浅谈润滑油金属清净剂钙盐的抗磨作用概述
钙基润滑脂的极压抗磨性能与表面活性剂研究
钙基润滑脂的极压抗磨性能与表面活性剂研究钙基润滑脂是一种常用的润滑材料，主要用于降低机械设备的摩擦与磨损，确保设备的正常运转。
而钙基润滑脂的极压抗磨性能与表面活性剂研究是针对该类润滑脂的特性进行深入研究和分析，以进一步提高其性能和应用范围。
钙基润滑脂的极压抗磨性能是指在高载荷和极端工况下，润滑脂对金属表面的保护能力以及降低摩擦和磨损的能力。
极压抗磨性能主要通过引入表面活性剂来实现，而表面活性剂则是通过提供有效的摩擦修饰剂和磨损耐用剂来改善润滑脂的性能。
钙基润滑脂中的表面活性剂有多种类型，包括有机胺、有机硫化物、有机卤化物和磷酸盐等。
不同类型的表面活性剂在不同工况下具有不同的性能表现。
其中，有机硫化物具有较好的极压抗磨性能，可以有效地降低摩擦系数，减少磨损。
而有机卤化物则具有优异的润滑性能，能够在高温高压环境下提供稳定的摩擦特性。
钙基润滑脂的极压抗磨性能与表面活性剂的研究可以从以下几个方面展开：首先，可以通过实验方法研究不同类型和不同浓度的表面活性剂对润滑脂的极压抗磨性能的影响。
通过摩擦学实验和磨损实验，可以评估不同表面活性剂的油膜厚度、摩擦系数以及磨损量等性能指标，进而确定最佳的表面活性剂型号和添加量。
其次，可以采用材料表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD），对钙基润滑脂中的表面活性剂进行分析和表征。
通过观察表面活性剂的微观形貌和结晶结构，可以进一步了解其与润滑脂基体的相互作用方式以及对极压抗磨性能的贡献机制。
此外，还可以考虑将现代表征技术，如红外光谱（FT-IR）和核磁共振（NMR），应用于研究钙基润滑脂中表面活性剂的化学结构和组分。
通过分析不同类型表面活性剂的功能基团和化学键特征，可以深入了解其与基体之间的相互作用方式和结构性能关系。
最后，还可以通过理论模拟方法，如分子动力学（MD）模拟和量子化学计算，对钙基润滑脂中的表面活性剂进行模拟研究。
通过构建分子模型和计算模拟，可以揭示表面活性剂与润滑脂基体之间的相互作用力和结构变化，以及对润滑脂性能的影响机制。
抗磨剂的作用机理
抗磨剂的作用机理
抗磨剂是一种用于降低摩擦和磨损的添加剂，其作用机理主要包括以下几个方面：
1. 形成润滑膜：抗磨剂在工作条件下，能形成润滑性的薄膜覆盖在接触面上，能减小接触表面之间的摩擦和磨损。
这种薄膜可以隔离金属表面之间的直接接触，减少摩擦因素的产生。
2. 填充微孔和凹坑：抗磨剂能填充摩擦表面的微小划痕、孔洞和凹坑，形成平滑的表面，减少金属表面之间的接触面积，降低摩擦因素的产生。
3. 提高润滑性：抗磨剂可以降低润滑剂的粘度和黏度，改善润滑性能，减小摩擦阻力，降低磨损。
4. 阻断化学反应：抗磨剂可以与金属表面上的物质发生化学反应，形成保护性的氧化膜或硫化膜，阻断金属表面的进一步氧化和腐蚀，减少摩擦因素的产生。
综上所述，抗磨剂通过形成润滑膜、填充微孔和凹坑、提高润滑性和阻断化学反应等机制，能够降低金属表面间的摩擦和磨损，延长机械设备的使用寿命。
工业润滑油中常用的润滑添加剂
工业润滑油中常用的润滑添加剂润滑油是工业中常常用到的机油，很多人都知道润滑油却不知道润滑油中的各种添加剂，下面小编为大家详细介绍下。
1：清净剂Detergents通过化学反应或吸附在沉淀物的母体上，中和并保持其在油中的溶解状态。
如：各种磺酸盐、酚盐、水扬酸盐、磺酸钡、磺酸钙、BA-50等。
2：分散剂Dispersants借助极性基团的吸附与油泥和烟灰结合，防止其聚集，保持分散在油中。
如：各种丁二酰亚胺、丁二酸酯、曼尼希碱等。
3：抗氧剂Antioxidants中断氧化反应初期的自由链反应或分解过氧化物，终止自由基反应，从而延缓润滑油的氧化。
如：ZDDP、屏蔽酚、硫化烷基酚、芳胺、有机酸铜盐、Elco 108等。
