www.zhongruikj.com    ME15 - 4 微乳型液压支架用乳化油的研究曾拥军 　 傅树琴 　 　 朱 明 (中国石化股份有限公司润滑油上海研发中心 ,上海 200080) 摘要 : 通过对各类添加剂的综合考察 ,建立了微乳型液压支架用乳化油的配方体系 ,研制的 ME15 - 4微乳型液压支 架用乳化油达到了煤炭行业 MT 76 - 2002 标准的要求 。本产品不含亚硝酸盐 ,不会对井下作业的工人造成健康伤害 。 关键词 : 液压支架 ; 乳化油 ; 微乳化 ; 防锈性 ; 乳液稳定性 中图分类号 : TE 626. 38 　　　　 文献标识码 : A 　　 液压支架是安设在采煤工作面的机械设备 ,因 为液压支架的能量转换和传递是通过液压液来实 现的 ,因此用乳化油或者浓缩液配制的液压液被称 为液压支架系统的“ 血液 ” 。液压支架用乳化油作 为煤矿井下使用的产品 , 其产品性能受到严格监 控 ,为了确保煤矿井下工作的安全性 , 我国煤炭行 业制订了 液压支架 (柱 )用乳化油 、 《 浓缩物及其高含 水液压液 》 强制性标准 ,该类产品进入市场前必须由 国家矿用产品安全标志中心评审通过 ,在产品获得 “ 矿用产品安全标志证书 ” 后方能进入市场销售 。 根据煤炭行业 M T 76 - 2002 液压支架 (柱 ) 用 《 乳化油 、 浓缩物及其高含水液压液 》 标准的要求 ,用 于配制液压液的产品分为乳化油和浓缩液 2 种类 型 ,该分类中没有把乳化液和微乳液作特别的区 分 ,而是统称为乳化油 ,用字母 E 表示 ; 全合成型的 浓缩液用字母 S表示 。为了区分产品使用时对水 质的适用性 ,每类产品又按适用水质的最高硬度划 分成 5 个等级 , 分别用 5, 10, 15, 20 和 25 作为代 号 。如型号为 M E 15 - 4 的液压支架用乳化油 , 表 示该产品类型为乳化油 , 可适用于硬度等级值为 15 ( 750 μg / g)以下的水质 , 其中 M 表示煤炭行业 , 最后一位数字表示配液的质量分数 。 研制的液压支架用微乳化油为 M E 15 - 4, 是 微乳型产品 ,可在水质硬度不大于 15 度的条件下 使用 ,配液质量分数 4%即可达到使用要求 。 1　 试验方法 1. 1 　 产品外观 在 10 ℃ - 35 ℃ 的条件下 ,向直径为 30 mm 的 100 mL 无色透明具塞量筒内注入 100 mL 被测乳 化油 ,将量筒对准亮光处 (自然光 ) , 目视应能清晰 看到量筒背面的刻度线 ; 将量筒倒转 , 检查量筒壁 上成膜情况 。 1. 2 　 产品运动粘度 产品运动粘度按 GB / T 265 - 1988 进行 , 但不 执行其中 4. 1 的规定 ,即不脱水 。 1. 3 　 产品闪点 产品闪点按 GB / T 267 - 1988 进行 , 但不执行 其中 5. 1 的规定 ,即不脱水 ; 或按 GB / T 3536 进行 。 加温过程中如出现起泡现象 , 可放慢升温速度 (或 停止加热 ) ,待泡沫消失后 ,再恢复正常升温速度 。 1. 4 　 产品凝点 产品凝点按 GB / T 510 - 1983 进行 , 但不执行 其中 4. 2 的规定 ,即不脱水 。 1. 