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【润滑贴士】你真的了解油性剂吗?

油性和黏性都是润滑油的重要性质,但又是完全不同的两种性质.研究润滑油的润滑性时,常常发现黏性相同的两种润滑油其减摩作用相差甚远,这是因为两者“油性”不同所致。我们将润滑油分子在摩擦面上的吸附力称为油性,而把油分子相互之间的内摩擦力称作黏性,衡量其大小的程度叫做黏度。而为减少摩擦磨损所使用的添加剂称为油性剂。

油性剂通常是指动植物油脂或在烃链末端有极性基团的化合物,这些化合物对金属有很强的亲和力。其作用是通过极性基团吸附并楔入到摩擦面上,形成定向吸附膜,阻止金属相互间的接触,从而减少摩擦磨损。当摩擦面温度大于150℃时,油性剂会因脱附而丧失吸附能力乃至减摩失效。

早期用来改善油品润滑性时多用动植物油脂,因为在金属表面吸附能力较强,又具有延展弥合能力,使用时金属表面始终保持油亮、不干枯。故而称为油性剂。

油性剂的作用原理:在许多工况下,两表面之间的滑动,在负荷特别低、润滑油膜厚时,流体润滑占优势,此时运动是连续的。而在边界润滑或油膜薄、负荷偏大、滑动速度较低时,摩擦系数比流体润滑时高得多,且动摩擦系数比静摩擦系数小,这时的运动是不连续的,称为粘-滑(爬行)。润滑油中添加少量油性剂可克服“爬行”。当在更为苛刻的边界润滑和极压润滑条件下,负荷很大、移动速度很快,油性剂的吸附膜被挤出,失去润滑性。尤其是在极压润滑条件下,摩擦面温度升高,油性剂吸附膜的吸附能力迅速下降,甚至脱附,取而代之的将是极压剂与金属表面生成的化学反应膜起到润滑和抗磨作用。

不仅动植物油脂有油性剂的性能,其他某些化合物也有同样性质,如脂肪酸、酯类、有机胺、有机硼化合物、有机钼化合物等。因此把能降低摩擦面摩擦系数的物质统称为摩擦改进剂“PM”。而摩擦改进剂的范围比油性剂更广。

油性剂的种类:脂肪酸:油酸、棕榈油酸。比如,T402是由十八碳烯酸二聚而成的三十六碳二聚酸。

醇酯:月桂醇、鲸蜡醇。比如,T403-油酸乙二醇酯。

脂肪酸酯:动植物油脂、硬脂酸丁酯。

烷基胺:油酰基胺。比如,T406-苯三唑脂肪酸胺盐。

有机硫化物:硫化油酸。比如T405-硫化烯烃棉籽油。

摩擦改进剂:酸性磷酸酯:磷酸月桂酯、磷酸油酰酯,比如T451-膦酸酯。含磷氮化合物,比如T452-由磷酸三甲酚酯改进而来的含磷氮化合物。新戊基多元醇脂肪酸酯。有机硼、钼化合物,比如T462-二烷基二硫代磷酸氧钼、B-N含硼氮化合物。

讨论:(1)油酸、油酸酯及其衍生物是比较理想的油性剂,但是它有一个很大的缺陷;油酸,尤其是它的酯类衍生物易氧化变质生成油泥,沾附在金属表面阻碍润滑。克服的方法,通常有:添加辅助的氧化抑制剂以延缓氧化。还有是对油酸类油性剂进行改性,现在有人尝试对油酸的原材料油菜籽进行转基因改造,以图从源头上赋予油酸具备抗氧化性能。(2)植物类油脂属于可再生能源之一,它可以百分之一百地被生物降解,是重要的绿色油料。因此对其进行改性并开发研究颇具现实意义。(3)纳米材料主要以其独特的物理化学性能,应用于润滑油脂中起抗摩擦磨损的作用。然而又因为它的球珠状结构,使其摩擦系数大大降低,这与油性剂的部分功能相似。因此如能另行解决吸附能力的问题,则也将有可能成为另类的油性剂。

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