4：金属钝化剂Metal deactivators在金属表面与金属离子络合形成钝化薄膜，以减少金属对油品氧化的催化作用。
如：含氮和含硫式有机胺类、硫化物、亚磷酸酯盐等螯合剂。
5：防腐和防锈剂Anticorrosive and Antirust是一些极性化合物，对金属有很强的吸附力，能在金属和油的界面上形成紧密的吸附膜以隔绝水分、潮气和酸性物质的侵蚀；防锈剂还能阻止氧化、防止酸性氧化物的生成，从而起到防锈的作用。
能防止非铁金属表面腐蚀和铁类金属表面锈蚀。
如：ZDDP、碱性金属磺酸盐、脂肪酸和胺、硼酸胺、羧酸胺。
6：摩擦改进剂Friction modifiers agents也叫油性剂，都是带有极性分子的活性物质，优先吸附在金属表面，形成牢固的吸附膜，在接近边界润滑条件下，防止金属磨擦面而减少摩擦。
如：有机脂肪酸、胺类、硫磷酸铝、硫化烯烃、动植物油、磷酸酯、硫化猪油等。
7：极压添加剂Extreme pressure additives在很高负荷或冲击负荷下通过化学反应在金属表面形成具有低剪切强度的固体膜，防止金属间表面擦伤或熔焊。
如：ZDDP、亚磷酸酯、硫化烯烃、硫化脂肪酸、硼酸盐、含S、P、N化合物、磷酸酯等。
盐的润滑与摩擦性能改善研究
对学术界的影响
盐的润滑与摩擦性能研究为学术界提供了新的研究方向和研究方法
盐的润滑与摩擦性能研究有助于提高机械设备的性能和寿命
盐的润滑与摩擦性能研究有助于降低能源消耗和环境污染
盐的润滑与摩擦性能研究有助于推动相关产业的技术进步和发展
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汇报人：
盐的摩擦性能测试
影响因素：盐的种类、浓度、颗粒大小等
测试结果：摩擦系数、磨损量等
测试条件：温度、湿度、载荷等
测试方法：摩擦系数测试、磨损测试等
盐的摩擦性能影响因素
盐的种类：不同种类的盐具有不同的摩擦性能
盐的湿度：盐的湿度会影响摩擦性能
盐的浓度：盐的浓度会影响摩擦性能
盐的表面粗糙度：盐的表面粗糙度会影响摩擦性能
盐的润滑与摩擦性能改善研究
汇报人：
目录
01
盐的润滑性能
02
盐的摩擦性能
03
盐在润滑与摩擦领域的应用
04
盐的润滑与摩擦性能研究展望
盐的润滑性能
PART 01
盐的润滑原理
盐的润滑性能主要取决于其分子结构
01
02
盐分子与金属表面之间的相互作用，可以降低摩擦系数
盐分子在金属表面形成一层薄薄的润滑膜，减少摩擦
盐的润滑与摩擦性能研究将更加注重与新材料、新技术的结合，提高产品的性能和寿命。
03
04
盐的润滑与摩擦性能研究将更加注重与计算机模拟、人工智能等技术的结合，提高研究效率和准确性。
对工业界的影响
促进润滑油和润滑剂行业的发展
推动摩擦学和润滑技术的研究与应用
提高机械设备的使用寿命和效率
降低能源消耗和成本
减少环境污染和噪音
盐的颗粒大小：颗粒大小对润滑性能的影响较大
浅谈润滑油添加剂———复合剂
浅谈润滑油添加剂———复合剂石化10—5（3）班2010232253 张海刚一、润滑油复合剂基础知识1.复合剂的定义润滑油是由基础油和添加剂两部分组成，基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足。
添加剂在润滑油中的所占比例较小，最大一般不超过30%，部分工业用油中小于1%。
而润滑油复合剂是具有能赋予基础油本身没有的性质/性能，如抗泡、破乳化等性能；能改进基础油原有的性质/性能，如抗磨、防锈等性能。
2.添加剂的分类添加剂大致分为三类1、保护润滑表面：清净剂、分散剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂、防锈防腐剂。
2、改善润滑剂物理性质：粘度指数改进剂、降凝剂。
3、保护润滑剂本身：抗氧剂、抗泡剂。
清净分散剂——T1XX清净剂：具有高碱性，可以持续中和润滑油氧化生成的酸性物质，同时对漆膜和积炭具有洗涤作用。