5 　 产品耐冻融性试验 将产品注入直径为 30 mm 的 100 mL 圆底比色 管内至刻度处 ,用塞子塞紧 , 并放入温度为 - 21 ℃ 至 - 16 ℃ 的制冷装置内 8 h, 然后取出 , 置于室温 为 10 ℃ - 35 ℃ 16 h,作为一次冻融过程 。重复 下 5 个循环后 ,检视外观 。 1. 6 　 水中分散性试验 在 100 mL 具塞量筒内注入 10 ℃ - 35 ℃ 蒸馏 水至 100 mL 刻度处 ,随即用滴管滴加产品 2 滴 ,塞 紧量筒 ,连续倒转 4 次 ,检视试样分散情况 。 1. 7 　pH 值 将乳化油用蒸馏水按 4%质量分数配成试液 , 用 pH 1 - 14 广泛试纸一条 ,浸入上述试液中 , 0. 5 s 后取出 ,与比色板比较 ,确定其 pH 值 。 1. 8 　 稳定性试验 先清洗带刻度的细颈烧瓶或具塞量筒 ,再用铬 酸洗液浸泡 2 h,然后用清水冲洗干净 ,最后用蒸馏收稿日期 : 2010 - 04 - 15 作者简介 : 曾拥军 ( 1983 - ) , 男 (汉 ) , 江西赣州人 , 助理工程 师 ,硕士 ,毕业于华东理工大学 ,现在中国石化股份有限公司润滑油 上海研发中心工作 ,主要从事金属加工液的研究 ,已发表论文 5 篇 。 合成润滑材料 2 SYNTHETI LUBR I C CANTS 　　　　　　　　　　　　　 　 　 2010 年 37 卷第 2 期 水洗三遍干燥后备用 。 1. 8. 1 　 热稳定性与室温稳定性 将产品与硬度为 750 μg / g 的人工硬水配成 4%的稀释液 ,将所配试液注入上面处理过的细颈 烧瓶中至 100 mL 刻度处 , 塞紧瓶塞 , 分别放在 ( 70 35 ℃ 条件下放置 24 h 后 ,检视锈蚀情况 。 1. 10 　 防腐蚀性试验 将产品用 0. 05 mol/L 的氯化钠溶液按 1. 6% 质量分数配成试液 ,把 15 号钢棒和 62 号黄铜棒浸 在 ( 60 ± ) ℃ 2 的上述溶液中 , 按 GB / T 11143 进行 试验 ,但不使用搅拌装置 。 1. 11 　 密封材料相容性试验 将满足 HG 4 - 1567 规定的橡胶 , 制成 50 mm × mm × mm 的橡胶试片 ,并准确测定其体积 , 25 5 在温度为 ( 70 ± ) ℃ 2 条件下 ,浸泡在产品与蒸馏水 配成的 4%稀释液中 168 h 后 , 检测其体积变化情 况 。试验方法和步骤按 GB / T 1690 的规定进行 。 1. 12 　 润滑性试验 将产品与硬度为 750 μg / g 的人工硬水配成 4%的稀释液 。按 GB / T 3142 进行承载能力测定 。 2　 研究目标 ±) ℃ 2 及室温 10 ℃ - 35 ℃ 168 h,检视是否有 下 分层 、 、 析水 产生絮状物或沉淀物现象 ,是否有油皂 析出 。若有 ,则记录析出物种类及体积 。 1. 8. 2 　 震荡稳定性试验 将产品与硬度为 750 μg / g 的人工硬水配成 214%的稀释 液 , 将所配 试 液 注 入 上 面 处 理 过 的 100 mL具塞量筒内至 50 mL 刻度处 , 塞紧瓶塞 , 在 温度为 10 ℃ - 35 ℃,振幅为 20 cm - 30 cm ,频率 为 100 次 /m in - 120 次 /m in 条件下 , 震荡 1 m in 后 静置 ,待泡沫消失后 ,检视油皂析出情况 。 