润滑脂常用功能添加剂

润滑脂常用功能添加剂
 在润滑脂中，除了稠化剂和基础油外，还会有各种不同的功能添加剂。用脂肪酸制成的钙基脂中，含有一定数量的甘油，这是一种自然存在的附加成分。甘油的存在能增强皂油结构，而使胶体分散体系更加稳定，被称为胶溶剂或结构改进剂。水也是钙基脂不可缺少的组成部分，无水的钙基皂不吸收矿物油，也不能在矿物油中分散。吸收一定量的水而形成水合钙基皂具有良好的亲油性和膨胀能力（即吸收矿物而膨胀的能力），从而使钙皂和矿物油形成一种具有稳定结构的润滑脂。因此，水也被称为结构改进剂。像甘油和水这样的胶溶剂或结构改进剂，是由制造润滑脂的基本原料带进来的。因此一般都不把它当作添加剂来看待，通常所说的添加剂是指为改善润滑脂某方面的使用性能而添加的少量物质（如抗氧剂、抗腐蚀剂等）。     润滑脂常用添加剂有下列类型：胶溶剂、抗氧化剂、极压抗磨剂、防锈、防腐蚀剂、抗水剂、拉丝性增强剂。    润滑脂中的添加剂的类型及作用机理和润滑油是一样的，但是由于润滑脂自身流动性比不上润滑油，所以润滑脂中加入添加剂的量比较大一些。另外，润滑脂是胶体分散体，有许多添加剂是极性化合物，加入时会造成润滑脂胶体体系的破坏，影响润滑脂稠度、滴点、分油、机械安定性等性能的变化。因此，在润滑中评选一种理想的添加剂还是不容易的事情。 一、胶溶剂

    胶溶剂又称结构改善剂或稳定剂，它的作用是改善润滑脂的胶体结构，从而达到改善润滑脂的某些性能的目的。    胶溶剂是一些极性较强但分子比较小的化合物，如有机酸、甘油、醇、胺等。水也是一种常用的结构改善剂。胶溶剂的作用机理是：由于它含有极性基因，能吸附在皂分子极性端间，使皂纤维中的皂分子的排列距离就相应增大，使基础油膨化到皂纤维内的量增大。此外，皂纤维内外表面增大，皂油间的吸附也就增大。因此，在胶溶剂存在时，可使皂和基础油形成较稳定的胶体结构。胶溶剂的类型随稠化剂和基础油而不同，如甘油是一些皂基润滑脂的结构改善剂。锂基润滑脂中常见微量的环烷酸皂；钙基润滑脂中加少量水或乙酸钙；钡基润滑脂中加乙酸钡；膨润土润滑脂中加微量水；铝基润滑脂中加油酸等。    实践中发现，胶溶剂的用量过多或过少都对润滑脂的质量有不利影响；例如，胶溶剂过少，皂的聚结程度较大，膨化和吸附的油量较少，皂－油体系不安定；反之，胶溶剂过多，由于极性的影响，也会造成胶体结构的破坏，润滑脂的稠度也降低。所以，结构改善剂的用量要适当，一般结构改善剂的用量是由实验来确定的。
二、抗氧化添加剂

    润滑脂的抗氧剂的作用机理同润滑油一样，主要是打断氧化链锁反应的反应链，从而终止氧化反应的进一步进行。润滑脂的氧化主要是基础油氧化的结果。由于皂基润滑脂中的金属对氧化有催化作用，能加速基础油的氧化，因此润滑脂比润滑油更易氧化。根据稠化剂中金属种类的不同，催化效果也有所差异，如铝、钙等金属皂比钠、锂的催化作用弱。     润滑脂的抗氧化剂的种类很多，见表1。常用的胺类如苯基-α-萘胺、二苯胺、苯二胺等衍生物，可使用到150℃以上。表1润滑脂的主要抗氧剂

添加剂类型	典型化合物	用量/％（质量）	备注
胺	二苯胺	0.1～1.0
	苯基-α-萘胺	0.1～1.0
酰胺	乙二胺四乙酸四苄基酰胺	2～10	170℃以下有效
醚	2，4-二氨基二苯基醚	0.0001～1.0	锂基脂用
脲类化合物	1-（烷基苯甲基）-3-苯基脲	0.1～5	酯类油皂基脂用
酚的衍生物	2，6-二叔丁基对甲酚	0.05～1.0
硫代氨基甲酸盐	二烷基二硫代氨基甲酸铝或锌	0.1～2
	二丁基二硫代氨基甲酸铅或锌	0.1～1.0
其他有机硫化物	吩噻嗪	0.1～1.0	高温抗氧剂
磷化合物	烷基酚亚磷酸酯	0.1～0.5
硒或碲化物	双十二烷基硒	0.1～0.5	高温抗氧剂
	二芳基硒	2.0～5.0
无机酸盐	磷酸三钠	0.5～1.0	钠基脂用

   
    酚类抗氧剂有萘酚、二异丁基对甲酚、2，4，6-三甲基酚等。2，6-二叔丁基对甲酚因高温挥发性大，在100℃以上不能使用。    抗氧化添加剂对润滑脂的适应性，胺类添加剂适于中性或弱碱性的润滑脂，酚类对于含游离酸的润滑脂较有效。适宜的用量需经验来确定，超过适宜的浓度会降低效果，一般来说，抗氧剂的用量比较小。 三、极压抗磨添加剂