常用清净剂类型：磺酸钙：如T106 硫化烷基酚钙：如T115B水杨酸钙：如T109。
分散剂：其油溶性基团比清净剂大，能有效地屏蔽积炭和胶状物相互聚集，使其以小粒子形式分散在油中，防止堵塞滤网。
最常用分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺：单挂丁二酰亚胺，T151双挂丁二酰亚胺，T154高分子量丁二酰亚胺，T161抗氧抗腐剂——T2XX最常用为二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP），如T202、T203，是一种多效添加剂，具有抗氧、抗磨、抗腐作用。
由于ZDDP含磷元素，对汽车尾气转化器中三元催化剂具有中毒作用，发动机油中ZDDP的用量现受到较大限制。
极压抗磨剂——T3XX极压抗磨剂在金属表面承受负荷的条件下，防止金属表面的磨损、擦伤甚至烧结。
极压抗磨剂一般具有高活性基团，在局部的高温高压下，能与金属表面反应形成保护膜。
常用极压抗磨剂类型：含氯极压抗磨剂，如氯化石蜡T301；含硫极压抗磨剂：如硫化烯烃T321；含磷极压抗磨剂：如磷酸酯T306 。
油性剂和摩擦改进剂——T4XX通常含有极性基团，通过极性基团吸附在金属表面上形成吸附膜，阻止金属相互间的接触，从而减少摩擦和磨损。
润滑油添加剂 分类及用途
润滑油添加剂分类及用途润滑油添加剂是一种能够提高润滑油性能的化学物质，广泛应用于汽车、工业机械、船舶和航空等领域。
润滑油添加剂可以分为多个不同的分类，每种分类都有不同的用途和功能。
1. 抗氧剂：抗氧剂是润滑油添加剂中最主要的一类，其主要作用是防止润滑油受到氧化的影响，延长润滑油的使用寿命。
由于润滑油在长期使用过程中会受到空气中的氧气的氧化作用，产生酸和沉积物，导致润滑油性能下降，抗氧剂能够抑制氧化反应的发生，保持润滑油的稳定性。
2. 清净剂：清净剂是一类可以清洁发动机内润滑系统的添加剂，其作用是清除内部的积碳沉积和沉淀物，保持发动机内部的清洁。
积碳会增加摩擦和磨损，降低发动机的效率，清净剂可以清除不良沉积物，减少积碳的产生。
3. 抗磨剂：抗磨剂是一种可以减少金属间接触的润滑油添加剂，其主要作用是降低摩擦和磨损，延长润滑油和机械设备的使用寿命。
当金属部件在高压、高温和高速下相互接触时，摩擦会导致磨损和材料的剥离，抗磨剂可以在金属表面形成一层保护膜，减少金属间的直接接触。
4. 极压剂：极压剂是一类可以提高润滑油在高负荷和极限压力下的性能的添加剂。
当机械设备在高负荷和低速条件下工作时，润滑油容易被挤压出来，产生金属间直接接触，引起磨损。
极压剂可以在金属表面形成一层极薄的保护膜，减少摩擦和磨损。
5. 降温剂：降温剂是一类可以降低润滑油温度的添加剂，其主要作用是吸收和传导热量，保持润滑油的稳定性和效能。
在高温环境下，润滑油的黏度会降低，摩擦和磨损增加，降温剂可以通过吸收和传导热量，降低润滑油的温度，提高润滑油的性能和使用寿命。
6. 抗泡剂：抗泡剂是一种可以防止润滑油产生气泡的添加剂，其主要作用是提供更有效的润滑和保护。
在机械设备工作过程中，润滑油容易产生气泡，气泡的存在会导致润滑油的性能下降，抗泡剂能够有效地抑制气泡的形成，提高润滑油的效能。
7. 乳化剂：乳化剂是一种可以将液体分散在润滑油中的添加剂，其主要作用是防止润滑油和水混合，形成乳化液。
工业润滑油中常用的润滑添加剂
润滑油是工业中常常用到的机油，很多人都知道润滑油却不知道润滑油中的各种添加剂，下面小编为大家详细介绍下。
1：清净剂 Detergents通过化学反应或吸附在沉淀物的母体上，中和并保持其在油中的溶解状态。
如：各种磺酸盐、酚盐、水扬酸盐、磺酸钡、磺酸钙、BA-50等。
2：分散剂 Dispersants借助极性基团的吸附与油泥和烟灰结合，防止其聚集，保持分散在油中。
如：各种丁二酰亚胺、丁二酸酯、曼尼希碱等。
