一種具有低污漬特性磷-氮劑的性能及應用研究

孫令國,李久盛,魯倩,續景

（中國石油蘭州潤滑油研究開發中心,甘肅蘭州 730060）

一種具有低污漬特性磷-氮劑的性能及應用研究

孫令國,李久盛,魯倩,續景

（中國石油蘭州潤滑油研究開發中心,甘肅蘭州 730060）

針對輕金屬無漬液壓油的研制工作,在實驗室開發了一種新型結構的磷-氮劑RHY315,在3號白油基礎油中進行了摩擦學性能評價和退火清凈性考察,并與常見的3種含磷型極壓抗磨劑進行了性能對比。結果表明,RHY315添加劑在基礎油中不但表現出良好的極壓抗磨性能,而且具有突出的低污漬特性。以RHY315為主要的極壓抗磨劑組分調制的輕金屬無漬液壓油摩擦學性能完全能夠滿足指標要求,同時對油品的其他性能無不良影響。

低污漬;鋁箔軋制;液壓油;磷-氮極壓抗磨劑

0 引言

鋁箔的應用越來越廣泛,對鋁箔表面質量的要求也不斷提高,特別是熱封箔、藥用箔、軟管箔等產品,對鋁箔表面的除油情況有嚴格的要求[1-2]。在鋁帶箔冷軋機上,設備的液壓用點和連接點很多,不可避免地存在著漏油問題。泄漏的液壓油對工藝潤滑油帶來污染,不僅影響其使用性能,而且會使鋁帶箔在退火時表面產生油斑。由于此原因造成的返工、殘次品出現、產品降級處理等等問題常有發生[3-4]。輕金屬無漬液壓油是針對這個問題而開發的一種專門油品。該油品與工藝潤滑油的相容性比較好,在保證鋁帶箔表面不產生油斑的情況下,允許其在工藝潤滑油中的含量可達到15%。

對于金屬加工而言,一方面要保證金屬部件加工后具有良好的表面質量,另外現在大量的金屬加工產品用于食品、醫藥、香煙等包裝,不允許附著的油品及其油品中的添加劑有殘留的毒性[5-7]。因此硫系添劑、氯系添加劑以及有機硼化合物和有機鉬化合物的應用前景都不樂觀。而磷系添加劑由于兼具極壓、抗磨、減摩、熱穩定性好等多種功能,可以有效降低添加劑用量,提高金屬加工液的生產效益,越來越受到人們的關注。結合輕金屬無漬液壓油的開發工作,合成了一種新型的磷-氮極壓抗磨劑RHY315,該添加劑的分子結構為酸性磷酸酯銨鹽,并考察了添加劑在基礎油中的摩擦學性能和退火清凈性,并與常用含磷劑進行了對比,在此基礎上開展了添加劑的應用研究。

1 試驗部分

1.1 基礎油與添加劑

本文中試驗所用的極壓抗磨劑RHY313、RHY315均為中國石油蘭州潤滑油研發中心自行研制的添加劑產品,IR349和T304均為商業化產品;其中RHY313為硫磷酸酯、IR349為酸性磷酸酯銨鹽、T304為亞磷酸二正丁酯,這幾種含磷劑均具有良好的極壓抗磨綜合性能,在工業潤滑油產品中已經得到了廣泛的應用,具有較好的代表性。所選用3號白油基礎油的典型數據見表1。

表1 基礎油的性質參數

1.2 試驗方法

1.2.1 摩擦學性能評定方法

最大無卡咬負荷（PB值）的測定在MQ-12-EP型四球摩擦試驗機上進行,方法為GB 3142-82。摩擦磨損試驗在M RS-1J型四球摩擦磨損試驗機上進行,試驗條件為:室溫,轉速1450 r/m in,試驗時間30m in。摩試驗用鋼球為上海鋼球廠生產的二級GCr15標準鋼球（A ISI-52100）,直徑12.7 mm,硬度59～61HRC。

1.2.2 退火清凈性評定方法

油品退火清凈性的評定是采用自建的試驗方法,該方法參照現場退火工藝而建,其過程為:在試驗室中用微量射器取定量試油均勻涂抹于金屬片上,并將金屬片疊放于鋁盒內,蓋好盒蓋,放于馬福爐中。在規定的退火溫度（340±5）℃下恒溫30 m in,然后斷電,取出鋁盒。待鋁盒降至室溫時,取出金屬片觀察評級。根據金屬片的表面光潔度及油斑大小分為六級,零至二級視為退火清凈性合格,三級及以上為不合格[8]。

