聚脲基潤(rùn)滑脂在海洋環(huán)境中的應(yīng)用

0添加聚脲脂及添加劑現(xiàn)在，中國(guó)軍艦的潤(rùn)滑劑主要是磺酸鹽，由于使用溫度低，無(wú)法滿足內(nèi)陸和其他寬溫件的潤(rùn)滑劑保護(hù)要求。通常,脲基潤(rùn)滑脂使用溫度寬,具有一定的防護(hù)作用,但為了達(dá)到全面的防銹效果,需要加入添加劑對(duì)聚脲潤(rùn)滑脂進(jìn)行改性。聚脲脂的防銹添加劑制備復(fù)雜,且沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的應(yīng)用考核,并不穩(wěn)定[4~7]。常用的商品防銹劑有磺酸鹽類(lèi)、胺類(lèi)、胺鹽類(lèi)、苯并三氮唑、咪唑啉。單一的防銹劑難以滿足綜合的防護(hù)要求,如不能同時(shí)具有耐濕熱、耐鹽霧及對(duì)銅的防護(hù)性。將其組合產(chǎn)生協(xié)同作用,使用量少,實(shí)際防護(hù)效果好,可以彌補(bǔ)單組分緩蝕劑功能的不足。本工作通過(guò)對(duì)多種國(guó)產(chǎn)防銹劑防銹機(jī)理的分析,對(duì)防銹劑進(jìn)行了分類(lèi)和篩選,選用4種防銹劑進(jìn)行復(fù)配,使之產(chǎn)生協(xié)同作用,獲得了一種具有綜合防護(hù)性能的新型海洋環(huán)境用潤(rùn)滑脂。1測(cè)試1.1-二苯胺共混劑油的制備按100∶32∶19質(zhì)量比稱(chēng)取PAO(40℃黏度為20Pa·s)基礎(chǔ)油、甲苯二異氰酸酯(TDI)和有機(jī)胺(己二胺∶十八胺∶癸胺為3∶4∶1)。將PAO基礎(chǔ)油分成2份,一份加入TDI,加熱至20~30℃,攪拌均勻,得到異氰酸酯油溶液;另一份加入有機(jī)胺,加熱至60~80℃,攪拌均勻,得到有機(jī)胺油溶液。將2種油溶液混合反應(yīng),溫度為80~100℃,時(shí)間1.5~3.0h,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)1.0h時(shí)加入二苯胺(二苯胺與PAO基礎(chǔ)油比為0.1∶1000.0);反應(yīng)結(jié)束后,將產(chǎn)物于100~180℃保溫1~3h,自然冷卻至室溫,即得聚脲基礎(chǔ)脂。1.2聚脲擴(kuò)大性能取94~100g聚脲基礎(chǔ)脂,按不同需求分別加入不同含量的4種防銹劑,用三輥研磨機(jī)研磨2~3次,制備出具有不同性能的聚脲防銹潤(rùn)滑脂。4種防銹劑:銅及銅合金等有色金屬?gòu)V泛應(yīng)用的苯并三氮唑緩蝕劑(T706),無(wú)灰型、適用性寬且對(duì)苯并三氮唑有助溶性的2-氨乙基十七烯基咪唑啉烯基丁二酸鹽濕熱防護(hù)劑(T703),與抗鹽霧性能良好的T703具有配伍性的無(wú)灰型二壬基萘磺酸鋇(T705)及十二烯基丁二酸(T746)防銹劑。1.3油保護(hù)性能的評(píng)價(jià)2結(jié)果與討論2.1苯并三氮唑?qū)︺~片高溫氧化后腐蝕的影響試驗(yàn)表明:未添加T706潤(rùn)滑脂涂覆的QA110-3-1.5銅片經(jīng)過(guò)3h高溫氧化后發(fā)生了明顯的變色,由淺黃色變?yōu)樯顪\不一的紫紅色,說(shuō)明腐蝕嚴(yán)重;添加0.1gT706以后,銅片高溫氧化后仍為均勻的黃色,只是略有加深,說(shuō)明腐蝕不明顯,這是因?yàn)楸讲⑷蚰芘c銅生成螯合物Cu(C6H4N3)2,并覆蓋在此銅片的表面,既不溶于水也不溶于油,起到了保護(hù)作用。由此可以確定,T706為潤(rùn)滑脂的一類(lèi)防銹劑。2.2t603對(duì)聚脲基礎(chǔ)脂微錐入度的影響加入T703和T705后潤(rùn)滑脂的穩(wěn)定性將會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,具體見(jiàn)表5。由表5可知:隨著T703含量的增大,潤(rùn)滑脂的穩(wěn)定性變差,稠度下降較大,這是由于T703對(duì)潤(rùn)滑脂的膠體結(jié)構(gòu)影響較大,當(dāng)其超過(guò)2.0g時(shí),基礎(chǔ)脂微錐入度就不在允許范圍之內(nèi),因而其含量不能超過(guò)2.0g;T705對(duì)聚脲基礎(chǔ)脂的稠度影響不大。