抗泡劑對潤滑油的影響

張亮，王洋

(山東齊勝工貿股份有限公司，山東 淄博 255400)

0 引言

目前大部分的機械設備都是循環攪拌的方式運行，潤滑油在系統內不斷的循環和流動，會產生大量的氣泡。比如內燃機油、液壓油、齒輪油等油品，對于抗泡性能要求都比較高[1]。

特別是齒輪油，一般齒輪設備都處于高速運轉的狀態，過多的泡沫會造成壓力低、潤滑效果下降、斷流和氣阻現象。同時會加速齒輪油的氧化，造成齒輪潤滑不足。因此要求潤滑油具有良好的抗泡性能，確保在設備運行時，油品出現泡沫后，可以及時消泡[2]。針對這個問題，第一，要選用性能良好的基礎油作為調合原料。第二，是要在調合過程中加入適量的抗泡劑，提高抗泡性能。

1 潤滑油中泡沫形成的機理

(1)在常壓下，礦物油中溶解有約占其體積9%的空氣。空氣在潤滑油中的溶解量是隨壓力增高而增大的。當壓力降低時，多余的空氣就會從油中急劇分離，以達到新的平衡。但分離出來的空氣被油膜包圍且油膜又不易破裂時，就會形成泡沫。

(2)潤滑油與空氣接觸時機械的攪拌作用。潤滑系統工作中，由于激烈的攪拌和飛濺，空氣被攪入油中產生泡沫，加上油中含有清凈分散劑等表面活性劑時，就容易產生難以消失的泡沫[3]。

(3)泡沫在油品中能夠穩定存在，主要就是油品中存在表面活性劑，對泡沫起到了穩定作用，如圖1所示。

圖1 泡沫的形成

圖1(a)中，在不含表面活性物質時，油液與空氣之間的表面張力很大，不利于泡沫的形成，氣泡會上升至表面然后破裂，故氣泡不能穩定存在[4]。圖1(b)中，當含有表面活性物質時，油性基團與極性基團形成穩定的油膜，氣泡穩定存在。即使氣泡上升至油液表面，空氣與油液表面之間也有表面活性分子，也會形成穩定的油膜，同樣穩定了氣泡的存在。

2 抗泡劑的種類和選擇

目前市面上的抗泡劑有硅型和非硅型兩種。硅型抗泡劑的抗泡效果良好，但是其油溶性相對較差，對油品的空氣釋放值影響比較大。它主要是通過降低泡沫的表面張力，達到消泡的效果。對于分散氣泡，硅型抗泡劑使表面張力降低從而使氣泡的直徑變小，這樣氣泡上升相對困難，對于空氣釋放產生了抑制作用。非硅型抗泡劑作用機理是改變膜層間的分子引力，降低膜的強度和韌性，使泡沫穩定性下降。同時含有非硅型抗泡劑的油品，其生成的氣泡直徑大，可以比較容易放出，具有良好的空氣釋放性，但是抗泡效果相對較差[5]。

3 試驗部分

3.1 試驗原料

3.1.1 抗泡劑

綜合考慮選用濟南佳進科技有限公司生產的甲基硅油硅型抗泡劑(T901)和1#抗泡劑(T921)，進行油品調合對比。

甲基硅型抗泡劑(T901)的主要物質是聚二甲基硅氧烷，是一種無味、無色的有機液體。化學結構為：

T901具有用量小、需要稀釋使用等特點。硅型抗泡劑(T901)性能如表1所示。

表1 硅型抗泡劑(T901)性能指標

1#抗泡劑(T921)是綜合硅型和非硅型兩類抗泡劑的性能特點研制而成，平衡優化了抗泡性、空氣釋放性、適用介質環境等性能[6]。1#抗泡劑(T921)性能如表2所示。

表2 1#抗泡劑(T921)性能指標

3.1.2 基礎油

本文以重負荷車輛齒輪油GL-5 85W-90為試驗油進行探討，考察抗泡劑對車輛齒輪油的性能影響。基礎油原料選用克拉瑪依石化150BS和韓國GS600N。

基礎油150BS和GS600N基本指標如表3和表4所示。

表3 150BS性能指標

表3(續)

表4 GS600N性能指標

表4(續)

3.2 試驗步驟

用基礎油150BS和GS600N調合重負荷車輛齒輪油GL-5 85W-90，在基礎油調合配方相同的條件下，考察硅型抗泡劑(T901)和1#抗泡劑(T921)在不同加入比例下，對重負荷車輛齒輪油GL-5 85W-90性能指標的影響。抗泡劑在油品調合的最后一道程序加入，采用噴霧方式加入，增加調合效果。

4 試驗結果與討論

T901與1#抗泡劑(T921)以不同比例(5 mg/kg、10 mg/kg、15 mg/kg、20 mg/kg、50 mg/kg、100 mg/kg)加入GL-5 85W-90油品調合中，結果如表5所示。

表5 抗泡劑對GL-5 85W-90性能的影響

在試驗過程中，拍攝了部分試驗樣品的外觀顏色，以紅色背景作為觀察對比，如圖2、圖3、圖4所示。

T901 T921圖2 加入15 mg/kg抗泡劑

T901 T921圖3 加入50 mg/kg抗泡劑

T901 T921圖4 加入100 mg/kg抗泡劑

由表5試驗數據可以看出，T901與T921抗泡劑加入量在10～20 mg/kg時，抗泡性能達到最佳值。試驗繼續增大抗泡劑加入量，抗泡效果性能變化不明顯。這是因為抗泡劑以粒子束狀的形式分散于油品中，降低泡沫的局部表面張力，從而達到消泡作用。隨著抗泡劑用量增多，反而使得潤滑油體系的整體表面張力下降，從而使得產生的泡沫因表面張力的下降而更為穩定，難以消除，導致抗泡性能下降。

由圖2、圖3、圖4試驗結果可以看出，兩種抗泡劑加入量增大到一定程度，油品的外觀開始出現渾濁現象，影響了油品性質。特別是T901，隨著加入量增大，外觀渾濁現象特別顯著。這是因為有機硅型抗泡劑并不溶于油品中，而是分散在油品中。當抗泡劑加入量過多時，抗泡劑細小的粒子聚合成液滴，導致油品出現外觀渾濁現象。同時由于液滴的大量聚集，破壞了油品的表面張力系統，也導致了油品的抗泡性能下降。儲存時間久了，還會出現沉降現象，導致油品儲存穩定性變差。圖中試驗結果也驗證了這一解釋。

5 結論

(1)油品在調合時，加入適量的抗泡劑，可以改善油品的抗泡性能。

(2)當抗泡劑的加入超過一定量時，油品出現抗泡性差、外觀渾濁現象，影響油品性能。

(3)從整體試驗結果分析，在同等試驗條件下，1#抗泡劑T921比硅型抗泡劑T901在抗泡性、外觀安定性等方面效果要好。

(4)選擇1#(T921)抗泡劑，合理使用抗泡劑加入量，加入量范圍為10～20 mg/kg，可滿足油品在抗泡性、外觀安定性方面的要求。