卞 森，費逸偉，姚 婷（空軍勤務(wù)學(xué)院 航空油料物資系，江蘇 徐州 221000）

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潤滑油添加劑
—抗泡劑

卞 森，費逸偉，姚 婷
（空軍勤務(wù)學(xué)院 航空油料物資系，江蘇 徐州 221000）

摘要：潤滑油中產(chǎn)生泡沫會給使用帶來一系列影響，不僅會發(fā)生氣阻和斷流現(xiàn)象，而且還會出現(xiàn)疲勞磨損和潤滑油油品消耗增大等問題，因此，要求潤滑油具有良好的抗泡性能。簡要分析了泡沫形成的原因及危害，闡述了三種抗泡方法及其作用機(jī)理，列舉了抗泡劑的常用類型，得出復(fù)合抗泡劑具有良好發(fā)展前景的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：泡沫；抗泡劑；抗泡方法；類型

機(jī)械潤滑系統(tǒng)大多以循環(huán)方式進(jìn)行潤滑，潤滑油在潤滑系統(tǒng)油泵作用下不斷地流動和循環(huán)。隨著社會機(jī)械化水平的不斷提高，對應(yīng)用于機(jī)械運轉(zhuǎn)中的潤滑油品需求也逐漸增強(qiáng)。其中，潤滑油在液壓系統(tǒng)作用中，由于受到震蕩、攪動作用及空氣的混入會產(chǎn)生氣泡，在油品表面形成一層泡沫的現(xiàn)象，由此對機(jī)械設(shè)備的潤滑系統(tǒng)帶來很大的影響，不僅會發(fā)生氣阻和斷流現(xiàn)象，造成設(shè)備運行的過度磨損，而且對潤滑油品的損耗也大大增加［1，2］。

這些泡沫若不能及時消除，甚至出現(xiàn)油泵抽空等故障。因此，要求潤滑油具有良好的抗泡性，在出現(xiàn)泡沫后應(yīng)能及時消除，以保證潤滑油在潤滑系統(tǒng)中正常工作。針對上述問題，一是可以通過改進(jìn)潤滑油品的自身性能，開發(fā)新油品；二是通過在油品中加入抗泡劑添加劑，從而達(dá)到消除產(chǎn)生的泡沫和抑制氣泡生成的目的；后者也是當(dāng)前解決產(chǎn)生泡沫這一現(xiàn)象的主要方法。

1　泡沫的影響及危害

1.1泡沫的形成

泡沫是指以空氣為分散相，潤滑油品為分散介質(zhì)的分散體系，由于在油品中產(chǎn)生的氣泡上升至油液面，而形成的一定厚度油膜所包圍的氣泡聚集體。然而，在現(xiàn)實生活里，純凈水中難以形成泡沫，即便形成也會立即破裂消散。故在油品中能夠有穩(wěn)定的氣泡存在，主要原因在于油品中表面活性劑的存在［3-6］。

圖1　泡沫的形成示意圖Fig.1 Formation diagrams of foams

如圖1（左）所示，不含表面活性物質(zhì)時，類似純凈水中，出現(xiàn)的氣泡上升至表面然后破裂，空氣與液體間的表面張力太大氣泡而不能穩(wěn)定存在。當(dāng)含有表面活性物質(zhì)時（圖1，右），由于表面活性劑分子本身含有兩性基團(tuán)--極性基團(tuán)與油性基團(tuán)，氣泡在油品中就猶如極性物質(zhì)般的存在，表面活性分子的極性基團(tuán)朝向空氣，而油性基團(tuán)則吸附油分子在氣泡表面周圍形成一層穩(wěn)定的油膜，使得氣泡和油品之間的表面張力降低，氣泡穩(wěn)定存在于油品中。當(dāng)氣泡升至油品表面時，因空氣和油品液面間也存在著表面活性分子，同樣形成了一層穩(wěn)定的表面活性油膜。

1.2泡沫的危害

泡沫的出現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備中潤滑油品的性能也造成了極大的危害，在油品的潤滑性能、冷卻性能、清凈分散性能、防腐性能及密封性能等方面都有所體現(xiàn)：

（1）潤滑性能降低：含氣泡的油品在機(jī)械運動部位的潤滑膜變烯，使?jié)櫥阅芙档?，機(jī)件得不到正常的潤滑而發(fā)生過度磨損甚至燒結(jié)。

（2）冷卻性能變差：潤滑油液的表面由于集中了大量氣泡，其流動性變差，使得機(jī)械部位產(chǎn)生的熱散發(fā)不出，起不到冷卻的效果。

（3）清凈分散效果不好：潤滑油品中產(chǎn)生泡沫后，與空氣的接觸面積變大，處在高溫環(huán)境，加劇油品的氧化變質(zhì)，生成更多的油泥淤積在油箱底部。