3：抗氧剂 Antioxidants中断氧化反应初期的自由链反应或分解过氧化物，终止自由基反应，从而延缓润滑油的氧化。
如：ZDDP、屏蔽酚、硫化烷基酚、芳胺、有机酸铜盐、Elco 108等。
4：金属钝化剂 Metal deactivators在金属表面与金属离子络合形成钝化薄膜，以减少金属对油品氧化的催化作用。
如：含氮和含硫式有机胺类、硫化物、亚磷酸酯盐等螯合剂。
5：防腐和防锈剂Anticorrosive and Antirust是一些极性化合物，对金属有很强的吸附力，能在金属和油的界面上形成紧密的吸附膜以隔绝水分、潮气和酸性物质的侵蚀；防锈剂还能阻止氧化、防止酸性氧化物的生成，从而起到防锈的作用。
能防止非铁金属表面腐蚀和铁类金属表面锈蚀。
如：ZDDP、碱性金属磺酸盐、脂肪酸和胺、硼酸胺、羧酸胺。
6：摩擦改进剂 Friction modifiers agents也叫油性剂，都是带有极性分子的活性物质，优先吸附在金属表面，形成牢固的吸附膜，在接近边界润滑条件下，防止金属磨擦面而减少摩擦。
如：有机脂肪酸、胺类、硫磷酸铝、硫化烯烃、动植物油、磷酸酯、硫化猪油等。
7：极压添加剂 Extreme pressure additives在很高负荷或冲击负荷下通过化学反应在微信gh_29f8639a263f金属表面形成具有低剪切强度的固体膜，防止金属间表面擦伤或熔焊。
如：ZDDP、亚磷酸酯、硫化烯烃、硫化脂肪酸、硼酸盐、含S、P、N化合物、磷酸酯等。
清净分散性添加剂对润滑油的重要意义
清净分散性添加剂对润滑油的重要意义2006年第1期张林雅:磺酸钙基脂晶型转化反应机理探讨113化考察,观察反应现象,其结果见表1.考察不同碳酸钙晶体的极压性,抗水性,其结果见表2.表1加入不同种类活性氢物质的晶型转化现象表1中羟基长链脂肪酸,小分子有机酸和醇类作转化剂时均使原料中吸附的CaCO进行了晶型转化,形成的润滑脂较好,其中羟基长链脂肪酸作转化剂使无定型CaCO形成球霞型晶体,而小分子有机酸和醇类使其转化为方解石型CaCO晶体.表2几种碳酸钙晶体的极压性,抗水性能注:1样为12羟基脂肪酸作为活性氢物质形成的润滑脂;2样为小分子有机酸作为活性氖物质形成的润滑脂;3样为醇作为活性氢物质形成的润滑脂;水煮现象是考察润滑脂抗水能力最直观的方式之.由表2可知,方解石型碳酸钙晶体的极压性和抗水性优于球霞型碳酸钙晶体,润滑脂的极压性主要由晶型碳酸钙来决定.醇类物质作转换剂时,润滑脂的极压性与小分子有机酸作转换剂时相同,但稠度较低,主要是由于醇的挥发性较大,造成无定型碳酸钙的晶型转换不完全.上述试验结果表明,活性氢物质的选择很重要,不同活性氢物质作转化剂形成的碳酸钙晶型不同,导致润滑脂的性能差别很大,其中小分子有机酸作转化剂形成方解石型的碳酸钙晶体综合性能较好.4结论(1)从分析晶型转化和活性氢物质对磺酸钙基脂性能指标的影响得出,磺酸钙基脂的极压性主要是由CaCO的晶型种类决定,所以转化剂类型的影响很大;润滑脂的稠度受三方面影响,一是CaCO的晶型种类;二是提供活性氢离子所形成的钙盐是否有稠化能力;三是形成的钙盐与磺酸钙盐能否形成网络结构,这部分有待于进一步探讨.(2)该磺酸钙基脂形成机理的推断可从红外谱图进行验证,由润滑脂红外谱图吸收峰的不同可推断出碳酸钙的晶型转化类型,方解石型的碳酸钙晶体具有微小的球型结构,该结构的润滑脂与传统润滑脂的结构完全不同,其润滑机理也不同于传统的润滑脂,它将金属间的摩擦变为滚动摩擦,减轻了摩擦,提高r润滑脂的极压耐磨性,可广泛应用于钢铁,冶金等重型精密机械设备,满足生产工艺对设备可靠性的高要求.参考文献【1】RonaldJMuir.HighPerformanceCalciumSulfonateComplex LubricatingGrease[J].NLG[Spokesman,1988(7).【2】RonaldJMuir.CalciumSulfonateGrease--OneDecadelater [J].NLG!Spokesman,1998(10).