    一些含磷、氯、硫的化合物具有极压和抗磨性。一般磷化合物具有抗磨性，而氯化物与硫化物具有极压性。同时含氯和磷化合物和含磷或硫化合物，既具有极压性，又具有抗磨性。为了改进润滑脂的抗磨性和极压性可以混合使用两种或更多的添加剂。极压剂和抗磨剂的类型见表2。表2极压和抗磨添加剂

添加剂类型	典型化合物	用量/％	备注
硫化合物	硫化鲸鱼油双丁基黄原酸盐苯间二酚硫化物	1～101～100.1～20
氯和氟化物	三氟氯乙烯调聚物	1～10	硅油脂用
磷化合物	三甲苯磷酸酯	0.5～3	抗磨添加剂
硫、氯、磷化合物	硫代双二氯酚三（2-氯乙基）亚磷酸酯	0.2～50.1～5	膨润土脂用合成油锂基脂用
钼和硫化物	二硫代氨基甲酸氧化钼	>1	抗磨、极压、抗氧
某些金属化合物	环烷酸铝二烷基二硫代氨基甲酸锑磷酸钙和硫化铋混合物	2～30.5～101	和其添加剂共用
其他	羰基钨二环已胺硼酸酯或硼酸盐	0.1～31～10	抗磨添加剂

   
    二烷基二硫代氨基甲酸盐是近20多年来引人注目的通用多效添加剂，这类添加剂已成功地用于许多润滑脂和发动机油及工业润滑油中。二烷基二硫代氨基甲酸的二价和三价金属盐，是润滑剂的多效能添加剂。它具有抗氧化、抗磨和极压剂的功能，有的还具有金属钝化剂的功能。锌盐和镉盐主要用做抗氧剂，但也兼有一些抗磨和极压性能。钼、铝、锑盐主要用做抗磨极压添加剂，但也兼有一些抗氧化性能。锌盐还可起到金属钝化剂的作用。    引人注目的另一类型的抗磨极压添加剂是硼酸盐或硼酸酯类。它是一类新型极压抗磨添加剂，不含磷、硫、氯等活性元素。它是所谓的“惰性”极压抗磨添加剂。通过分散剂（如阴离子表面活性剂石油磺酸钠）将无机硼酸盐以极细的颗粒分散到矿物油中，分散体系中硼酸盐是非结晶小球，平均直径为0.1μm。    硼酸盐具有以下优点：    ①抗磨极压效果好，特别是在低黏度油中具有良好的抗磨极压效果。国外称之为“节能油”的齿轮油，主要是由低黏度油加含硼添加剂制成，满足了抗磨极压性的要求。    ②硼酸盐极压剂的使用寿命长。因为硼酸盐的作用机理是由渗硼形成的FexBy形式的极压膜，这一层表面膜具有较高硬度，较好的抗磨性，较好的抗高温氧化、耐腐蚀性。而含磷、硫、氯活性元素的极压性，作用机理主要是活性元素同金属（铁）起化学反应生成一层膜，这层膜的抗剪切强度比基础金属（铁）的低。因而在使用过程中，这层膜容易被磨掉，换句话说，含磷、硫、氯的极压性，在使用过程中消耗得比硼酸盐快。表现在使用寿命上，硼酸盐显得长。    ③硼酸盐添加剂的抗磨性，对金属材料的选择性不敏感，换句话说，硼酸盐添加剂对各种金属材料都比较适应。而含磷、硫、氯添加剂，抗磨性的好坏受金属材料的性能影响很大。    ④硼酸盐添加剂一般不会造成金属的腐蚀，而含磷、硫、氯的极压添加剂，若配制的不好，往往造成金属腐蚀。硼酸盐一般没有什么毒性。    ⑤硼酸盐极压添加剂同其他的含磷、硫、氯极压添加剂具有很好的配伍性。它同含磷、硫、氯的极压剂复合使用时都能较大的提高抗磨极压性能。硼酸盐添加剂的惟一的缺点是抗水性能较差。为了克服这一缺点，虽然进行了大量的研究工作，但未能根本改进。 四、防锈添加剂     为了提高润滑脂的防护性，防止空气、水分等透过润滑脂膜，造成金属的生锈，要向润滑脂中加入防锈添加剂。作为防锈添加剂的物质是一些有机极性化合物，如金属皂、有机酸、酯、胺等。其作用机理是：这些极性化合物吸附在金属表面，或是与金属发生化学反应而生成盐，它们在金属表面上形成致密而稳定的薄膜使金属面与水分和空气相隔离，从而起到防锈作用。     防锈添加剂主要有：磺酸盐和环烷酸盐，如石油磺酸钡、石油磺酸钙、二壬基萘磺酸钡、环烷酸钡、环烷酸锌等；酯类，如山梨糖醇单油酸酯（斯盘-80）、季戊四醇单油酸酯；杂环化合物，如十七烯基咪唑啉、巯基苯并噻唑；有机酸，如十二烯基丁二酸、油酰肌氨酸等。    一般来说，润滑脂本身就有较厚的覆盖油膜，具有防锈性，故在通常条件下不加防锈添加剂。但近年来，都要求润滑脂具有良好的防锈性，因而要求加防锈剂。但是防锈剂是极性化合物，或多或少对润滑脂的胶体结构有破坏作用。因而评选一个理想的润滑脂的防锈剂还是相当困难的事.