的程度，对判断轧后退火工艺产生褐色污染的可能性有一定的参考价值。另外，油品馏程越窄，油品成分越单一，但是馏程太窄会导致油品成本升高，所以确定馏程时应综合考虑。 (6) 酸值 酸值是表征油品中有机酸总含量多少的指标。中和1g油品中的有机酸所需氢氧化钾的毫克数称为酸值，单位是mgKOH/1g。酸值的高低，反映油品生产的精制程度，精制程度越高其酸值越低。另外，酸值的大小还反映了油品中有机酸含量的高低，也即对金属的腐蚀程 度的大小，特别是当油品中含有水分时，这种腐蚀作用可能更加显著。另外，油品被氧化发生变质时常常伴随酸值的升高。所以，酸值也是衡量油品抗氧化性和使用过程中油品老化变质情况的一项重要指标。 酸值的测定标准为GB/T264-83。用沸腾乙醇抽出试样中的酸性成分，然后用氢氧化钾乙醇溶液进行滴定，并按下式计算：

GTVX

式中 T氢氧化钾乙醇溶液的滴定度，mgKOH/ml，MT1.56；M氢氧化钾乙醇溶液的摩尔浓度，mol/L；V滴定时所消耗氢氧化钾乙醇溶液的体积，ml；G试样的质量，g。 (7) 碘值 碘值是中和100g油品中的不饱和烃（双键）所需的碘分子的克数，单位为I2 g/100g。有时用溴中和故又称溴值。碘值的大小反映了油品中不饱和烃含量的多少，尤其是稀烃。 (8) 水溶性酸碱 油品中的水溶性酸或碱是指能溶于水的酸性或碱性物质。 水溶性酸或碱会严重腐蚀机件，腐蚀金属表面，造成严重的铝箔表面腐蚀，还会加速 油品老化速度，促使油品氧化变质。所以水溶酸或碱是判断油品老化速度，以及氧化变质程度的一个重要指标。铝箔轧制工艺油要求无水溶性酸或碱。 用蒸馏水或乙醇水溶液抽提试样中的水溶性酸或碱，然后分别用甲基橙和酚酞指示剂检查抽出液颜色的变化情况，或用酸度计测定抽提物的pH值，以判断有无水溶性酸或碱。 用指示剂测定水溶性酸或碱。取大约30～50ml经过充分摇匀的油样于250ml的三角烧杯中，加人50ml煮沸数分钟的沸水充分甩摇2min，加人2～3滴酚酞指示剂，静止片刻观察水层颜色，若呈现粉红色则为碱性，若不呈现红色则为中性或酸性，然后于溶液中再加人2～3滴甲橙指示剂，摇动片刻，静止分层后再观察水层颜色，若呈现红色即为酸性，若不出现红色则为中性。 (9) 皂化值 皂化值是指皂化1g油品所需氢氧化钾的毫克数，单位为mgKOH/1g。被皂化的物质重要是油脂、合成酯等酯类化合物及有机酸。这些物质通常是被用作增加油品润滑性能而添加的油性物质。皂化值是酯值和酸值的总和。皂化值在轧制油中具有重要意义，它的高低代表了轧制油润滑性能的好坏,皂化值越高，轧制油润滑性能越好，但轧后退火板面清净性也随之变差。所以皂化值也是用来选择轧制不同规格板带材的轧制油标准之一。 皂化值测定时，若油样的皂化值小于10mgKOH/1g则不容易测准，因此在称取测定油样时可以不受1g的限制。 (10) 水分 水分表示油品中含水量的多少，用质量百分比表示。水分的测定按GB/T260-77标准进行，若水分含量小于0.03%，则认为是痕迹；若没有水分则是无。油品中应不含水分，否则 会对金属有腐蚀，或者在油温升高时生成气泡，影响润滑效果。严重时不但会使油品在使用中油膜强度降低，而且还会使其中的添加剂分解而沉淀。即使进行处理，除去水分，添加剂也不能恢复原来的使用效能。 油中的水分按其存在状态可分为四类： ①沉积水：它是从油中脱离出来的水分，聚集成水珠后沉积于贮存器底部。 ②溶解水：通常是空气中进人油内的。呈极微小的颗粒状，机械地分散在油里。 ③结合水：它是油品初期老化的象征。油氧化变质按下列反应生成结合水：

)(223222222结合水OHOHCOHHCnnnn

④乳胶状的水：油与超微水滴的混合物称为乳浊液．随着油内氧化产物的生成，油与水间的表面张力降低，腐化作用加强，使油更能容纳水分。结果形成油与水的胶状混合物。 油中的沉积水与溶解水可用机械的方法除去，结合水在加热到一定温度后（70～80°C），可转变为溶解水，而最后除去。可以采用简单方法定性判断油中否含有水分，即： 取油样少许，放人经过加热干燥或烘干的干净试管中，将试管放在酒精灯的火焰上加热（切勿使拭管口对着人），如果听到嘛啪响声，就表示有水分存在；如果加热到150℃仍无响声发生时，表示不含水分。 (11) 灰分 油品的灰分是指在规定的条件下（GB/T-508-85）完全燃烧后，剩下的残留物（不燃物），以质量百分数计。油品的灰份主要是由油品完全燃烧后生成的金属盐类和金属氧化物组成。油品灰分增加会导致金属磨损增大，退火时污染金属表面。通过测定油品的灰分能够间接了解油中无机盐、金属有机化合物的多少以及含有金属化合物添加剂的含量，如铝轧制油过滤时一些过滤介质（无机盐）可能会混入到轧制油中，导致轧制油灰分上升。 (12) 残炭 残炭是隔绝空气的条件下（GB/T208-87）把油品加热，经蒸发分解生成焦炭状残留物，以质量百分数计。残碳的高低表明了油品精制深浅程度，也即油品中硫、氧和氮化物含量的多少。残炭对油品高温使用性能有较大影响，残炭还会促进油品劣化变质，并防碍润滑油膜的形成。 残炭对油品的摩擦磨损一定影响，但炭（石墨）在高温时具有润滑作用，所以就轧制润滑而言，不一定会增加其摩擦磨损，如环烷基油的残炭质软而摩擦磨损就较小。轻金属轧制油一般无灰份和残碳，如铝轧制油。 (13) 机械杂质 机械杂质是指油品中不溶于汽油或苯的沉淀和悬浮物，经过滤分离出的杂质，以百分数计。机械杂质主要来源于油品在运输、贮存，尤其是在使用过程中外来物的混入，如灰尘、泥沙、金属氧化物、金属磨损碎屑等。轧制油中机械杂质的存在会导致轧件表面的划伤及轧辊的磨损。上述情况一般通过轧制油的循环过滤加以解决。油品包括添加剂中机械杂质的测定按GB/T511-88标准进行。