复合铝基润滑脂的研究现状与发展趋势

徐爽，孙志强，贾鹏辉

（华北水利水电大学 机械学院，河南 郑州 450045）

前言

众所周知，复合铝基润滑脂的滴点是较高的，能够高于260℃，因此被人们视为高温润滑脂的范畴。同时由于该脂的性价比较好，尤其是其优良的可逆性能够保证润滑脂在集中润滑系统中输送流动，所以复合铝基润滑脂获得了非常普遍的运用。

1 复合铝基润滑脂组成的影响

1.1 基础油

通常来说，基础油在一定程度上决定了润滑脂的微观结构和性能的，所以应合适地进行筛选。

刘显秋[2]等将150BS 与合成油进行了多种所占不同比例的混合使用，分析了不同的比例会对润滑脂性能的影响。结果表明当矿物油与合成油的比例为4:6 时所制得的润滑脂综合性能是最好的。[1]

王伟军[3]等对比分析了只使用一种基础油与多种基础油混合使用会对润滑脂的性能有何不同之处。研究结果表明随着基础油的组分变多，润滑脂的滴点会越来越高，纤维结构也越集中粗壮。

综上所述，在日后为了能够适应不同工况的需求，矿物油与合成油的混合使用必然成为制备铝基润滑脂的一种趋势。

1.2 稠化剂

虽然稠化剂在所有原料中的比重不是最大的，但却是至关重要的成分。

李业煜[4]阐述了两种不同的原料在皂化反应时所表现出的差异。研究发现若是以异丙醇铝为原料，那么在皂化阶段需要加入适量的水，这就会导致皂化时放出的异丙醇不易回收，造成生产成本的增加，且所制出的脂表面粗糙，颗粒较大。但要是以异丙醇铝三聚体为原料就会避免出现这种问题。

综合来说，在制备复合铝基脂时应选择使用异丙醇铝三聚体作原料，这样在皂化反应阶段异丙醇的排放量大大减少，有利于排放物的处理，并能提高所制脂的稳定性。

1.3 添加剂

不同的润滑脂制备过程中由于工况需求的不同，所使用的添加剂必然存在着不同之处，但在工业生产中经常使用的添加剂却都能够加入到复合铝基润滑脂中。

李茂森[5]等对复合铝基脂的抗磨性进行了研究，结果发现不含磷的抗磨剂噻二唑衍生物和硫代脂不能改善复合铝基脂的抗磨性，但无毒的固体填料可以改善，且磨斑直径较小。

陈政[6]等将3 种含硼化合物作添加剂应用在膨润土-复合铝基润滑脂来研究可能产生的不同效果。结果发现3 种添加剂都能够明显地改善减摩作用，但在其他性能方面就差别较大。其中硼酸钾在脂的胶体结构中所表现出来的最差，可以发现胶体结构遭到了严重的破坏，所以在此类脂中是不能够用硼酸钾来提高减摩性的。而另外两种添加剂各方面的综合表现都较好，还能和ZDDP 相容，并一起呈现出抗磨的效果。

2 复合铝基润滑脂的制备及其工艺条件的影响

润滑脂的制备工艺较复杂，不同的制备工艺可能会对最终润滑脂的成脂效果、性能等产生截然不同的结果。

2.1 苯甲酸、硬脂酸和铝三者的比例

在实际生产复合铝基润滑脂时，人们一直关心的一个问题就是在润滑脂中苯甲酸、硬脂酸和铝的摩尔比的变化会对脂性质的影响程度。

刘显秋[2]等认为硬脂酸：苯甲酸：异丙醇铝=1:1:1.2 时，脂的锥入度适中，机械安定性最好；

蒋明俊[7]等认为比较好的范围是苯甲酸：硬脂酸=0.8~1: 1，总酸：铝=1.9~2:1；

郭永刚[8]等认为当有机酸与铝的摩尔比小于2:1 时，润滑脂经高温滚筒试验后，润滑脂稠度不但不变软反而适度变硬。

综合所有的实验结果可以总结出，在制备复合铝基润滑脂时，应控制苯甲酸：硬脂酸=0.9-1:1，有机酸：铝=2:1，此范围所制备得的润滑脂稠度最大。

2.2 低分子酸的组成

在工业生产中一般采用的低分子酸为苯甲酸。

谭戈[9]探讨了其他低分子酸的可能性。结果表明，当硬脂酸和乙酸的摩尔比在1:1~2 时制备的复合铝基脂机械安定性好，但此范围下润滑脂的滴点和热硬化性等性能不如苯甲酸和硬脂酸制备的脂。选用C2、C9和C10二元酸时，只能获得锥入度为430-450 的流体体系。选用C4、C5和C6二元酸时，虽然可以成脂，但是润滑脂的性质远远不如采用苯甲酸制备的润滑脂。