1. 9 　 防锈性试验 将产品与硬度为 750 μg / g 的人工硬水配成 4%的稀释液 。将标准铸铁试件彻底除锈并抛光至项目 乳化油外观 乳化油 40 ℃ 运动粘度 / (mm · s ) 乳化油闪点 (开口 ) / ℃ 乳化油凝点 / ℃ 乳化油耐冻融性 液压液 pH 值 2 -1 微乳型液压支架用乳化油是一种由基础油 、 水 以及多种类型添加剂组合而成的复杂体系 ,产品不 仅要满足乳化型产品体系的所有性能 ,同时又要满 足液压液产品的多种特殊要求 ,因此控制的项目多 , 技术指标也非常苛刻。根据 MT 76 - 2002 液压支架 《 (柱 )用乳化油、 浓缩物及其高含水液压液 》 标准的要 求 ,研制产品的技术指标和实验方法如表 1所示 。 光滑明亮 , 目视应无明显加工痕迹 。然后用脱脂 棉、 滤纸擦拭干净 , 必要时可用 SH 0004 规定的溶 剂油清洗并晾干 。用滴管吸取上述试液 ,按梅花格 式滴于铸铁试块表面 5 滴 ,每滴直径 4 mm - 5 mm。 用直径为 60 mm 的表面皿盖好 , 在室温为 10 ℃ - 表 1　 液压支架用乳化油 (M E15 - 4)及液压液技术指标和试验方法 指标 均匀透明液体 ≤110 ≥110 ≤- 5 5 个循环后恢复原状 方法 M T 76 - 2002 ( 6. 1 ) GB / T 265 - 1988 GB / T 267 - 1988 GB / T 510 - 1983 M T 76 - 2002 ( 6. 5 ) M T 76 - 2002 (6. 6) M T 76 - 2002 ( 6. 7 ) M T 76 - 2002 ( 6. 8. 1 ) M T 76 - 2002 (6. 8. 1) M T 76 - 2002 ( 6. 8. 2 ) M T 76 - 2002 ( 6. 9 ) GB / T 11143 及注 乳化油在水中的分散性 均匀分散 7. 5 - 9. 0 液压液热稳定性 (油或皂的析出量 ) , % 液压液振荡稳定性 液压液防腐蚀性 　15 号钢棒 　62 号黄铜棒 ≤0. 1 ≤0. 1 无析出物 无锈迹 、 无色变 无锈蚀 无色变 、 无腐蚀 液压液室温稳定性 (油或皂的析出量 ) , % 液压液防锈性 (铸铁 ) 液压液与密封材料的相容性 　 体积膨胀率 , % GB / T1690 ≤6 无 392 GB / T 3142 　 收缩 液压液最大无卡咬负荷 PB /N 　　 　 　 　　 : 不搅拌 。 注 2010 年 37 卷第 2 期 　　　　　　　　　　　　 曾拥军等 . ME15 - 4 微乳型液压支架用乳化油的研究 3 3　 微乳型液压支架用乳化油配方的研究 为了使产品能够达到标准中对抗腐蚀性能 、 防 锈性能 、 热稳定性 、 振荡稳定性 、 抗硬水能力 、 耐冻 融性 、 润滑性和与密封材料相容性等的苛刻要求 , 微乳型液压支架用乳化油的配方研究需要综合考 虑各种因素 ,首先要筛选基础成分和关键添加剂 , 建立起合理的配方体系 ,再对腐蚀抑制剂和乳化剂 等关键组分进行反复筛选和配伍 ,才能获得符合要 求的配方组成 。 3. 