產(chǎn)生以上結(jié)果的原因如下:T703屬于酸類(lèi)防銹劑,結(jié)構(gòu)中存在羧基,加入聚脲基潤(rùn)滑脂后,強(qiáng)極性的羧基會(huì)破壞聚脲稠化劑中連接較弱的氫鍵結(jié)構(gòu),導(dǎo)致膠體結(jié)構(gòu)的破壞,不能很好地包覆基礎(chǔ)油分子,因而使?jié)櫥冘?T705為堿性稠化劑,對(duì)基礎(chǔ)脂膠體結(jié)構(gòu)影響較小,因而破壞性不大。2.3種防銹劑的復(fù)配通常,T705防銹劑具有一定的抗鹽霧性能,但耐濕熱性能不理想;T703的耐濕熱性能較T705的好,但耐鹽水浸漬性能差。因此,將2種防銹劑進(jìn)行復(fù)配,表6為T(mén)705和T703不同比例時(shí)潤(rùn)滑脂的耐鹽霧性能。由表6可以看出:當(dāng)T705防銹劑的含量為3.0g,T703為1.5g時(shí),潤(rùn)滑脂耐鹽霧性可達(dá)到0級(jí)。因此,添加3.0gT705防銹劑能夠有效提高潤(rùn)滑脂的耐鹽霧性能。2.4油膜滑脂耐熱風(fēng)性能表7為T(mén)703用量直接影響著軸承的銹蝕狀態(tài):當(dāng)T703為0時(shí),軸承全面積銹蝕;當(dāng)T703用量高于1.5g時(shí),軸承基本無(wú)銹。因此,為了保證潤(rùn)滑脂良好的耐濕熱性能,T703的用量應(yīng)高于1.5g,但T703對(duì)潤(rùn)滑脂膠體穩(wěn)定性有影響,故其用量取1.5g。T703能有效提高潤(rùn)滑脂的耐濕熱性能,有4種原因:(1)油膜下金屬的腐蝕是一種電化學(xué)性質(zhì)的腐蝕,水和氧是造成這一腐蝕的主要因素,金屬表面是具有多個(gè)活性中心的高能晶體結(jié)構(gòu),極易在水、氧的作用下發(fā)生電化學(xué)腐蝕;(2)其分子結(jié)構(gòu)式為,是具有極性基團(tuán)和較長(zhǎng)碳?xì)滏湹挠袡C(jī)化合物,極性基團(tuán)依靠庫(kù)侖力或化學(xué)鍵的作用,能定向吸附在油-金屬界面形成保護(hù)膜,阻止氧、水等腐蝕性介質(zhì)對(duì)金屬表面的侵入;(3)具有不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的表面活性物質(zhì),以極性基團(tuán)朝里、非極性基團(tuán)朝外的“逆型膠束”狀態(tài)溶存于油中,能夠吸附和捕集極性的腐蝕性物質(zhì),并將其封存于膠束中,使之不與金屬接觸,從而起到防銹作用;(4)當(dāng)其含量低于一定值時(shí),便不能形成完整的膠束完全包裹腐蝕性物質(zhì),防護(hù)性能較弱,在達(dá)到一定含量后,形成的膠束較為完整,能夠完全包覆腐蝕性物質(zhì),達(dá)到飽和,繼續(xù)增加其含量只會(huì)增加膠束外層厚度,不能再增加防護(hù)能力。因此,在T703作為濕熱防護(hù)劑時(shí),隨其含量的提高,防護(hù)性能先提高,當(dāng)其含量增大到一定值時(shí),防護(hù)性能便保持不變。3復(fù)配防銹劑的效果(1)酸性防銹劑對(duì)聚脲基潤(rùn)滑脂膠體結(jié)構(gòu)有破壞作用,使用時(shí)需要控制其含量。(2)單一的防銹劑不能滿足海洋環(huán)境金屬結(jié)構(gòu)件全面防護(hù)的要求,2種防銹劑復(fù)配可以制備具有綜合防護(hù)性能的潤(rùn)滑脂,當(dāng)T703∶T705∶T706為1.5g∶3.0g∶0.1g時(shí),能達(dá)到綜合防護(hù)效果,且又不影響聚脲基潤(rùn)滑脂的其他性能。(1)薄銅片表面磨削依據(jù)SH/T0331,用240號(hào)砂紙將QAl10-3-1.5薄銅片(尺寸為50mm×50mm)表面打磨至無(wú)腐蝕斑點(diǎn)、污點(diǎn);埋進(jìn)潤(rùn)滑脂;裝入蒸發(fā)皿,置于(100±2)℃烘箱,3h后取出,觀察銅片是否有腐蝕。潤(rùn)滑脂組成見(jiàn)表1。(2)微錐入度測(cè)試根據(jù)GB/T269對(duì)加入防銹劑前后的潤(rùn)滑脂進(jìn)行微錐入度測(cè)試。潤(rùn)滑脂組見(jiàn)表2。由于聚脲基礎(chǔ)脂中加入1.0gT746,就使?jié)櫥耆浕?故以下對(duì)其不作研究。(3)鹽霧中溫度根據(jù)SH/T0081測(cè)試:鹽霧箱溫度(35±1)℃;對(duì)QAl10-3-1.5銅片及45鋼涂覆潤(rùn)滑脂,置