【3】USPatent.5308514.1994.清净分散性添加剂对润滑油的重要意义其一是指润滑油能将其氧化后生成的胶状物,积炭等不溶物或悬浮在油中,形成稳定的胶体状态而不易沉积在部件上;其二是指将已沉积在发动机部件E的胶状物,积炭等,通过润滑油洗涤作用洗涤下来.清净分散剂是一种具有表面活性的物质,它能吸附油中的固体颗粒污染物,并使污染物悬浮于油的表面,以确保参加润滑循环的油是清净的,以减少高温与漆膜的形成.分散剂则能将低温油泥分散于油中,以便在润滑油循环中将其滤掉.清净分散添加剂是它们的总称,它同时还具有洗涤,抗氧化及防腐等功能.因此,也称其为多效添加剂. 从一定意义上说,润滑油质量的高低,主要区别在抵抗高,低温沉积物和漆膜形成的性能上,也町以说表现在润滑油内清净分散剂的性能及加入量L,可清净分散剂对润滑油质量具有重要影响.内蒙古商都县新源电能公司孙福。
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润滑油金属清净剂（钙盐）的抗磨作用概述2001年2月Fleb2001润滑油Lubricatingo丑第16卷第1期v0l16.No.1文章鳙号:i002.3119(2001)01.0053.05)的抗磨作用概述润滑油金属清净剂(钙盐李群芳,姚文钊,付兴国(中国石油天然气股份有限公司润滑油研究开发中心兰州分部,甘肃兰州730060) 摘要:以磺馥钙为倒.论述了润蒲油金属清净剂的抗磨机理,同时列举了几种经过改性的金属漪净剂,证明其抗磨能力有明显的提高,由此璜测了抗磨型金属漪净剂的发展前景. 关键调:润滑油;盒?{I净剂;囊醴钙;抗?性;发最中囝分赛号:TF~24.82文献标识码:A1前言金属清净剂是各种内燃机油的重要添加剂,它主要包括磺酸盐,硫化烷基酚盐,烷基水杨酸盐,环烷酸盐,硫磷酸盐及其他羧酸盐,其中前三种占绝大多数.它的出现和发展带动了整个润滑油添加剂的生产,使之成为现代石油化学工业中的一个重要分支.根据5O年代以来开展的大量研究,证实各种清净剂都在不同程度上具有清净作用,酸中和作用,增溶作用和抗氧抗腐作用,因而能够抑制或减少各种内燃机油沉积物的生成….近年来在研究金属清净剂的性能特点时.我们注意到许多文献对金属清净剂(主要是磺酸钙)的抗磨性能进行了比较深入的研究.昔遍认为[2-s]在内燃机油中传统清净剂载荷胶团中的碳酸钙起着一定的抗磨作用.然而这种抗磨作用是有限的.只有在对传统清净剂进行改性后(如硼化,硫化)[9-16].才能明显提高其抗磨能力. 近年来.齿轮油及工业用油领域采用各种金属清净剂为原料进行硫磷化,硼化制备新的极压抗磨剂成为硫化烯烃的代用品或利用磺酸盐作为惰性极压抗磨剂(PEP)[17]都取得了较好的效果.这说明传统清净剂的抗磨性能还有很大潜力.在合成金属清净剂时如果进行有目的的改性.将制备出同时具有良好清净性和抗磨性的抗磨型金属清净剂Its]. 2磺酸盐的抗磨作用2.1磺酸盐作为惰性极压剂的扰嘉作用传统的金属加工渣中通常加入含S,P,C1的极压抗磨剂具有较好的润滑性,但毒性较大.随着各国环境保护和工人健康保护法规的施行,需要一种替代含S,P,C1的添加剂.在研究过程中发现:碱性磺酸盐<包括Ca,Ba,Na)可用做清净分散剂,中性磺酸盐可用做防锈剂,在金属切削过程中.同样可具有极压抗磨作用,其效果不亚于含S,P,C1的极压抗磨剂,这种极压抗磨剂称为惰性极压抗磨剂(PI). 根据使用要求.这类磺酸盐的分子量,烷基链长短与支链度,芳基的性质,阳离子,碱值,稀释剂有所差别,因此可以分为不同的品种牌号_1. 关于油溶性磺酸盐的极压抗磨机理的研究比较深入,论点的侧重面各有不同.A.T.Riga[19]在实验室利用热重分析仪使氧化铁升温后,模拟铁表面高温摩擦区,观察在氧气存在下.氧化铁与磺酸盐在 500?以下及500,1000?之间的化学反应变化. 