酸堿工況下的潤滑劑選擇

張　濱

（順益體系（集團），廣東　珠海　519020）

·潤滑與密封·

酸堿工況下的潤滑劑選擇

張濱

（順益體系（集團），廣東珠海519020）

針對大多數的潤滑產品無法耐受酸堿工況，造成油脂快速失效、軸承卡死、設備停機的問題，對抗腐蝕能力較好的復合鋇基脂、聚脲脂、復合磺酸鈣基脂、硅脂和復合鋰基脂5款油脂進行對比分析，為酸堿工況下選擇潤滑產品提供依據。

潤滑脂；抗酸堿能力；附著力

一、軸承失效情況

涉及食品的生產設備和包裝食品的容器都需要進行定期清洗，為了能夠快速完成清洗，經常需要使用酸堿溶液進行沖淋和浸泡：清理管道中的水垢（主要成分為CaCO3的)會采用酸性溶液；清理食物殘渣和脂肪會采用堿性溶液。而許多傳動部件，如：齒輪、鏈條和軸承等，經常暴露在這種環境中會受到腐蝕，甚至造成潤滑劑失效流失，導致部件損壞，引發設備故障停機。

在紡織印染行業，布匹的染色所采用的工藝也和堿液分不開，如：PTT纖維布染色定型工藝所用堿液配比中堿量率18%時，苛性鈉（NaOH純度98%）添加比例3～5g/L，使用的染色設備堿量機同樣存在軸承壽命短，油脂流失嚴重的問題。

1.案例一 ：某食品廠洗瓶機軸承失效。

軸承工況：90℃左右運行、低速、重載、受洗瓶堿液（NaOH溶液）和水蒸汽影響。

2.案例二 ：某紡織廠堿量機軸承失效。

軸承工況：80℃左右運行、中高速、負荷較輕、有水汽和少量堿液。

以上兩個案例都具有典型性和廣泛性，但是在許多潤滑劑的書籍描述中，對潤滑劑的抗酸堿能力都是只言片語，較少出現系統性的研究報告，而從知名潤滑劑公司的產品介紹中能寫出抗腐蝕能力較好的產品基本上集中在：復合鋇基脂、聚脲脂、復合磺酸鈣基脂、硅脂和氟脂，考慮氟脂的價格較高，而且也有國際公司對其進行驗證，因此筆者僅將前4款產品加上復合鋰基脂進行對比分析。

二、酸性測試

選取知名品牌西班牙老鷹特種潤滑脂進行對比測試（表1）。

在玻璃容器的側壁適量涂抹5款油脂，并加入酸性溶液浸沒5款油脂（選用的酸性溶液為市售清理下水管道產品——pH值=1的濃鹽酸）。經過3天時間的浸泡，觀察5款油脂均無明顯變化，證明這5款油脂對強酸的抵抗力較強。

三、堿性測試

在玻璃容器的側壁如圖1所示適量涂抹5款油脂，并加入堿性溶液浸沒5款油脂（選用強堿性溶液為市售pH值=14的《安潤康》重度油污清洗劑）。

經觀察，復合鋰基是第一個失效的油脂，并完全溶解；硅脂雖然沒有分解，但是從玻璃壁上剝離并懸浮，外觀無明顯變化；第三個失去附著力懸浮的是聚脲，并出現變色，估計為染色劑滲入油脂中，還保持一定的潤滑性。

在3款油脂失效后，由于液面漂浮太多油點影響觀察，因此將堿性清洗劑用試驗濾紙過濾掉油污，并用PH試紙再次檢測，堿性無明顯改變（pH值=14）。觀察復合鋇基脂和復合磺酸鈣基脂，發現油脂外部出現發白情況，油脂仍保持一定的潤滑性，且能較好的附著在玻璃壁上（圖2）。

表1

通過測試，初步判斷這兩款油脂都適合洗瓶機和堿量機的潤滑要求，考慮復合鋇基的稠化劑含量要略高于復合磺酸鈣基脂，先推薦復合鋇基脂到設備中試用，實際試用效果與測試結果相符。

四、現場測試

測試一：對某啤酒企業洗瓶機軸承進行復合鋇基脂潤滑脂試用測試。

測試選取該企業包裝二車間3#洗瓶機軸承，清洗干凈，加入西班牙老鷹牌復合鋇基脂，經過20天試用測試，油脂狀態良好，未見乳化變稀流失，效果良好（原用通用鋰基脂，平均每2～3天油脂變稀流失，需加脂1次），壽命提升7倍以上。

定義表示第i顆故障衛星引起的水平定位誤差，其中A=(HTH)-1HT，A1i、A2i分別為誤差矢量的前兩個分量。則有：

測試二：對某紡織企業堿量機軸承進行復合鋇基脂潤滑脂試用測試。

經過2個月零20天的試用測試，油脂外觀及潤滑性良好，軸承內無積碳、油泥，完全滿足該設備的潤滑要求。

通過以上測試，總結出油脂抗酸堿能力排序：復合鋇=復合磺酸鈣>聚脲>硅脂>復合鋰。

圖1　

圖2　

對于復合鋇與復合磺酸鈣這兩款油脂抗酸堿能力突出的原因，筆者認為與以下兩點有關：一是鋇和鈣金屬同屬于堿土族金屬，他們的化合物均被用于防腐防銹添加劑（石油磺酸鋇和石油磺酸鈣）；二是復合鋇基的稠化能力較弱，因此稠化劑的比例較一般的鋰基脂要高，一般高出約20%，而鋇的化合物不溶于水和酸堿液（硫酸鋇BaSO4水中的溶解性僅為0.00024），而復合磺酸鈣其稠化劑分布呈鱗片狀，能阻止酸堿液進一步侵蝕內部的稠化劑膠體，如圖3所示。

圖3　

五、潤滑性能測試

一款好的油脂一般還需要有極壓抗磨能力，恰巧這也是復合鋇基與復合磺酸鈣基的優點。通過四球測試（室溫、1500r/min），對幾種潤滑脂潤滑性能進行對比（表2）

從表2可以看出復合鋇基脂擠壓抗磨性能較優。另外復合磺酸鈣基脂中也包含中性鋇，對以鋇為主的復合磺酸鈣基脂與鈣為主的復合磺酸鈣基脂進行電鏡掃描，發現二者都具有較好的抗磨能力。

六、結論

2.附著力從強到弱依次為：復合鋇=復合磺酸鈣>聚脲>硅脂（由于復合鋰基脂完全溶解于堿性清洗劑中，因此沒有考慮其附著力）。

表2

3.從潤滑性能方面考慮，從強到弱的依次為：復合鋇>復合磺酸鈣>聚脲>復合鋰>硅脂

將復合鋇排到復合磺酸鈣之前，是由于在微動摩擦狀態下，使用復合磺酸鈣油脂的金屬表面往往會呈現黑色狀態。

［1］周彬.PTT形態記憶織物的染整工藝[J].染整技術，2010.4.

［2］蔡家成.復合鋇稠化劑的研究[J].合成潤滑材料，1989.4.

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