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合成酯在高溫食品級潤滑脂的運用

作者:山東瑞捷新材料有限公司點擊:237 發布時間:2017/11/18 14:32:48

        合成酯(synthetic ester)屬于合成油的一種,酯類油用于高溫潤滑油已經有很多年的歷史,合成酯在高溫下表現出一系列優點:使用溫度可以高達260°C 左右,并且在這個溫度附近可以持續經受高溫;高溫下的蒸發損失極少、抗高溫氧化性能遠遠高于普通潤滑油。這幾個特點對于高溫潤滑油很關鍵,因此,酯類油成為了制造高溫潤滑脂的良好選擇。

        潤滑脂的成分包括三個部分:基礎油,稠化劑,添加劑,其中基礎油是主要成分,起潤滑作用的也是基礎油,和普通潤滑脂不同的是,食品級潤滑脂的所有成分還要滿足食品安全的要求。

        我們可以把潤滑脂看作稠化了的潤滑油,稠化劑起的作用就是像海綿一樣把基礎油保持在稠化劑的纖維網絡里,受到擠壓的時候釋放出基礎油進行潤滑。基礎油在高溫下的蒸發損失對潤滑脂的影響很大,如果基礎油在高溫下的蒸發損失率高,會導致基礎油從稠化劑里蒸發掉,只剩下稠化劑,潤滑脂變干,起不到應有的潤滑作用。高溫下,油的抗氧化能力也是關鍵,氧化后油就變質,而高溫下潤滑油的抗氧化性能也受到嚴峻挑戰,基礎油在高溫下氧化或者蒸發損失過多,對潤滑脂的結構和性能將造成破壞。

        潤滑脂變干變硬后就不能正常流動到潤滑點,干硬的潤滑脂也可能脫落進入部件,造成部件磨粒磨損。干結的潤滑脂引起黃油嘴和油路堵塞,妨礙新脂的正常輸送,軸承一定會隨之出問題。

        從上面的討論我們不難發現,高溫潤滑脂必須基于好的基礎油,基礎油在要求的高溫范圍內必須具有良好的氧化安定性(熱安定性)和較低的蒸發損失率,而合成酯具有這兩個優點。PAO是一種常用的合成油,比礦物油耐高溫,PAO的使用溫度可以達到160℃(持續使用),非持續使用的情況,可以高達270℃,但是溫度超過204°C ,PAO的氧化速度很快。在食品加工行業和其它行業,如果溫度高于225°C,更推薦使用酯類油。 

為了對食品級潤滑脂的高溫性能進行對比,我們進行了以下試驗:

我們買了17種不同的食品級潤滑脂,有復合鋁基脂、聚四氟乙烯潤滑脂(PTFE潤滑脂)、硅基脂、復合磺酸鈣潤滑脂,這四類潤滑脂在使用的基礎油方面各不相同,分別使用了常用的食品級潤滑脂基礎油:食品級白油(高純度礦物油)、植物油、PAO,作為對比的是一款2#食品級合成潤滑脂:該潤滑脂使用合成酯(Lexolube FG-350 HX1)等同于雙季360#作為基礎油。

實驗工具:取每種潤滑脂各2克,直徑5厘米的圓形鋁盤18個,直徑7厘米的圓形鋁蓋18個。

實驗方法:每個鋁盤分別放入相應的2克潤滑脂,蓋上蓋子,把鋁盤在規定溫度下放置一定時間。定時結束后潤滑脂被取出,記錄潤滑脂的外觀和結構變化,稱量基礎油的損耗量和蓋子上的漆膜。如果潤滑脂表面變硬或者潤滑脂形狀改變都視為高溫性能失敗。實驗從204°C開始,如果失敗,則不能進入下一個溫度階段的實驗,如果通過,則重新取樣,參與下一個溫度段的實驗。

1)204°C,實驗時間:20個小時

實驗結束,我們發現17個對照組的潤滑脂已經有9個實驗失敗,它們當中有的額定******使用溫度為260°C,剩下的8個對照脂,其中有2個表面有很輕微的結皮,允許進入下一輪實驗。對所有的潤滑脂測定基礎油的蒸發損耗,在4%~44%之間,有些樣品在鋁蓋上形成了些許漆膜,在1毫克左右。對合成酯的潤滑脂樣品進行測量,潤滑脂外觀形狀保持完好,不結皮,蒸發損失率不到1%,鋁蓋上沒有任何漆膜附著。

2)232°C,實驗時間:20個小時

對照組有8種潤滑脂進入這一輪實驗,實驗結束后其中的5個由于高溫下的氧化、聚合或者基礎油蒸發,產生了一層硬皮,8個對照組基礎油的蒸發損失率在5%~55%,產生的漆膜量為0.3~2.4毫克之間,而使用了合成酯的潤滑脂,基礎油蒸發損耗率只有2%,產生的漆膜量也只有0.1毫克,比對照組當中情況******的潤滑脂還要好。

3)260°C,,實驗時間:20小時

我們把上一組實驗中的7個對照潤滑脂留下,進行了206°C下的高溫測試。實驗結束后,7個對照組潤滑脂的基礎油蒸發損耗增加到了11%~35%,漆膜結焦量增加到了4~27毫克。觀察合成酯潤滑脂,外觀結構依然保持得不錯,有少量的基礎油流出,潤滑脂雖然稍微變稠了一些,但是表面并沒有結皮。基礎油的損耗量是11%,漆膜結焦量4毫克不到一點。

4)288°C,實驗時間:4小時

我們使用上一個實驗中對照組的潤滑脂,進入更嚴峻的高溫挑戰。在接近290°C的高溫下,4個小時后取出,所有的對照組潤滑脂都嚴重結皮,基礎油蒸發損失為7%~29%,形成的漆膜為8~53毫克,合成酯潤滑脂外觀結構依然保持得不錯,有一些基礎油流出,潤滑脂也變稠了一些,但是表面依然沒有結皮。基礎油的蒸發損耗為7%,漆膜結焦量為2.2毫克。

 

        對于高溫下使用的潤滑脂來說,選擇一種高溫性質穩定的基礎油很重要。很多潤滑脂都因為基礎油在高溫下蒸發損耗過多或者高溫氧化而失效,因此在選用中要關注這兩點。如果使用時的工況使潤滑脂經受持續的高溫,要關注所選的潤滑脂是否可以接受持續高溫,許多NSF-H1食品級潤滑脂都能達到204°C的******使用溫度,但是它們大多數都難以在這個高溫下持續使用,保持穩定的性能。合成酯作為基礎油調配的高溫潤滑脂,具有穩定的高溫性能。


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