一种具有低污渍特性磷-氮剂的性能及应用研究

孙令国,李久盛,鲁倩,续景

（中国石油兰州润滑油研究开发中心,甘肃兰州 730060）

一种具有低污渍特性磷-氮剂的性能及应用研究

孙令国,李久盛,鲁倩,续景

（中国石油兰州润滑油研究开发中心,甘肃兰州 730060）

针对轻金属无渍液压油的研制工作,在实验室开发了一种新型结构的磷-氮剂RHY315,在3号白油基础油中进行了摩擦学性能评价和退火清净性考察,并与常见的3种含磷型极压抗磨剂进行了性能对比。结果表明,RHY315添加剂在基础油中不但表现出良好的极压抗磨性能,而且具有突出的低污渍特性。以RHY315为主要的极压抗磨剂组分调制的轻金属无渍液压油摩擦学性能完全能够满足指标要求,同时对油品的其他性能无不良影响。

低污渍;铝箔轧制;液压油;磷-氮极压抗磨剂

0 引言

铝箔的应用越来越广泛,对铝箔表面质量的要求也不断提高,特别是热封箔、药用箔、软管箔等产品,对铝箔表面的除油情况有严格的要求[1-2]。在铝带箔冷轧机上,设备的液压用点和连接点很多,不可避免地存在着漏油问题。泄漏的液压油对工艺润滑油带来污染,不仅影响其使用性能,而且会使铝带箔在退火时表面产生油斑。由于此原因造成的返工、残次品出现、产品降级处理等等问题常有发生[3-4]。轻金属无渍液压油是针对这个问题而开发的一种专门油品。该油品与工艺润滑油的相容性比较好,在保证铝带箔表面不产生油斑的情况下,允许其在工艺润滑油中的含量可达到15%。

对于金属加工而言,一方面要保证金属部件加工后具有良好的表面质量,另外现在大量的金属加工产品用于食品、医药、香烟等包装,不允许附着的油品及其油品中的添加剂有残留的毒性[5-7]。因此硫系添剂、氯系添加剂以及有机硼化合物和有机钼化合物的应用前景都不乐观。而磷系添加剂由于兼具极压、抗磨、减摩、热稳定性好等多种功能,可以有效降低添加剂用量,提高金属加工液的生产效益,越来越受到人们的关注。结合轻金属无渍液压油的开发工作,合成了一种新型的磷-氮极压抗磨剂RHY315,该添加剂的分子结构为酸性磷酸酯铵盐,并考察了添加剂在基础油中的摩擦学性能和退火清净性,并与常用含磷剂进行了对比,在此基础上开展了添加剂的应用研究。

1 试验部分

1.1 基础油与添加剂

本文中试验所用的极压抗磨剂RHY313、RHY315均为中国石油兰州润滑油研发中心自行研制的添加剂产品,IR349和T304均为商业化产品;其中RHY313为硫磷酸酯、IR349为酸性磷酸酯铵盐、T304为亚磷酸二正丁酯,这几种含磷剂均具有良好的极压抗磨综合性能,在工业润滑油产品中已经得到了广泛的应用,具有较好的代表性。所选用3号白油基础油的典型数据见表1。

表1 基础油的性质参数

1.2 试验方法

1.2.1 摩擦学性能评定方法

最大无卡咬负荷（PB值）的测定在MQ-12-EP型四球摩擦试验机上进行,方法为GB 3142-82。摩擦磨损试验在M RS-1J型四球摩擦磨损试验机上进行,试验条件为:室温,转速1450 r/m in,试验时间30m in。摩试验用钢球为上海钢球厂生产的二级GCr15标准钢球（A ISI-52100）,直径12.7 mm,硬度59～61HRC。

1.2.2 退火清净性评定方法

油品退火清净性的评定是采用自建的试验方法,该方法参照现场退火工艺而建,其过程为:在试验室中用微量射器取定量试油均匀涂抹于金属片上,并将金属片叠放于铝盒内,盖好盒盖,放于马福炉中。在规定的退火温度（340±5）℃下恒温30 m in,然后断电,取出铝盒。待铝盒降至室温时,取出金属片观察评级。根据金属片的表面光洁度及油斑大小分为六级,零至二级视为退火清净性合格,三级及以上为不合格[8]。

2 结果与讨论

2.1 添加剂的摩擦学性能

为了评价添加剂RHY315的摩擦学性能,以便为其应用提供参考,选取3#工业白油为基础油,加剂量为0.3%,对其摩擦学性能进行了考察,并与常见的含磷型极压抗磨剂RHY313、IR349和T304进行了对比,结果见图1和图2。

图1所示是添加剂RHY315与3种常见含磷剂在392 N载荷下磨斑直径的对比。可以看出,添加剂RHY315的抗磨性能优于添加剂RHY313及T304,与添加剂IR349相当。