2.3 脂肪酸的用量

申华峰[10]分别利用了4 种基础油和6 种市售的脂肪酸来制备复合铝基脂。通过检测各种指标以及红外光谱分析结果发现，不同的基础油和脂肪酸对复合铝皂的稠化能力是有差异的，脂肪酸的影响更大。

前苏联学者用红外光谱研究了一系列复合铝基脂的样品表明，热硬化性低于50%的样品，在游离羧酸基特性范围区具有吸收峰（1720cm-1），而热硬化性为66%-71%的样品在游离羧酸基特性范围内则不出现吸收峰。研究表示在红外谱图中没有出现羧酸基吸收峰的复合铝基脂样品，可以用补加脂肪酸的方法来改进其性质。

2.4 水化的影响

在制备复合铝基脂时，若采用异丙醇铝为原料时需要在皂化反应结束时加入水来置换出异丙醇，否则会难以成脂而呈现出流体状。

蒋明俊[7]、郭永刚[10]等研究分析了加水的多少和加水时的温度不同会对润滑脂的性能产生的不同影响。结果发现在加水温度为110-120℃时效果最好，此时滴点较高，性能稳定。

3 在食品级方面的研究

众所周知，工业生产中所使用的的润滑油脂是不能应用在食品机械当中去的。因为工业中一般所用的基础油都没有深层精制，里面含有比较多的稠环芳烃，这是能够让人体致癌的一种物质，对身体健康产生严重的威胁。所以，对有关食品级润滑油脂方面的研究就有着十分重要的意义。

杨操[11]等根据市场需求研发了一款食品级复合铝基润滑脂。通过大量的小样调制试验对各个组分所占比例有了一个较优的选择，并具体地探讨了可能会对润滑脂性能产生影响的一些的制备工艺参数及条件。

李超强[12]等给出了现有的食品级润滑剂的标准规范，并介绍了滚动轴承食品级润滑脂的应用以及发展趋势，提出了复合铝皂作为食品级稠化剂的可行性。

4 发展趋势分析

高性能的润滑脂种类是很多的，但在使用的过程中会不同程度地出现一些问题。综合来说，虽然复合铝基润滑脂整体的性能良好，但若是将其一直置于高温下就会出现严重的分油现象，并且稠度有增大的趋势。因此，在实际的生产工作中，为了尽可能的满足不同工况的要求，很多学者研究开发了组合型的润滑脂，也就是将两种或者多种润滑脂结合在一起，发挥各自的优势，改善脂的性能。例如将膨润土稠化剂加入到复合铝基润滑脂中，可以提高脂的流变性，增强稳定性，减少老化的现象；将锂皂稠化剂加入到复合铝基润滑脂中，可以提高润滑脂的抗磨性与耐高温性能。

在这个生活水平整体提高的时代，人们所要求的不再仅仅是吃饱穿暖的现状，首要考虑的逐渐变成了所食用的产品质量是否可靠。目前，我国虽还没有完整的一系列法规，但随着人们日益增长的对食品安全卫生的要求，越来越多的食品企业中所涉及的机械设备也会使用符合安全标准的食品级润滑剂，食品级润滑脂的发展前景非常良好。

我国复合铝基润滑脂的研究及应用起步较晚，与常规润滑脂相比，复合铝基润滑脂的品种和产量均较少。随着设备的升级，对润滑脂的要求也会越来越高，这就要求对复合铝基脂进行更为深入的研究并开发新产品：提高复合铝基脂的使用性能，增加复合铝基脂的产量（直接皂化法制备工艺的优化与应用）并提高其在润滑脂总产量中的比例；加快新型技术的开发（新型添加剂及复合技术；混合型润滑脂）以应对现代工业愈加复杂的工作。