复合磺酸钙基脂表面硬化因素探讨

摘要：重点考察了低分子酸、硼酸、脂肪酸、酸A的用量对复合磺酸钙基脂表面硬化、老化的影响。采用实验室确定的最佳配比，在车间实施了放大生产，并重点考察了产品的储存安定性，结果表明产品质量稳定。

关键词：复合磺酸钙脂；表面硬化；老化;稳定性

中图分类号：TE626.4 文献标识码：A

0 前言

从20世纪50年代，人们开始以牛顿体磺酸钙为原料制备钙基脂，到60~70年代，人们找到了使牛顿体磺酸钙转化为具有触变性能的非牛顿体的方法，并且在制备的过程中引入了磺酸钙的高碱化技术，制成了高碱性磺酸钙基脂。到80年代，人们将非牛顿体磺酸钙进一步与脂肪酸、硼酸盐复合制成高碱性磺酸盐复合钙基脂。由于其突出的高低温性能、机械安定性、胶体安定性、氧化安定性、抗水性、抗腐蚀性、优异的防锈性和极压抗磨性，复合磺酸钙基脂被称为“新一代高效脂”。自20世纪80年代中期投放市场以来，现以在钢铁、冶金、铁路、建筑、食品机械等相当多的行业应用。

在中国，复合磺酸钙基脂的研究开发在整体上还是处于起步阶段。从现有国内外已经发表的文章和申请的专利来看，其研究主要集中在有关它的制备及其极压性能、机械安定性等方面［1-9］。

在本研究中，从复合磺酸钙基脂的原料组成及各组分配比来探讨复合磺酸钙基脂在储存过程中的表面硬化问题，及其在使用过程中的老化问题。

将脂装好后，在52 ℃饱和水蒸汽的条件下恒温24 h，比较恒温后及脂原样1/4锥入度差值。通过差值的大小判断脂表面硬化的趋势。另外，我们根据客户的具体条件设定了老化实验的具体条件：将脂装好后在177 ℃的条件下恒温24 h，比较恒温后及脂原样1/4锥入度差值。通过差值的大小判断脂老化的趋势。表面硬化和老化的锥入度测量方法参照GB/T 269进行。

1 试验部分

1．1 高碱性磺酸钙由牛顿体向非牛顿体的转变

试验过程中所用的原料均为市售，其中T106的主要质量指标如表1所示。

以水、低分子酸为转化剂，在55~100 ℃之间反应，将T106转变为非牛顿体磺酸钙。复合磺酸钙基脂工艺如图1所示。

1．2 各组分对复合磺酸钙基脂表面硬化的影响

在试验的过程中，通过改变其中某一组分的具体用量来考察其对脂表面硬化和老化的影响。表2为制备复合磺酸钙基脂时低分子酸用量的影响。

随着低分子酸用量的增加，稠化能力、滴点、表面硬化、老化、极压性能PD值均出现规律性的变化。在前期随着用量的增加，整体性能变好；当低分子酸的用量增加到一定量时，其稠化能力、极压性能、高低温性能下降。低分子酸在试验的过程中是以转化剂的形式出现，它与T106中的无定型的碳酸钙发生反应，使无定型的碳酸钙发生晶型转变。随着其用量的增多，晶型转变的越多。但是当低分子酸的用量超过一定范围的时候，低分子酸与已发生晶型转变的碳酸钙反应，造成整体性能的下降。

表3为制备复合磺酸钙基脂时硼酸用量的影响。硼酸的引入对脂的表面硬化有比较大的改善，对老化的影响和改善不明显。但是硼酸的加入要考虑其他的指标，主要是机械安定性和极压性能。

表4为制备复合磺酸钙基脂时脂肪酸的用量的影响。脂肪酸的用量对表面硬化和老化的影响不是很明显。结合对脂其他性能指标的分析，主要考虑机械安定性。

表5为制备复合磺酸钙基脂时酸A加入量的影响。从表5可看出，酸A 的加入在不影响复合磺酸钙基脂其他性能的同时，对老化性能的改进比较明显。

2 车间放大生产

根据试验过程中得出的结果，按性价比最优化确定了生产基本配方组成，其基本配方为一定量的低分子酸、T106、酸A、硼酸、脂肪酸和少量的基础油。

在车间500 L的装置中进行放大生产，采用如图1所示的工艺流程生产了几批产品，表6列出其中部分放大产品及国内和国外两家公司样品的分析评价结果。

选择81批、83批和国内某公司样品进行了放置一段时间后的锥入度考察，脂采用小口塑料桶按照实验要求存放，定期按照GB/T 269的要求取样分析，结果如表7所示。

注：A代表脂维持原状，表面无结皮皲裂现象；B代表脂表面有轻微结皮现象，轻触有拉丝；C代表脂表面结皮，轻触无拉丝现象；D代表脂严重结皮有皲裂现象。

我们又按照GB/T 269的要求将脂装好刮平，室内敞开放置一段时间考察了其0次锥入度变化的趋势，其分析结果如表8所示。

通过对不同的储存方式的考察，脂敞开和密闭存放在包装桶内其表面硬化的趋势比较缓慢，并且锥入度有轻微变大的趋势。从表7可以看出：放大生产的复合磺酸钙基脂产品质量稳定。但是从表8的分析数据来看，脂装好刮平后敞开存放其表面硬化严重，而且随着放置时间的延长，表面硬化的趋势逐渐减缓并趋于平稳。造成此种现象的原因有待进一步的研究。

3 结论

通过对影响复合磺酸钙基脂表面硬化及老化的因素的探讨，确定了主要的影响因素，找到了适合的配方和工艺，放大生产的复合磺酸钙基脂产品质量稳定。在实际存储和使用的过程中，其老化、表面硬化有了较大的改善，满足了用户的要求。

参考文献：

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STUDY ON THE SURFACE HARDENING FACTORS OF MULTIPURPOSE CALCIUM SULFONATE COMPLEX GREASE

ZENG Hai1, LIAO Shun-zhi1, ZENG La-mei2

( 1.Changsha Univic Petrochemical Co.,LTD, Changsha 410200,China; 2. Changsha Aeronautical Vocational and Technical College, Changsha 410124,China)

Abstract:The effects of different consumption of low molecule weight acid, boracic acid, fatty acid and acid A on the surface hardening and ageing of multipurpose calcium sulfonate complex grease were investigated emphatically. The optimum formulation and proportionment were used to carry out the large-scale test in workshop, and the storage stability of product was studied. The result showed that the quality of product is stable.

Key Words:calcium sulfonate complex grease； surface hardening; ageing; stability