（4）出現(xiàn)氣阻、斷流現(xiàn)象：由于潤滑油品中吸入空氣，會產(chǎn)生汽阻現(xiàn)象，阻塞管路，影響供油量，使液壓系統(tǒng)不能正常工作。

（5）腐蝕機(jī)械部件：由于潤滑油品中產(chǎn)生的泡沫，在高溫時氣泡釋放，會使設(shè)備各部位發(fā)生氣蝕。

2　抗泡劑的作用機(jī)理

抗泡方法有很多，總結(jié)歸納可分為物理抗泡法、機(jī)械抗泡法和化學(xué)抗泡法三種，其作用機(jī)理也不相同，簡要介紹如下［7-9］：

2.1物理抗泡法

即用升溫和降溫或者通過X射線、紫外線照射等。溫度升高時潤滑油品的粘度降低，油膜變薄，而導(dǎo)致氣泡破裂；溫度降低時油膜的表面彈性降低，強(qiáng)度下降，泡膜變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致氣泡破裂。

2.2機(jī)械抗泡法

即用急劇的壓力變化、離心分離溶液和泡沫、超聲波以及過濾等方法，消除泡沫。

2.3化學(xué)抗泡法

即在潤滑油品中添加抗泡劑，方法簡單，效果明顯，因而被廣泛采用。抗泡劑的作用機(jī)理相對復(fù)雜，說法眾多，當(dāng)前主流的觀點認(rèn)為通過降低油膜的局部表面張力達(dá)到消泡的作用。

抗泡劑在潤滑油中的溶解度小，以高度分散的膠體粒子狀存在于油中起作用。由于其表面張力低于潤滑油的表面張力，這樣當(dāng)抗泡劑不溶于油中而以膠體粒子分散于油中時，氣泡表面膜的一部分被抗泡劑占據(jù)，其余部分仍為潤滑油膜，由于氣泡膜兩部分的表面張力不同，使得表面膜因受力不均而破裂，起到消泡的作用；反之，若抗泡劑油溶性大時，其溶于油中將使?jié)櫥腕w系的整體表面張力下降，從而使得產(chǎn)生的泡沫因表面張力的下降而更為穩(wěn)定，難以消除。這種觀點同時也解釋了抗泡劑低油溶性的原因。

此外，還有抗泡劑的滲透作用，即抗泡劑的使用增強(qiáng)了氣泡膜對空氣的滲透性，加速泡沫的合并，由小氣泡合并為大氣泡，降低了泡膜壁的強(qiáng)度和彈性，從而達(dá)到破泡作用的目的。

3　常用抗泡劑類型

抗泡劑類型主要分為三類，即硅型抗泡劑、非硅型抗泡劑和復(fù)合抗炮劑［10］。

3.1硅型抗泡劑

硅型抗泡劑的主要物質(zhì)是聚二甲基硅氧烷（T901），俗稱二甲基硅油，是一種無臭、無味的非極性有機(jī)液體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下：

T901

二甲基硅油具有用量少（0.0001%～0.001%），抗泡性好的特點。其表面張力比潤滑油低，溶解度小，成粒子束狀存在于油中，吸附于氣泡膜上，使泡膜的局部表面張力顯著降低，泡膜因受力不均勻而破裂，從而縮短泡沫的存在時間。此外，其化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與油品發(fā)生反應(yīng)，揮發(fā)性小，閃點高、凝點低并具有良好的抗氧化與抗高溫性能等等［11］。但T901抗泡劑對調(diào)和技術(shù)要求嚴(yán)格，加入的方法不同，其抗泡效果和消泡持續(xù)性存在很大差異；其次在酸性介質(zhì)中不夠穩(wěn)定。

3.2非硅型抗泡劑

非硅型抗泡劑的主要物質(zhì)是聚丙烯酸酯（T911 和 T912），是一種無毒、無色或微黃色的透明粘稠液體，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式是：

T911

T912

聚丙烯酸酯具有用量少（0.005%～0.1%），油中空氣釋放性好的特點，對各種調(diào)和技術(shù)不敏感、在酸性介質(zhì)中是高效的、對空氣釋放值的影響比硅油小和長期貯存后抗泡性不下降、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。3.3復(fù)合抗泡劑

