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壬二酸 Matrilox LA001T
摘要： 復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂除了保持鋰基潤(rùn)滑脂的良好性能外，還具有優(yōu)異的高溫性能，是一種優(yōu)良的高溫潤(rùn)滑脂，在潤(rùn)滑脂中所占比例呈逐年上升的趨勢(shì)。壬二酸在歐美地區(qū)廣泛用于復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂，與癸二酸相比，使用壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂，滴點(diǎn)相當(dāng)、用量少、機(jī)械穩(wěn)定更好，而且，由于壬二酸的熔點(diǎn)只有110℃，不需要特別 提高皂化溫度，一步法就可以生產(chǎn)復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂，使得復(fù)合鋰基脂 的生產(chǎn)工藝更為簡(jiǎn)單高效。
1、前言
復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的稠化劑體系是由脂肪酸鋰皂和低分子酸鋰鹽共同結(jié)晶形成的，使得制備的潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)在260℃以上。根據(jù)所用低分子酸的不同，復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的稠化劑主要有12-羥基硬脂酸一壬二酸體系、12-羥基硬脂酸一癸二酸體系、12-羥基硬脂酸一硼酸體系、12-羥基硬脂酸一磷酸體系、12-羥基硬脂酸一水楊酸體系、12-羥基硬脂酸一癸二酸一硼酸體系等。稠化劑體系不同，生產(chǎn)工藝各異。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂主要采用12-羥基硬脂酸一癸二酸體系，也有少部分采用12-羥基硬脂酸一硼酸體系。對(duì)于12一羥基硬脂酸一癸二酸復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的生產(chǎn)，主要采用常壓反應(yīng)釜一混合釜法和壓力反應(yīng)釜一混合釜法生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)工藝與鋰基潤(rùn)滑脂的生產(chǎn)工藝相近，所不同的是皂化升溫有一個(gè)復(fù)合過(guò)程。因此，在生產(chǎn)工藝上有一步法和兩步法之分。
國(guó)際市場(chǎng)上，壬二酸主要有三家大的國(guó)際公司供應(yīng)，產(chǎn)能最大的是意大利Matrica Spa公司，工廠位于撒丁島，總部位于米蘭，是由意大利ENI Versalis和Novamont 兩大化學(xué)公司合資，采用葵花籽油為原料，年產(chǎn)量12000噸。由于壬二酸用于復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的性能優(yōu)勢(shì)，在歐美地區(qū)使用廣泛。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)壬二酸的供應(yīng)缺乏，而且小規(guī)模工廠的生產(chǎn)成本高，一般用于醫(yī)藥和化妝品，很少用于復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂。而癸二酸由于國(guó)內(nèi)價(jià)格優(yōu)勢(shì)，使用很多。隨著環(huán)保和減排的壓力加大，國(guó)內(nèi)癸二酸工廠生產(chǎn)受到很大限值，加上癸二酸的原料蓖麻油主要原料來(lái)源國(guó)印度受天氣原因大量減產(chǎn)，癸二酸在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)價(jià)格不斷攀升，癸二酸的成本優(yōu)勢(shì)減弱。同樣成本下，壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的性能優(yōu)勢(shì)愈加凸顯。
下面就壬二酸和癸二酸在制備復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的性能做一比較。
2、試驗(yàn)原料
為了比較壬二酸和癸二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的性能異同，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里使用下面配方制備鋰基脂，使用純度大于99.5%的癸二酸和純度為>92%Matrilox 001T壬二酸和純度>98%Matrilox 001M壬二酸做復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂做了性能比較。
制備鋰基脂和復(fù)合鋰基脂的配方為：
潤(rùn)滑脂配方
基礎(chǔ)油：PAO ISO46
稠化劑：LiOH + 12-羥基硬脂酸
+ 壬二酸（或癸二酸） (<5%)
添加劑:抗氧劑、腐蝕抑制劑、抗磨劑、聚合物稠化劑
這里選用PAO目的在于獲得可比較的機(jī)械穩(wěn)定性，添加劑為制備鋰基脂常規(guī)添加劑。
試驗(yàn)使用的壬二酸性能如表1：
試驗(yàn)使用的癸二酸性能如表2：
3、使用癸二酸和壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)和機(jī)械穩(wěn)定性
3.1 使用癸二酸和壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)和機(jī)械穩(wěn)定性的原理
使用壬二酸和癸二酸提高復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)和機(jī)械穩(wěn)定性的原理在于：
鋰基酯中，鋰皂(12 -羥基硬脂酸鋰)形成網(wǎng)格固定潤(rùn)滑油，呈現(xiàn)半固態(tài)
鋰基酯中加入壬二酸或者癸二酸后，提高了潤(rùn)滑脂的網(wǎng)格骨架結(jié)構(gòu)，從而提高了復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)和機(jī)械穩(wěn)定性。
3.2 壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂比癸二酸的滴點(diǎn)更高
潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)是指潤(rùn)滑脂從半固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，測(cè)定方法為ASTM D566:流過(guò)標(biāo)準(zhǔn)開口容器的溫度。滴點(diǎn)表征了潤(rùn)滑脂的耐溫性能，滴點(diǎn)提高，表明潤(rùn)滑脂的耐溫性能改善。
