一、皂化反應時間的影響
在常壓釜生產潤滑脂的過程中,影響皂化反應效果的因素很多,如反應溫度、反應物的濃度、反應時間、投料順序、反應物相互間接觸的情況、機械攪拌的速度、堿類物質的濃度、脂肪或脂肪酸的組成以及基礎油的組成等。由于常壓制脂工藝條件的局限性,皂化反應幾乎總是不完全的,轉化率最高也不超過98%,一般采用延長反應時間來提高反應的轉化率,采用壓力皂化釜進行皂化反應,皂化轉化率可達到99.5%以上。
二、最高煉制溫度的影響
如果說皂化反應是制造潤滑脂最基本的條件,則最高煉制溫度就是制造潤滑脂最關鍵的條件。潤滑脂在煉制過程中纖維結構發生幾次相轉變過程,特別是在最高煉制溫度下皂纖維處于熔融狀態,熔融狀態的皂纖維基本形成了皂與油的溶膠狀態。在此狀態下可采取不同的急冷方式來實現產品不同的性能要求,如果最高煉制溫度偏低,則難以實現上述目的;最高煉制溫度偏高,雖可實現各種性能要求,但釜內基礎油輕組分會大量揮發,而且急劇氧化,影響脂的外觀和潤滑脂產品質量,同時抗氧劑也易因揮發變質而失去作用。因此應注意在生產過程中,一方面加快升溫速率,以便盡快達到最高煉制溫度,同時又要求在達到最高煉制溫度后,迅急進入冷卻調和工序,使釜內物在最高煉制溫度下停留時間盡可能地短。
三、脂肪材料的影響
生產鋰基潤滑脂時,對脂肪材料的要求比生產其他皂基潤滑脂更為嚴格。雖然各種脂肪或脂肪酸都可以用來制造鋰基潤滑脂,但脂肪或脂肪酸的碳鏈長度與鋰基潤滑脂的性質(如鋰基潤滑脂的稠度和膠體安定性)有著密切的關系。對于正構碳鏈脂肪酸來說,用短鏈脂肪酸制備的鋰基脂所得的產品析油量大,過長鏈的脂肪酸制備的鋰基脂析油量雖小,但稠化能力很低。一般認為用十八碳和十六碳的混合酸以及以十八碳為主的12一羥基硬脂酸、氫化蓖麻油作為鋰基潤滑脂的脂肪原料最為適宜。
單獨使用硬脂酸生產鋰基潤滑脂時,硬脂酸的質量對成品鋰基潤滑脂性質有很大影響。當硬脂酸的碘值(脂肪酸飽和程度小)增大時,鋰基潤滑脂的色澤加深;當硬脂酸內含油酸量較多時,制備的鋰皂稠化能力較低,潤滑脂的機械安定性較差。但微量不飽和酸的存在,可使成品潤滑脂氧化安定性和膠體安定性稍好。
四、基礎油和添加劑的影響
基礎油的粘度對成品鋰基潤滑脂的性質影響較大。用硬脂酸鋰皂制備的鋰基潤滑脂,如采用石蠟基潤滑油作基礎油時,產品安定性較好;當采用環烷基潤滑油作基礎油時,產品的稠度大于石蠟基基礎油制備的產品,膠體安定性也較好。如若采用環烷基和石蠟基按一定比例混合的潤滑油作基礎油,制備的鋰基潤滑脂的理化性質更為滿意。一般來說,鋰皂的稠化能力對于基礎油的粘度有最佳值(一般落在中粘度范圍)。低于或高于此粘度最佳值時,所得潤滑脂的稠度較小,滴點降低。此外,低粘度基礎油制備的鋰基潤滑脂容易分油。
與其他類型皂基潤滑脂一樣,鋰皂是以皂纖維結構的形態分散在基礎油內,隨著生產工藝的不同,各種不同脂肪酸的鋰基潤滑脂皂纖維結構的形狀和大小會發生改變。通常,如采用不飽和脂肪酸為原料時(如油酸等),則得到長纖維結構的鋰基潤滑脂;當采用飽和脂肪酸(如硬脂酸)時,即得到短纖維結構鋰基潤滑脂;采用12一羥基硬脂酸時,鋰基潤滑脂的結構是扭帶狀纖維結構。如將硬脂酸1.2%、12一羥基硬脂酸4.8%、氫氧化鋰0.96%、二苯胺0.3%和10號汽油機油92.7%制成的鋰基潤滑脂,用電子顯微鏡觀察,可以看到鋰基潤滑脂是一種扭帶狀纖維結構。
五、冷卻方式及條件的影響
鋰基潤滑脂生產過程中的冷卻方式及條件對鋰基潤滑脂性質的影響非常明顯。冷卻條件不同,鋰基潤滑脂的皂纖維結構(皂纖維的形狀及長徑比)也不同,制備的潤滑脂產品性質也會有所差異,因此,可以通過控制冷卻方式和條件生產稠化能力高、膠體安定性和機械安定性都好的鋰基潤滑脂。
總的說來,當鋰基潤滑脂配方(組成)確定后,鋰基潤滑脂皂纖維的長寬比及形狀決定了鋰基潤滑脂的某些性質。具有較長纖維結構的鋰基潤滑脂,具有好的機械安定性能;較短纖維結構的鋰基潤滑脂,則具有好的膠體安定性能。因此,除非增加皂量,否則要使潤滑脂同時具有上述兩種性能,是有一定矛盾的。實際上,同時含有粗、細兩種纖維結構的鋰基潤滑脂,其剪切安定性和膠體安定性大體上相當于二者的平均值。關于這方面的研究已有報道,先分別取兩種鋰基潤滑脂,一種是皂結晶處于安定狀態的短纖維脂(纖維長度l~10um,長寬比17~26);另一種是皂結晶處于介安狀態的微纖維脂(纖維長度小于lum,長寬比5—15)。然后將二者混合,所得產品的機械安定性可優于混合前的二者,而膠體安定性幾乎等于微纖維脂的產品。上述兩種脂在相狀態方面的差別用顯微鏡不易發現,但用熱差分析法是容易分辨出來的。
六、研磨條件對產品性質的影響
研磨是潤滑脂生產的最后加工工序,也是非常關鍵的工序。潤滑脂生產,特別是鋰基潤滑脂生產,不經研磨是不能直接使用的。研磨不僅可以改善潤滑脂的外觀,更主要的是可以將膠體安定性和機械安定性穩定在最適宜程度上,使其具有理想的使用性能。
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