图1 RHY 315与常见含磷剂抗磨性能对比

图2所示是这几种添加剂的PB值的对比。由图2可知,添加剂RHY315的承载能力优于添加剂T304,与添加剂RHY313相当,但稍差于添加剂IR349。

图2 RHY 315与常见含磷剂P B值对比

2.2 添加剂的低污渍性能

对所合成添加剂RHY315在基础油中的退火清净性进行了考察。把添加剂RHY315以加量为0.3%加入到基础油中,考察了其退火清净性,并与常见的含磷型极压抗磨剂RHY313、IR349和T304进行了对比,评级分别为0、3、4、2级,试验后照片见图3。

由图3可以看出,所考察的4种添加剂中, RHY315对基础油的退火清净性不良影响最小, IR349的影响最大。综合添加剂的摩擦学性能考察结果可知,IR349极压抗磨性能最好,这说明该添加剂中元素活性较强,对金属腐蚀较为严重,造成了该添加剂对基础油退火清净剂的负面影响最大。RHY315添加剂的分子结构中,较好地控制了添加剂的分子活性,在保证添加剂具有一定极压抗磨性能的同时,还确保该添加剂具有低污渍的特点,能够满足有退火清净性要求的高档金属加工用油研发需求。

图3 RHY 315与其他含磷添加剂退火清净性对比

2.3 添加剂RHY 315在油品中的应用

在单剂性能考察结果的基础上,以RHY315为主要的极压抗磨剂组分,按照0.30%加剂量与其他功能添加剂复配加入到基础油中,对所调制的轻金属无渍液压油进行分析评定,结果见表2。

表2 轻金属污渍液压油性能分析评定结果

从表2中数据可以看出,以所合成的添加剂RHY315为极压抗磨剂调制的轻金属无渍液压油,摩擦学数据均满足了指标要求。同时,该添加剂对油品的抗腐蚀性、防锈性、退火清净性无不良影响。

3 结论

（1）所合成的添加剂RHY315不但具有较好的摩擦学性能,同时表现出突出的低污渍特点,是一种综合性能良好的极压抗磨剂。

（2）所合成的添加剂RHY315能够满足轻金属无渍液压油油品研发的需求,具有广阔的应用前景。

[1]李德峰,孙建林.有色金属轧制工艺润滑技术研究[J].轻金属,2000（6）:58-61.

[2]贺毓辛.现代轧制理论[M].北京:冶金工业出版社, 1993.

[3]傅祖铸.有色金属板带材生产[M].长沙:中南大学出版社,2000.

[4]杨春华,王洪斌,陈志.国内外金属加工润滑剂技术水平及发展趋势[J].润滑油,2007,22（6）:5-9.

[5]毛大恒,邓伯禄,刘光连.铝箔轧制工艺润滑油的研制[J].中南矿冶学院学报,1994,25（3）:364-370.

[6]关子杰.金属加工液基础与应用[M].北京:中国石化出版社,2006.

[7]罗新民.金属加工用油产品与应用[M].北京:中国石化出版社,2006.

[8]张青蔚.高级铝材轧制油的研制[J].润滑油,1996,11 （6）:28-30.

Study on the Propertiesand Application of a P-N Additive with Low Sta in Character

SUN L ing-guo,L IJiu-sheng,LU Q ian,XU Jing
（PetroCh ina Lanzhou L ubr ica ting O il R&D In stitu te,L anzhou 730060,Ch ina）

A ccord ing to the develop ing of the low-sta in hydrau lic oil,a P-N type ex trem e-pressure and an ti-wear add itive titled RHY 315 wa s syn thesized in labora tory.Its tr ibo log ica l an d low-sta in p roper ties were eva lua ted and com pa red w ith three o ther add itivesusing 3#wh ite o ilasbase oil,the resu lts showed tha t RHY 315 hasnot on ly good extrem e-pressure and an ti-wea r proper ties,bu ta lso excellen t low-sta in character in the sim u la tive annea ling exper im en t.In add ition,theapp lication study of RHY 315 was car r ied ou t in low-sta in hydrau lic o il,the resu lts showed tha t its tr ibolog ica l proper ties can fu lly sa tisfy the index requ irem en ts,and it hasno bad effect to the other proper tiesof the o il.

low sta in;a lum inum fo il ro lling;hyd rau lic o il;P-N EP/AW add itive

TE624.82

A

1002-3119（2011）04-0030-03

2010-09-07。

孙令国（1979-）,男,2006年毕业于福州大学化工学院有机化学专业,现工作于中国石油兰州润滑油研发中心,主要从事润滑油添加剂的合成和摩擦学机理的研究工作。