使用壬二酸和癸二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂與鋰基脂的滴點(diǎn)如圖3。
中可以明顯看出，使用壬二酸和癸二酸，都能明顯提高鋰基脂的滴點(diǎn)，而使用不同純度的壬二酸，要比癸二酸更能提高潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)。
3.3 壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的機(jī)械穩(wěn)定性高過(guò)癸二酸
錐入度測(cè)定潤(rùn)滑脂的硬度和穩(wěn)定性。采用ASTM D217方法測(cè)定，即在標(biāo)準(zhǔn)條件下，標(biāo)準(zhǔn)圓錐落入潤(rùn)滑脂樣品的深度。美國(guó)潤(rùn)滑脂學(xué)會(huì)NLGI根據(jù)60次沖程剪切后錐入度數(shù)值，對(duì)潤(rùn)滑脂的硬度和穩(wěn)定性做了分級(jí)，如表3。
本文試驗(yàn)采用的鋰基脂和復(fù)合鋰基脂為NLGI 2#硬度。10000次沖程剪切和100000次沖程剪切后，測(cè)定潤(rùn)滑脂的錐入度，可以比較潤(rùn)滑脂在工作中的硬度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
中可以看出，使用壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂，在0和60次沖程剪切后，錐入度都小于癸二酸的，表明使用壬二酸制備的復(fù)合鋰基脂硬度好于癸二酸的。經(jīng)過(guò)10000次沖程剪切后，壬二酸制備的復(fù)合鋰基脂的錐入度變化很小，而癸二酸復(fù)合鋰基脂的錐入度就增加了很多，表明壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的機(jī)械穩(wěn)定性遠(yuǎn)好于癸二酸的。100000次沖程剪切后，純度較高的壬二酸Martilox 001M制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的錐入度依舊變化很小，純度略低的壬二酸Matrilox 001T制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的錐入度增加依舊小于10000次沖程剪切后癸二酸制備的復(fù)合鋰基脂的錐入度變化?？梢娙啥嶂苽涞膹?fù)合鋰基脂的機(jī)械穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于癸二酸的。
給出了壬二酸和癸二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂隨著沖程剪切次數(shù)增加，錐入度的增加趨勢(shì)，可以明顯看出，壬二酸制備的復(fù)合鋰基脂的隨著沖程剪切次數(shù)增加，錐入度變化小。而100000次沖程剪切后，癸二酸復(fù)合鋰基脂的錐入度大幅度增加，表明復(fù)合鋰基脂的皂結(jié)構(gòu)破壞，機(jī)械穩(wěn)定性快速降低。
用10000次沖程剪切后錐入度與60次沖程剪切后錐入度的差值，比較了實(shí)際工作中復(fù)合鋰基脂的機(jī)械穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)保持性的差異?？梢钥闯龉锒釓?fù)合鋰基脂的錐入度差值是壬二酸復(fù)合鋰基脂的2-3倍。
3.4 滾筒剪切機(jī)械安定性比較
ASTM D1831方法測(cè)定潤(rùn)滑脂的機(jī)械安定性，即在帶旋轉(zhuǎn)滾筒的氣缸中轉(zhuǎn)動(dòng)72-100小時(shí)后，測(cè)定潤(rùn)滑脂的錐入度變化。滾筒法機(jī)械安定性測(cè)定結(jié)果，表征了潤(rùn)滑脂在使用壽命期限內(nèi)潤(rùn)滑脂的穩(wěn)定性。
給出了壬二酸和癸二酸制備的復(fù)合鋰基脂的機(jī)械安定性差異，途中可以明顯看出壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的機(jī)械安定性好于癸二酸的，滾筒剪切后，壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的錐入度變化只有癸二酸的一半。
4、壬二酸和癸二酸制備復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的綜合比較
通過(guò)前面試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總，以及制備工藝的比較，我們可以用圖8給出使用壬二酸制備復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂與癸二酸制備復(fù)合鋰基脂的綜合比較。
使用壬二酸和癸二酸制備復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂，其它原料相同時(shí)，可以得到相同滴點(diǎn)的復(fù)合鋰基脂。但是由于癸二酸的熔點(diǎn)130℃，高于壬二酸（110℃），為了保證癸二酸的熔解和充分反應(yīng)，用癸二酸制備復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂時(shí)，大多采用兩步法工藝：第一步皂化反應(yīng)制備12-羥基硬脂酸鋰，升溫到110-130℃，由癸二酸發(fā)生第二步皂化反應(yīng)。而使用壬二酸時(shí)，由于壬二酸的熔點(diǎn)與硬脂酸鋰皂化反應(yīng)溫度接近，就不需要升溫熔解，可以一步法制成，這樣裝置工效會(huì)顯著提高，工人的工作強(qiáng)度也會(huì)明顯降低。
癸二酸制備的復(fù)合潤(rùn)滑脂通常比壬二酸的軟一點(diǎn)，在實(shí)際使用中，遭受連續(xù)和強(qiáng)力機(jī)械應(yīng)力剪切時(shí)，機(jī)械安定性和穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如壬二酸制備的復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂。這就是在歐美地區(qū)，盡管壬二酸價(jià)格遠(yuǎn)高于癸二酸，壬二酸依舊大量用于復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂的主要原因。
產(chǎn)品聯(lián)系：化工進(jìn)口部 153-6503-6172
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