2 結果與討論

2.1 添加劑的摩擦學性能

為了評價添加劑RHY315的摩擦學性能,以便為其應用提供參考,選取3#工業白油為基礎油,加劑量為0.3%,對其摩擦學性能進行了考察,并與常見的含磷型極壓抗磨劑RHY313、IR349和T304進行了對比,結果見圖1和圖2。

圖1所示是添加劑RHY315與3種常見含磷劑在392 N載荷下磨斑直徑的對比。可以看出,添加劑RHY315的抗磨性能優于添加劑RHY313及T304,與添加劑IR349相當。

圖1 RHY 315與常見含磷劑抗磨性能對比

圖2所示是這幾種添加劑的PB值的對比。由圖2可知,添加劑RHY315的承載能力優于添加劑T304,與添加劑RHY313相當,但稍差于添加劑IR349。

圖2 RHY 315與常見含磷劑P B值對比

2.2 添加劑的低污漬性能

對所合成添加劑RHY315在基礎油中的退火清凈性進行了考察。把添加劑RHY315以加量為0.3%加入到基礎油中,考察了其退火清凈性,并與常見的含磷型極壓抗磨劑RHY313、IR349和T304進行了對比,評級分別為0、3、4、2級,試驗后照片見圖3。

由圖3可以看出,所考察的4種添加劑中, RHY315對基礎油的退火清凈性不良影響最小, IR349的影響最大。綜合添加劑的摩擦學性能考察結果可知,IR349極壓抗磨性能最好,這說明該添加劑中元素活性較強,對金屬腐蝕較為嚴重,造成了該添加劑對基礎油退火清凈劑的負面影響最大。RHY315添加劑的分子結構中,較好地控制了添加劑的分子活性,在保證添加劑具有一定極壓抗磨性能的同時,還確保該添加劑具有低污漬的特點,能夠滿足有退火清凈性要求的高檔金屬加工用油研發需求。

圖3 RHY 315與其他含磷添加劑退火清凈性對比

2.3 添加劑RHY 315在油品中的應用

在單劑性能考察結果的基礎上,以RHY315為主要的極壓抗磨劑組分,按照0.30%加劑量與其他功能添加劑復配加入到基礎油中,對所調制的輕金屬無漬液壓油進行分析評定,結果見表2。

表2 輕金屬污漬液壓油性能分析評定結果

從表2中數據可以看出,以所合成的添加劑RHY315為極壓抗磨劑調制的輕金屬無漬液壓油,摩擦學數據均滿足了指標要求。同時,該添加劑對油品的抗腐蝕性、防銹性、退火清凈性無不良影響。

3 結論

（1）所合成的添加劑RHY315不但具有較好的摩擦學性能,同時表現出突出的低污漬特點,是一種綜合性能良好的極壓抗磨劑。

（2）所合成的添加劑RHY315能夠滿足輕金屬無漬液壓油油品研發的需求,具有廣闊的應用前景。

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Study on the Propertiesand Application of a P-N Additive with Low Sta in Character

SUN L ing-guo,L IJiu-sheng,LU Q ian,XU Jing
（PetroCh ina Lanzhou L ubr ica ting O il R&D In stitu te,L anzhou 730060,Ch ina）

A ccord ing to the develop ing of the low-sta in hydrau lic oil,a P-N type ex trem e-pressure and an ti-wear add itive titled RHY 315 wa s syn thesized in labora tory.Its tr ibo log ica l an d low-sta in p roper ties were eva lua ted and com pa red w ith three o ther add itivesusing 3#wh ite o ilasbase oil,the resu lts showed tha t RHY 315 hasnot on ly good extrem e-pressure and an ti-wea r proper ties,bu ta lso excellen t low-sta in character in the sim u la tive annea ling exper im en t.In add ition,theapp lication study of RHY 315 was car r ied ou t in low-sta in hydrau lic o il,the resu lts showed tha t its tr ibolog ica l proper ties can fu lly sa tisfy the index requ irem en ts,and it hasno bad effect to the other proper tiesof the o il.

low sta in;a lum inum fo il ro lling;hyd rau lic o il;P-N EP/AW add itive

TE624.82

A

1002-3119（2011）04-0030-03

2010-09-07。

孫令國（1979-）,男,2006年畢業于福州大學化工學院有機化學專業,現工作于中國石油蘭州潤滑油研發中心,主要從事潤滑油添加劑的合成和摩擦學機理的研究工作。