结果表明:碱金属与碱土金属氧化物均与氧化铁 (Fb)发生了反应.但反应过程各不相同.500?时热重残渣中N~C03和CaC03占多数,说明这些组分可在边界润滑中起作用,在较高金属加工温度下成为有效组分.而Mgc在低于500?时就分解了,不能在较宽范围内起到有效润滑作用.1000 ?时钠铁氧悻(N~eOz)和钙铁氧悻(CaFe3)成为多数,说明Na2C03和CaC03在高温下与氧化铁反应生成相应的化合物.因而具有极压抗磨作用. 由于?G在580?时在氧化铁表面熔化.由固相转化为液相,润湿氧化铁表面,然后在880?分收稿日期:2oo(I一03—17.作者俺舟j李群芳(1974一),女,助理工程席,1996年毕业千太连理工太学化工学院有机化工系.现从事橱持泊艟加荆的研究工作.润滑j由2001年第16卷解;而CaCCh在分解前无相转移过程.因而Na2CC~ 与氧化铁表面的物理化学接触更有效.所以Na,Ca, Mg的碳酸盐形成铁氧体的活性顾序为:Na>Ca>Mg.张建荣等3t20对过碱度石油磺酸钙极压性能的解释侧重于对CaCO3的结构研究.他们认为金属之间的摩擦可使摩擦表面产生局部高温.从而使高碱值石油磺酸钙释放出Ca0.在摩擦表面形成CaCO3沉积保护膜,因而高碱值磺酸钙都有一定的极压性能,但差别较大.CaCO3的结构是影响其极压性能的重要因素,CaCO~为方解石晶体时.能在摩擦表面形成较厚的含CaC的保护膜,极压性能较好;CaCO~为无定形时,在摩擦表面形成较薄的含 CaCO~的保护膜,极压性能较差.另外,高碱值石油磺酸钙在摩擦表面形成的保护膜中含有CaCOz和铁的氧化物.另外,J.M.Cahoon[22-矧等人对高碱值磺酸盐的金属种类,有机基团的结构和碳酸盐的量及颗粒大小等因素对润滑性能的影响进行了研究,在此不一一赘述.总之,磺酸盐作为惰性极压剂可以减小摩擦,防止熔结,还可以中和酸性污染物.对金属不产生腐蚀,同时不造成环境污染,是一种具有发展前景的极压抗磨剂.2.2内燃机油中磺酸钙的抗磨行为磺酸盐除了近年来被发现作为惰性极压荆具有良好的极压抗磨效果外,长期以来一直作为内燃机油金属清净荆而被广泛研究使用.众所周知,磺酸盐在内燃机油中的主要作用是高温清净性,酸中和能力,低温分散性和抗腐防锈性.另外在内燃机的发动机,曲轴箱,阀系,轮船汽缸等较为缓和的摩擦区也起到了一定的抗磨作用.所谓"缓和摩擦区"(mildregion)的抗磨作用是相对于极压条件而言的,是指内燃机油中磺酸盐作为金属清净剂在正常的使用条件下所起的抗磨作用.关于内燃机油中磺酸钙的抗磨机理似乎达成了共识[z-sl,其中最具有代表性的是S.Glasson【3的研究结论.他用SmallAngleX-rayScatteringTech— nique(SAXS)测定了润滑油中过碱度烷基苯磺酸钙粒子的大小及相互间作用.在旋转摩擦计(1otative tfibometer)上进行摩擦实验.结果表明.在摩擦条件下,随着粘性沉积膜的形成,摩擦力减小.根据不同的分析发现,摩擦表面的粘性沉积是由更多的胶柬粒子组成的.这些粒子与原来瀑加剂中的胶束粒子结构有所不同,磺酸钙烷基链在摩擦时被剪切掉. 其主要成分是CaCOz.用WideAngteX.rayScat.tefing(wAxs)进一步证实CaCO3是高结晶度方解石.S.Glasson指出,压力并不是引起粒子尺寸增大和CaCO3结晶的原因.然而油中水的存在改变着胶束间的相互作用.摩擦区由于存在水分子.使胶柬离得更近,并且水分子吸引其他胶束,导致沉积膜中胶束浓度上升.水分子易在表面活性荆极性基团附近驻留,所以能进入磺酸盐胶柬内部,使磺酸盐分子易于从CaCO~粒子表面脱落.因此,沉积膜中ca一 0浓度更大.T.Palermo和S.Giasson在另一篇文章中继续探讨了过碱度磺酸钙在金属表面的吸附机理?J,提出"优先定位"的说法(PreferenfialOften.ration).见图1.