復(fù)合抗泡劑就是根據(jù)硅型和非硅型兩類抗泡劑在抗泡性、對油品放氣性、調(diào)和技術(shù)要求、適用介質(zhì)條件等方面的不同，將兩類抗泡劑按適當(dāng)?shù)谋壤凸に嚰右詮?fù)合，平衡它們的優(yōu)缺點研制而成［12-14］。當(dāng)前已研制出1號復(fù)合抗泡劑（T921）、2號復(fù)合抗泡劑（T922）和3號（T923）復(fù)合抗泡劑三種。

綜上所述，硅型、非硅型及復(fù)合型抗泡劑的性能比較列于表1。

表1　硅型、非硅型及復(fù)合型抗泡劑的性能比較Table 1　Property comparison of silicon，non-silicon and compounds

4　結(jié) 論

潤滑油，特別是航空潤滑油需承受高轉(zhuǎn)速，并且不可避免地與空氣接觸，使用過程中就有可能將空氣混入油中產(chǎn)生氣泡。這些泡沫若不能及時消除，甚至出現(xiàn)油泵抽空等故障［15］。目前，抗泡劑是解決潤滑油產(chǎn)生氣泡的最好方法，也是保證潤滑油性能發(fā)揮的最佳方式，但現(xiàn)使用的硅型抗泡劑和非硅型抗泡劑自身都存在著不足，對于油品的消泡性有一定的影響，所以應(yīng)加大對復(fù)合抗泡劑的研發(fā)，對潤滑油中抗泡劑的加入給予足夠重視。

參考文獻(xiàn)：

［1］黃文軒．潤滑劑添加劑應(yīng)用指南［M］.北京：中國石化出版社，2003∶166-176．

［2］謝靜茹．淺談抗泡劑對潤滑油性能的影響［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，6（上）：20-21.

［3］李向杰，如何解決潤滑油存儲時抗泡性能能變壞的問題［J］.石油知識，2012，6（5）：24-25.

［4］司美霞，范中克，楚紹輝．李衛(wèi)國，液壓油起泡原因的實驗分析［J］.煤礦機(jī)械，2009，5（30）：191-192．

［5］萬濤．工業(yè)齒輪油抗泡性失效案例剖析［J］.用油全方位，2008，4 （31）：9-12．

［6］鄒先潤．潤滑油起泡原因、危害和處理［J］.山西機(jī)械，2007：164-165．

［7］馮和翠，葛慶文．王曉龍，王艷華，抗泡劑對潤滑油性能的影響［J］.潤滑油，2010，12（25）：24-27．

［8］張景和．汽輪機(jī)油抗乳化性能和儲存穩(wěn)定性的影響因素及提高措施［J］.煉油與化工，2011，3（22）：

［9］王寧，朱元琪，潤滑油泡沫性能的研究［J］.石油煉制與化工，2009，3（31）：9-12．

［10］紀(jì)春怡，安彥杰，加氫異構(gòu)脫蠟基礎(chǔ)油抗泡性能考察［J］.黑龍江石油化工，2007，6（12）：10-12．

［11］丁大一．內(nèi)燃機(jī)油抗泡性能問題的解決［J］.潤滑油，2001，12（16）：17-21．

［12］何剛，郭衛(wèi)東，復(fù)合抗泡劑在液壓油中的應(yīng)用［J］.潤滑油，2007，10（16）：48-51.

［13］何剛，王國金，復(fù)合抗泡劑在液壓油中的應(yīng)用［J］.石油商技，2007，4（19）：19-20．

［14］王開毓．徐魏．3號復(fù)合抗泡劑的研制及其應(yīng)用［J］.潤滑油，2008，10（17）：50-52．

［15］李衛(wèi)東，王丹，劉宏業(yè)．硅油在油品中的分散及消泡性能［J］.潤滑油，2006，4（11）：33-35．

Antifoam Additives of Lubricants

BIAN Sen，F(xiàn)EI Yi-wei，YAO Ting
（Department of Aviation POL and Materials，Air Force Logistics College，Jiangsu Xuzhou 221000，China）

Abstract：Foam in lubricants can bring out a series of influences，which not only can cause the phenomenon of air resistance and current blanking，but also can cause the fatigue wear and the increase of lube consumption.Therefore，lubricants must have a good antifoam property.In the paper，the formation and hazard of stable foams were briefly analyzed.Three kinds of antifoam methods and mechanisms were introduced.Common types of antifoams were listed，and it's pointed out that compound antifoam additives will have good development prospect.

Key words：Foam；Antifoam；Antifoam method；Type

中圖分類號：TE 626.34

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）01-0115-03

收稿日期：2015-10-09

作者簡介：卞森（1991-），男，江蘇鹽城人，碩士，研究方向：軍用功能新材料。E-mail：HYLYGCSYS@163.com。