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浅谈润滑油中的平衡(续二)

浏览次数: 日期:2016-01-08

浅谈润滑油中的平衡(续二)石油化工科学研究院  李云鹏   

    笼统一些说,润滑油中的添加剂,包括抗氧剂、金属减活剂和防锈剂,都可以归为腐蚀抑制剂一类。抗氧剂,是最主要的一大类润滑油添加剂,其作用机理与通常意义下的防锈剂不甚相同,在此不予赘述,以后会单独讨论;金属减活剂,概而言之,主要是通过其螯合能力,捕获系统中成相对自由状态的金属离子,使系统中复杂的化学反应的催化剂相应减少,而起到减缓油品老化的速度,这也是另外的话题。

    传统的润滑油防锈剂,择其重要的品种,大致有如下几类:①动植物油脂,②羧酸和多元羧酸,③石油磺酸盐,④多元醇脂肪酸酯,⑤有机胺及其盐,⑥烷基苯磺酸盐等等。从防锈剂分子结构的特点来看,许多教科书和专著中多称是一些极性物质。以我的观点,此表达不够准确或有瑕疵,试想,一个很长的烷基链(比如多达二十几个碳原子的烷基链),只在一端有一个小的极性基团相连,它能有多大的极性?再说,极性分子,用什么来定义一个极性分子?是偶极矩?是电离倾向?亦或是其它?所以,以我的观点,毋宁说防锈剂是各种表面活性剂在润滑油中的别称!

    老生常谈,各种添加剂包括腐蚀抑制剂,在起作用的初始阶段,都离不开其在金属表面的吸附包括物理吸附和化学吸附,或者二者兼有。各种吸附的原理,不论是多余的配价电子对,还是氢键,还是化学成盐等等,这些知识超出了我们要讨论的范围,各位如有兴趣,可参考相应的表面(界面)化学相关书籍。多说一句,国内表面化学的经典圭臬,是傅鹰老先生的《胶体化学》,其后几十年虽表面化学突飞猛进,但未曾跳出其窠臼,况且,该书所涵盖,已足够我们润滑油行业使用。

    羧酸型的防锈剂,比如烯基丁二酸,长链脂肪酸,由于其羧基的所谓“极性”,会在金属表面形成紧密的单分子或多分子保护层,它与金属成盐而牢固地吸附在金属表面,是典型的化学吸附。成盐反应,便是发生了化学反应,这必然会破坏金属表面故有的状态,换句话说,是金属另一种形式的被腐蚀,那么问题来了:既然是破坏,怎能说是保护?

    极压抗磨剂有吸附,腐蚀抑制剂也有吸附,自然有强弱之分,先后之别,几句话还真说不清楚这复杂的过程及原理。但是,我们只需知道,极压抗磨剂的吸附和腐蚀,最终会导致在金属表面形成很多个电化学中所谓的微电池,任其发展,会逐渐将金属腐蚀殆尽,而腐蚀抑制剂的吸附和反应,会形成一个紧密的“膜”,防止水、氧和腐蚀性物质接触金属表面而起到保护作用,这就够了。所以,极压抗磨剂与腐蚀抑制剂,是极压性油品配方的一个主要矛盾,如何平衡?目前来看,只能通过各种实验数据决定,剂量的多少,比例如何,以目前的技术水平,还没有一个完美的理论可以有指导作用!在摩擦学中,有一个“腐蚀膜保护”的概念,当可启发我们从业者“平衡”的思维方式。

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