他们认为磺酸钙由于优先定位而垂直吸附于金属表面.在摩擦过程中烷基链易于被切掉,而只剩碳酸盐.:磺c:>o:碳酸盐:c田1"优先定位"示意图M.MofizurL】认为传统的S,P极压抗磨剂的抗磨原理是依靠在摩擦区产生高活性的分解产物.与之不同的是过碱度磺酸钙的抗磨性与其热稳定性无关.摩擦时,悬浮液中的无机相沉淀在金属表面上并形成一层保护膜.分析结果认为摩擦表面上有CaCO3.此外XPS还显示有另一种未确定的钙盐. M.Morlzur指出.尽管边界膜中含有的Caco3及钙盐有一定的减摩能力,但在高压下是不稳定的,因此,应在碳酸盐胶束中引入硼酸盐使之增强减摩能第1期李群芳等润滑油金属清净剂(钙盐)的抗磨作用概述力及稳定性.3其它种类金属清净剂的抗磨及减摩作用多年来,在国内外研究人员的努力下,磺酸盐以及以磺酸盐为主剂的复合剂体系的特点已为人熟知.在对金属清净荆的性能特点进行研究时,人们往往选用磺酸盐为代表.其实,就清净剂的抗磨性能而言.单纯的磺酸盐并不是最有特点的一类.以下介绍的几种清净剂由于在合成工艺中对传统的清净剂进行了改性.而表现出较好的抗磨减摩性能. 3.1硫化烷基水杨酸钙的抗磨性能表1硫化烷基水杨酸钙是带三种极性官能团一OH, 一COOH,一S一的新型清净剂_2.这三种官能团具有螯合作用.所以促进了胶束的稳定性.硫化水杨酸钙的突出特点是具有较高的载荷能力,且油品极压性随油品中硫化水杨酸钙剂量的增加而逐渐增大.硫化水杨酸钙的典型产品为日本&—?0公司的ES-16.近年来,兰炼石化院也成功研制出硫化水杨酸钙,其极压性能比传统烷基水杨酸钙有明显提高,见表1.注:基础油9吕%.掭加剂2%.3.2硼化金属清净剂的抗磨减摩特点在论述金属清净剂的抗磨性能时,值得一提的是硼化金属清净剂的极压抗磨作用.自70年代 Chevron公司首先研制出硼酸盐极压添加剂以来, 研究人员对这种极压剂的蒯备方法,性能评价,机理研究方面做了许多工作[9-14].并取得了很大进展. 硼酸盐用于齿轮油在高低速下均有很高的载荷能力,且无毒无臭,在高温下对铜无腐蚀,对钢铁具有良好的防锈性.80年代末到90年代初,硼酸盐不仅用于齿轮油中.还出现了新型高效多功能无毒的硼化高碱值清净分散剂.这类添加剂具有优良的抗磨减摩性, 清净分散性,热氧化安定性.K.Inoue[1将传统的清净剂与硼化钙盐的抗磨性能进行对比,发现碳酸盐清净剂的抗磨性与清净荆的类型有关,而硼酸盐清净剂的磨斑直径几乎相同,与清净剂的类型及碱值无关.这表明其优良的抗磨性是由硼酸盐起主要作用的.这种硼酸盐清净剂加入曲轴箱油中.在高温下有减小阀系磨损的趋势.訾立钧等人_J6I用Tim_ken试验评定硼化磺酸盐的极压性能.将10%的硼化磺酸盐添加剂溶于 100%的HVI650油中.oK值为178N.认为硼化磺酸盐具有一定的极压性能.用四球磨损试验评价硼化磺酸盐和传统磺酸盐的抗磨性能,结果见图2. E0_90矧0帅堋-ll23l《碱性磺硼化龋酸盐诲捆荆馥盐漆加荆图2高碱性蒲净剂的抗虐性能(四球试验)对比注:负荷:294N,油温:80?,转速}1200r/mla. 时间;30mln,清净剂;2%.基础油{HVI350. 可以看出,高碱值硼酸盐清净剂比传统的高碱值碳酸盐清净荆的抗磨性能更好.3.3新型硫化烷基酚钙极压清净剂近年来.由于排放法规的强化,易使废气净化催化剂中毒的磷系极压剂的使用受限.日本j又乇综合研究所等单位开发了一种具有与传统烷基酚系清净剂同等清净性,分散性,酸中和能力.同时还具有与传统的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)同等或以上的载荷性能及抗磨性能的极压性清净剂.该荆是以正丁基酚,叔丁基酚,仲丁基酚为原料,制备成硫化正丁基酚钙,硫化叔丁基酚钙,硫化仲丁基酚钙.润滑油2001年第l6卷3.4烷基水杨酸/磺酸混台基质金属清净剂棍合基质清净剂是将两种或两种以上的基质混合物与某种碱性金属化合物进行反应而得到的一种具有优良的综合性能的金属清净剂.