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铝基润滑脂凝胶的制备、结构及流变性
作者:管理员    发布于:2015-06-02 08:15:51    文字:【】【】【

  同济大学学报铝基润滑脂凝胶的制备、结构及流变性李光明,甘礼华,刘仕,陈龙武(同济大学化学系,上海200092)胶具有由铝皂微粒构成空间网络骨架,并在其空隙中填充分散介质形成凝胶的结构特征。应用粘度计对其流变性的研究发现该凝胶属胀流体,并在温度较高时接近Newton流体,当皂分质量分数在11.2时,润滑脂表观粘度最大,且在40℃以上时呈现较好的粘温性能。

  润滑脂是由稠化剂分散在液体润滑剂中而得的半固体状物质,是一种胶体分散体系。它应用于机械的转动和滑动部位,以供机械摩擦部分润滑,并兼有防水、防尘、防锈和密封等作用,是用途广泛、具有重大价值的一类产品。形成该体系的组分特性、配比、分散状况及制备工艺都对润滑脂的使用性能有很大的影响[ 1~4].这里研究某种铝基润滑脂的制备,及形成凝胶的结构特征和流变性质。

  1实验方法1.1铝基润滑脂的制备取硬脂酸、Mobil公司的SAE 30润滑油和异丙醇铝为原料,按预先确定的配比关系先取一定量硬脂酸与部分需用量的润滑油混合,加热至80℃时加入配比用量的异丙醇铝,在高速搅拌下加热至100~105℃进行皂化反应30 min ,然后继续加热至155~160℃,加入剩余的润滑油,最后自然冷却至室温。本研究中采用不同的组分配比来制备润滑脂凝胶。

  1.2铝基润滑脂结构的观察采用正己烷将制得的润滑脂样品分散,并通过超声波振荡使之分散均匀,以JEM 200CX型透射电镜观察其粒子形态和大小。

  1.3铝基润滑脂的流变性测试采用NDJ 79型旋转式粘度计测定润滑脂的相对粘度与切变率的关系,并测定不同温度下的表观粘度及相应的流变性关系2结果与讨论2.1一步法制备铝基润滑脂的特点传统制备铝基润滑脂的方法是由于A淄博润滑技术与节能l(OH)的碱性很弱,不能与脂肪酸直接皂化制成铝皂,而采用复分解反应,即用Al加入到C COONa水乳液中,使其置换成铝皂[ 1,4].该制备过程复杂,操作条件控制严格。采用使脂肪酸与有机活性铝直接进行皂化反应既简化了工序,又可避免传统制备中硫酸根离子的残留和铝皂损失等问题。

  2.2凝胶结构的特征铝皂在润滑油中分散时,铝原子除了正常的价健外,还有4或6个配位健可以和其它原子相吸引,因此从润滑脂样品的透射电子显微镜(transmission electron microscope , TEM)图谱(见图1)中可见,粒径约~40 nm的铝皂微粒呈球形质点相互联结成特细纤维团的不规则三维网络结构。在这种由铝皂构成的空间网络骨架的孔隙中填充了分散介质(润滑油),并由此构成凝胶。该结构与文献认为单铝皂、双铝皂及三铝皂分子混合聚集的情形相符。

  2.3润滑脂的流变特性表明为胀流体[ 6].采用参数估计方法[ 7],对20℃温度下表观粘度(η)随D变化的实验数据进行拟合得η与D呈幂指数关系,即2.4润滑脂中的皂分质量分数与其流变性的关系由图3不同皂分质量分数润滑脂的流变曲线可见该凝胶分散体系中,皂分质量分数的变化并未导致其流变形态的变化,该流体仍呈现为胀塑性的幂律型流体。而从图4的曲线图中发现表观粘度随润滑脂中所含皂分数量的变化呈现一个先上升,而后下降的情况,其中皂分质量分数在11 .2左右时有最大值。由此便为铝基润滑脂制备的组分配比与优化提供了依据。

  2.5润滑脂的粘温性能由图5不同温度下的流变曲线可见,温度较低时表观粘度随剪切速率变化较大,而升高温度则表观粘度对切变率的梯度变小,这表明温度对润滑脂的流变性能有较大的影响,温度较低时润滑脂偏离Newton流体的程度较大,而温度较高时该铝基润滑脂接近于Newton流体。从图6表观粘度与温度的变化关系来看,温度升高则粘度下降,高切变率时,温度对粘度的影响较大,并且发现温度大于40℃后,流变曲线趋于平缓,表明此时温度对流变性能的影响大为减小。所以就粘温性能而言,该润滑脂的理想工作温度应大于3结论(1)铝基润滑脂是由粒径约25~40 nm的球形铝皂微粒构成空间网络骨架,并在其孔隙中填充分散介质构成凝胶。

  (2)此类润滑脂在温度较低时为典型的胀流体,而温度较高时接近于Newton型流体。

  (3)皂分质量分数的增加,使润滑脂的表观粘度先上升后下降,当质量分数在11 .2左右时,粘度达最大值。该铝基润滑脂的粘温性能显示,其理想工作温度应大于40℃。

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  沈钟,王果庭。胶体与表面化学[ M] .北京:化学工业出版社, 1997.

  [ 7]杨作星。化工过程数学解析[ M] .长沙:湖南科学技术出版社, 1993.

脚注信息
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