1 　 基础油的选择 在微乳化油中 , 基础油主要作为添加剂的载腐蚀抑制剂和防锈剂组合 体 ,根据 M T 76 - 2002 中各指标的要求 , 综合考虑 原料来源 、 成本等因素 , 选择高粘度指数的石蜡基 中性油 HV I 75 作为微乳型液压支架用乳化油的基 础油 。 3. 2 　 腐蚀抑制剂和防锈剂的选择 防腐蚀性能和防锈性能是微乳型液压支架用 乳化油的关键指标 。鉴于现场用于配制液压支架 微乳化液的水质常为含盐的矿井水 ,因此要求微乳 型液压支架用乳化油具有良好的抗腐蚀性能和防 锈性能 ,以减少腐蚀 ,延长设备的使用寿命 。对腐蚀 抑制剂和防锈剂进行了大量的筛选试验 ,见表 2。铸铁 中锈 无锈 轻锈 无锈 无锈 15 号钢 62 号黄铜 表 2　 腐蚀抑制剂和防锈剂的选择 2%含硼腐蚀抑制剂 A + 5%脂肪酸盐 A + 2%脂肪酸盐 B + 10%脂肪酸复合剂 3%含硼腐蚀抑制剂 A + 2%脂肪酸烷醇胺 + 5%脂肪酸盐 B + 12%脂肪酸复合剂 2%含硼腐蚀抑制剂 B + 2%脂肪酸烷醇胺 + 2%脂肪酸盐 B + 8%脂肪酸复合剂 3%含硼腐蚀抑制剂 B + 2%脂肪酸烷醇胺 + 3%脂肪酸盐 B + 8%脂肪酸复合剂 4%含硼腐蚀抑制剂 B + 2%脂肪酸烷醇胺 + 4%脂肪酸盐 B + 10%脂肪酸复合剂　　　注 : 乳化剂 、 极压剂等其它组分为 16% ,基础油为 45% ,水为余量 。 中锈 无锈 重锈 轻锈 无锈 发黑 无腐蚀 无腐蚀 无腐蚀 无腐蚀 　　 在考察中发现 ,含硼类腐蚀抑制剂 A 与脂肪酸 盐 A 和脂肪酸盐 B 等复配时 , 防锈性 、 防腐蚀性等 多项指标不合格 ; 而将含硼类腐蚀抑制剂 A 与脂肪 酸烷醇胺 、 脂肪酸盐 B 和脂肪酸复合剂进行复配 , 且各添加剂含量达到一定值时 ,各项性能均符合要 求 ,但此防腐蚀体系成本较高 ; 4%含硼腐蚀抑制剂 B , 2%脂肪酸烷醇胺 , 4%脂肪酸盐 B , 10%脂肪酸 复合剂进行复配时 , 产品的防锈性能 、 防腐蚀性能 和其他性能均符合标准要求 ,且添加剂用量相对较 少 ,因此选取该腐蚀抑制剂和防锈剂的组合作为微 乳型液压支架用乳化油的抗腐蚀和防锈体系 。 3. 3 　 乳化剂的选择 微乳化型产品体系常用的乳化剂是阴离子型 和非离子型 ,阴离子型乳化剂防锈性好 , 但抗硬水 能力差 ; 而非离子型乳化剂抗硬水好 , 但是对防锈 性能有一定的负面影响 ,通常选用两种类型添加剂 进行复配才会得到理想的效果 。 研制的液压支架用乳化油 (M E 15 - 4 ) 要求适 用于 750 μg / g的硬水 , 同时又要求有极高的防锈 性、 防腐蚀性和乳液稳定性 , 因此乳化剂体系的搭 建十分困难 ,需要进行多次反复试验才能够完成 。 在配方研究中采取先用多功能阴离子型添加剂搭 建初始配方 ,然后在已搭建的初始配方基础上 , 对 关键乳化剂作进一步的筛选 , 实验结果见表 3 (见 下页 ) 。 由表 3 可知 ,多功能乳化剂与石油磺酸钠复配 时抗硬水能力较差 , 稀释液在硬水中出现分皂 ; 多 功能乳化剂分别与烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇烷 氧基化合物进行复配的热稳定性 、 室温稳定性 、 振 荡稳定性 、 耐冻融性和防锈性均符合要求 , 且其他 性能指标也符合标准要求 。