硫化水杨酸盐实质上即烷基水杨酸与烷基酚为混合基质的金属清净荆.我们在研制烷基水杨酸/磺酸混合基质产品时.发现由烷基水杨酸和磺酸两种基质混合制备的高碱度清净荆.其抗磨性能要好于单独的高碱度磺酸盐或水杨酸盐产品,见表2.衰2混合基质产品与传统清净剂的抗?性能对比往*为j塌台基质实验室掸品从表中的磨斑直径数据可以明显看出,混合基质产品的抗磨性比传坑清净荆有一定的改善.可能是胶束的聚集数变小,胶束数量增多而导致摩擦区沉积膜中胶束浓度的增加的缘故.4抗磨型金属;膏净荆的发展前景近年来,国外几个大公司以各种金属清净剂为原料制备新的极压抗磨荆将成为硫化烯烃的代用品.例如法国石油研究院用烷基苯磺酸和烷基酚的钡盐,钙盐,镁盐等为原料经硫磷化,硼化等工艺制备一种新型添加荆.这种添加剂同时含有S,P,B, ca等多种元素,具有极压抗磨性;日本Cosmo公司用烷基苯磺酸盐和烷基水杨酸盐的混合物经硫化, 硼化工艺制备出具有极压抗磨,抗氧,清净等多种性能的添加荆;以及前文提到的惰性极压抗磨性 (PEP).这些都属于具有多种功能的极压抗磨荆. 而抗磨型金属清净荆是具有优异的极压抗磨性的清净剂.它首先应具有优于或等于传统清净荆的高温清净性能,兼顾优异的极压抗磨性,同时还应有一定的低温分散,抗氧抗腐,氧化安定及很好的热稳定性.由于这种清净剂具有优良的抗磨作用,应用于内燃机油中能够取代ZDDP的抗磨地位,降低二者的对抗效应.国内见诸报道的抗磨型金属清净剂有史永刚等人[18】将有机硫(磷)分子结合入金属清净剂胶体颗粒中合成的一种功能化金属清净剂,加强了原金属清净剂的抗磨性能并提高抗氧化性能.其方法是:合成一种含硫磷羧酸衍生物PSA,这种物质的钙盐在润滑油中的溶解性极差.能与碳酸钙反应.将碳酸钙型清净荆中1O%总碱值的碱性物质与PSA发生相互作用形成CaPSA.这种盐以胶体的形式稳定地存在于添加剂中.由于PSA的;1入,功能化处理的石油磺酸钙及烷基水杨酸钙金属清净剂的抗磨性能及极压性能均有提高.见表3.这是由于摩擦表面形成了化学反应膜,如硫化铁,磷酸铁等抗极压物质.而抗氧化性能的改善也是由于PSA的作用.衰3四球试验结桑比较5结束语传统的金属清净荆本身具有一定的抗磨性能.普遍认为起抗磨作用的是胶体碳酸钙,但其自身抗磨性能有限,在对清净剂进行有目的的改性后,其极压抗磨性有显着提高,其他性能也有不同程度的改善.发展抗磨型金属清净荆可以借鉴金属清净剂和以金属清净剂为原料的极压抗磨荆的工艺过程,在金属清净剂中引入某些元索(倒如S,B等元索),或进行基质的结构改性,以增强胶体稳定性和抗磨性, 这是金属清净剂未来发展的一个趋势.第1期李群芳等.润滑油金属清净剂(钙盐)的抗磨作用概述参考文献:[1]张景河.现代润滑油与燃料{羲加剂[M].中国石化出版社.[2]MFMorlzurma1.1ubr.s[J】,1992,(4):277.[3]SGhssoneta1lubr.sd[j],1993,(5):91[4]TPalermoHa1.1ubr.sd【J】,1996,(8):119. 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Abstract:Theantiwearmechanismofcalciumsulfonateaswellasseveralmodifi edmetaldetergentsaredescribed.Itisascertainedtheantiwearperformancesofthesemodifieddeter gentshavebeenimprovedandthedevelopmentofantiweardetergentsisestimated—Keywords:lubricatingoil;metaldetergent;calciumsulfonate;entiwem"prop erty;development。