淺談潤滑油中的抗泡劑

岑志源 陳炳耀 楊善杰

摘 要：生活生產中各種機械設備廣泛地使用潤滑油，而其在被使用中產生的泡沫對潤滑系統的危害非常大，還會加劇機械磨損和潤滑油的損耗。因此，良好的抗泡性對潤滑油十分重要。本文將對泡沫的形成與危害，與抗泡劑的作用機理進行探討，并對常見抗泡劑的種類進行介紹，得出了應該加大復合型抗泡劑的研究的結論。

關鍵詞：泡沫;抗泡劑;抗泡機理;種類

1 前言

潤滑油在生產、運輸、存儲及使用的過程中，會受到攪拌、振蕩等作用，并不可避免地有空氣進入油中，導致潤滑油的表面會逐漸形成泡沫，并分散至油品內部。另外，在面對愈加嚴峻苛刻的工作環境時，我們需要往潤滑油中加入各種添加劑來增強其性能。但是，添加劑之間的相互作用， 在其改善油品某項性能的同時，或許會對其他性能產生不利影響[1]。就如清凈分散劑，抗氧抗腐劑等添加劑多為表面活性劑，會增加油品的泡沫生成趨勢和泡沫穩定性[2]。

潤滑油表面或體系內部的泡沫會對機械設備的潤滑系統帶來不良影響，它不僅會削弱潤滑油的密封作用，也會降低冷卻散熱效果，嚴重時使油泵抽空，油路產生氣阻，造成供油停滯，以致運動部件得不到潤滑，增加零件磨損，損壞儀器[3]。因此，一款性能優良的潤滑油必須具有良好的抗泡性，應能使油不起泡或起泡后易于消泡，從而保證潤滑系統的正常工作。

2 泡沫的形成與危害

2.1 泡沫的形成

泡沫是一種空氣與油形成的氣-液界面現象，其以潤滑油為分散介質的分散體系，以空氣為分散相。當潤滑油中的氣泡上升至油液后，會被一定厚度油膜所包圍，進而形成氣泡聚集體。

但是，純物質是不易起泡的，形成的泡沫也會旋即破裂消失。所以，能在潤滑油中穩定存在的泡沫，必然是由油品中大量的表面活性劑導致的。一般油品中使用的抗氧抗腐劑、清凈分散劑及其他添加劑，絕大多數是表面活性劑。富集于氣液界面的表面活性劑的極性基團指向液體，而非極性基團則指向氣泡內，構成單分子層膜以減小界面的張力，而使氣泡處于較穩定的熱力學狀態;當氣泡在液體中上浮到液面并逸出時，氣泡膜已生成雙分子層膜了。

2.2 泡沫的危害

泡沫會使潤滑油性能下降，具體表現在潤滑油的潤滑減磨、冷卻散熱、清凈分散、密封堵漏、防腐防銹等作用方面：

（1）潤滑減磨性能減弱：泡沫會破壞發生相對滑動的摩擦副處的油膜的連續性，降低潤滑性能，導致機件失去充分的潤滑防護而產生嚴重磨損甚至燒結。

（2）冷卻散熱性能降低：機械設備的部分熱量經由潤滑油在循環流動時帶走散發出去，而潤滑油表面聚集大量泡沫時，油品的流動性會變差，其中的熱量因難以散發而使冷卻效果大減。

（3）清凈分散效果減弱：油品與空氣的接觸面積會因泡沫而增大，油品在高溫下的氧化變質會加劇，生成更多的碳化物、油泥;同時，流動性不足的潤滑油無法充分沖洗帶走零件工作面上的贓物。

（4）防腐防銹作用減弱：潤滑油吸附在零件表面形成一層油膜，來隔絕空氣中的氧氣、水、酸性物質及有害氣體，防止腐蝕。而泡沫不僅會破壞油膜，還會在高溫下釋放氣泡，形成氣蝕。