综合考虑添加剂来源 、 原料成本等因素 ,选取多功能乳化剂与脂肪醇烷氧 基化合物作为产品配方的主乳化剂体系 。 3. 4 　 配方的确定 用搭建的基本配方体系辅以合适的耦合剂 、 极 压抗磨剂等其他组分 , 综合考察产品的外观 、 运动 粘度 、 闪点 、 凝点 、 水中分散性 、 值 、 pH 与密封材料 的相容性 、 防锈性 、 防腐蚀性能 、 热稳定性能 、 室温 稳定性 、 振荡稳定性 、 耐冻融性和润滑性等指标 ,对 配方进行反复调整 ,研制出各项指标均符合 M T 76 - 2002 标准要求的微乳型液压支架用乳化油 , 最 终配方组成为基础油 35% - 60% ,主乳化剂 6% 10% ,防锈和防腐蚀添加剂 18% - 25% , 极压抗磨 剂 4% - 8% ,其他添加剂 1% - 5% ,水为余量 。 4　 微乳型液压支架用乳化油的性能 研制的微乳型液压支架用乳化油完全能满足 煤炭行业 M T 76 - 2002 《液压支架 (柱 ) 用乳化油 、 浓缩物及其高含水液压液 》 标准的要求 , 与进口产 品相比 , M E15 - 4 在耐冻融性能 、 润滑性能等方面 有一定优势 ,分析结果见表 4 (见下页 ) 。 合成润滑材料 4 SYNTHETI LUBR I C CANTS 　　　　　　　　　　　　　 　 　 2010 年 37 卷第 2 期 表 3　 乳化剂的选择 项目 乳化油外观 4% 稀释液 ( 15 度硬水 ) 热稳定性 (析油或析皂 ) , % 室温稳定性 (析油或析皂 ) , % 振荡稳定性 耐冻融性 防锈性 项目 乳化油外观 4% 稀释液 ( 15 度硬水 ) 热稳定性 (析油或析皂 ) , % 室温稳定性 (析油或析皂 ) , % 振荡稳定性 耐冻融性 防锈性 项目 乳化油外观 4% 稀释液 ( 15 度硬水 ) 热稳定性 (析油或析皂 ) , % 室温稳定性 (析油或析皂 ) , % 振荡稳定性 耐冻融性 防锈性 4%多功能乳化剂 + 3%石油磺酸钠 透明 析皂 未测 未测 未测 未测 未测 4%多功能乳化剂 + 3%烷基酚聚氧乙烯醚 透明 稳定 < 0. 1 < 0. 1 无析出物 恢复 无锈 5%多功能乳化剂 + 3%脂肪醇聚氧乙烯醚 透明 稳定 ～ 0. 3 ～ 0. 2 无析出物 恢复 无锈 4%多功能乳化剂 + 3%脂肪酸酯 透明 稳定 ～ 0. 8 ～ 0. 4 无析出物 不能恢复 中锈 5%多功能乳化剂 + 3%醚羧酸 透明 稳定 ～ 0. 4 ～ 0. 2 无析出物 不能恢复 轻锈 5%多功能乳化剂 + 3%脂肪醇烷氧化物 透明 稳定 < 0. 1 < 0. 1 无析出物 恢复 无锈 　　　 : 防锈性 、 注 极压剂等其它组分为 28% ,基础油为 45% ,水为余量 。 表 4　 研制的微乳型液压支架用乳化油的性能分析结果 项目 乳化油外观 乳化油 40 ℃ 运动粘度 / (mm2 · s - 1 ) 乳化油闪点 (开口 ) / ℃ 乳化油凝点 / ℃ 乳化油耐冻融性 乳化油在水中的分散性 液压液 pH 值 液压液热稳定性 (油或皂的析出量 ) , % 液压液室温稳定性 (油或皂的析出量 ) , % 液压液振荡稳定性 液压液防锈性 (铸铁 ) 液压液防腐蚀性 　15 号钢棒 　62 号黄铜棒 液压液与密封材料的相容性 　 体积膨胀率 , % 　 收缩 液压液最大无卡咬负荷 PB /N 　　　　　　 　 　 　 : 不搅拌 。 