（5）造成氣阻、斷流現象：泡沫在高溫下釋放出氣體后，可能會引發氣阻，堵塞油路，影響供油，甚至斷流，使潤滑系統無法正常工作。

3 抗泡劑的作用機理

抗泡方法眾多，一般分為物理抗泡法和化學抗泡法，而添加抗泡劑法則屬于化學抗泡法。

目前，關于抗泡劑作用機理的研究并不足夠明了，且相關觀點眾多，而當中最受主流認可的理論則認為是讓泡沫的氣液交界面處的表面張力降低，使其破裂而消泡[4]。

一般而言，不溶于潤滑油的抗泡劑以細小的液珠態均勻地分布于潤滑油中。由于抗泡劑的表面張力要比潤滑油表面張力小，當抗泡劑均勻地分布于潤滑油中時，會吸附于泡沫上，滲透到氣泡膜內，使局部膜的強度發生變化，產生張力差，吸附膜區受到周邊拉力，使膜因受力不均逐漸變薄以致破裂[5]。相反，若抗泡劑溶于潤滑油中，潤滑油體系整體的表面張力將會下降，該體系產生的泡沫會因表面張力下降而更加穩定。

4 常見抗泡劑的種類

潤滑油抗泡劑為油溶性表面活性劑，其一般分為三大類：硅型抗泡劑，非硅型抗泡劑和復合型抗泡劑。

4.1 硅型抗泡劑

硅型抗泡劑應用最多的是二甲基硅油（T901），又名甲基硅油、聚二甲基硅氧烷液體。其為無味無臭、無毒、無色的透明粘稠液體。T901具有用量少（ 0.0001%～0.001%），抗泡性能良好的特點。T901不溶于潤滑油，而是分散成極微小的顆粒分布于油中，它的表面張力小于潤滑油，附在潤滑油與氣泡表面之間使之形不成穩定的氣-液相而造成起泡破裂。而對于分散氣泡，它使表面張力降低而使生成的氣泡直徑變小，上浮困難，導致空氣釋放性差。另外，若在酸性油品里，隨著時間的延長，硅型抗泡劑會因不穩定而沉降，聚積造成消泡性能的失效[6-8]。

4.2 非硅型抗泡劑

非硅型抗泡劑應用最多的是聚丙烯酸酯（T911和T912），是一種無毒、無色或微黃色的透明粘稠液體。聚丙烯酸酯在礦物油中的溶解性好，具有用量少（0.005%～0.1%）;生成的氣泡直徑大，容易釋放，對空氣釋放性影響小;對各種調和技術不敏感;在酸性介質除泡效率高和抗泡持久性好等優點。但同時，非硅型抗泡劑與某些添加劑的配伍性差，會引起抗泡效果下降，甚至促進泡沫生成[9，10]。故此，在使用非硅型抗泡劑時應多加注意。

4.3 復合型抗泡劑

當油品在單獨使用硅型抗泡劑或非硅型抗泡劑，不能同時滿足在空氣釋放性、抗泡性、調和技術要求、適用介質條件等方面的要求時，人們將兩類抗泡劑按適當的比例和工藝加以復合，均衡它們的長短處研發出復合型抗泡劑來滿足需求[11，12]。

迄今，已研制出1#復合抗泡劑（T921）、2#復合抗泡劑（T922）和3#（T923）復合抗泡劑三種復合型抗泡劑。1#復合型抗泡劑與大多數添加劑配伍性好，對油品空氣釋放性影響小，油溶性較好，使用方便。2#復合型抗泡劑對含磺酸鹽或發泡性強物質的油品有高效抗泡性，油溶性好，不需稀釋，加入方便[13]。3#復合型抗泡劑對含大量清凈劑或發泡性強物質的油品抗泡性強，加入方便[14]。

5 結論

使用抗泡劑是消除潤滑油中氣泡，保證潤滑系統正常的最好方式。但現今廣泛使用的硅型抗泡劑和非硅型抗泡劑自身都存在著不足，影響消泡效果。所以應對復合型抗泡劑給予足夠重視，加大研究力度，朝消泡劑用量少、性能更優異、能提高設備利用率和實際生產效能等的方向發展。

參考文獻：

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作者簡介：岑志源（1992-），男，廣東佛山人，本科，實驗員，研究方向：潤滑油、制動液。