注 研制产品 均匀透明液体 42. 15 150 - 13 恢复原状 均匀分散 8. 5 < 0. 1 < 0. 1 无析出物 无锈迹 无锈蚀 无色变 、 无腐蚀 1. 54 无 646. 8 进口产品 均匀透明液体 18. 25 未测 - 17 不能恢复原状 均匀分散 8. 5 < 0. 1 < 0. 1 无析出物 无锈迹 无锈蚀 无色变 、 无腐蚀 未测 未测 461 　　 本产品不含亚硝酸盐和苯酚 , 无毒 、 无刺激性 气味 ,不会对井下作业的工人造成健康危害 。 5　 结论 通过对添加剂的筛选和科学配伍 , 研制出满足 MT 76 - 2002 液压支架 (柱 )用乳化油 、 《 浓缩物及其 高含水液压液 》 标准的微乳型液压支架用乳化油。 研制的微乳型液压支架用乳化油配制的液压液稳定 性好 ,能够满足液压支架在井下的作业要求 。 2010 年 37 卷第 2 期 　　　　　　　　　　　　　 　 　 合成润滑材料 SYNTHETIC LUBR ICANTS 5 文章编号 : 1672 - 4364 ( 2010 ) 02 - 0005 - 04 噻二唑复合添加剂在润滑脂中的应用胡建强 　 　 　 郭 力 杨士钊 　 费逸伟 (徐州空军学院航空油料系 ,徐州 221000 ) 摘要 : 新型无灰噻二唑复合添加剂在润滑脂中具有良好的极压 、 抗磨和腐蚀抑制性能 ,并且明显优于二烷基二硫 代氨基甲酸锑 。噻二唑复合添加剂与二烷基二硫代氨基甲酸锑复配后在极压和腐蚀抑制性能方面还表现出了良好 的协同效应 ,与二烷基二硫代磷酸锌和二烷基二硫代磷酸钼复配后在极压 、 抗磨和腐蚀抑制性能上也表现出了良好 的协同效应 。 关键词 : 噻二唑复合物 ; 润滑脂 ; 极压性能 ; 抗磨性能 ; 腐蚀性能 ; 协同效应 中图分类号 : TE 624. 83 　　　　 文献标识码 : A 　　 随着现代机械设备功率 、 速度 、 精度等参数的 日益提高 ,工作负荷越来越高 , 使用环境也越来越 苛刻 ,导致机械零件的磨损和寿命都受到极大的影 响 ,为了改善润滑油脂的润滑性能和延长设备寿 命 ,我们需要向其中加入一定量的极压抗磨剂 , 减 小摩擦表面之间的摩擦阻力 ,防止材料的磨损和擦 伤 。因此 ,研究具有突出极压和抗磨性能的无灰环 [ 1, 2 ] 保型润滑脂添加剂 ,有着非常重要的意义 。 2, 5 - 二巯基 - 1, 3, 4 - 噻二唑二聚物及其复 合物在润滑脂中具有良好的极压性能和腐蚀抑制 性能 ,这主要归咎于其中的噻二唑环与金属表面形 成较强的双齿螯合键 , 使其紧紧吸附在金属表面 , [3 - 6] 从而起到缓冲负荷和抑制腐蚀的作用 。但是 , 这种作用机理也抑制了添加剂在金属表面发生摩 擦化学反应来降低材料的磨损 ,致使该添加剂在润 滑脂的抗磨性能难以改善 。因此 ,如何选用一种新 方法 ,克服噻二唑二聚物抗磨性能差的缺陷 , 同时 保证其良好的极压和腐蚀抑制性能 ,无疑对研发高 性能润滑脂具有十分重要的指导意义 。 针对解决此问题 ,介绍了一种新型无灰噻二唑 复合添加剂 ,该添加剂在润滑脂中不仅比传统极压 抗磨添加剂具有更好的极压 、 抗磨和腐蚀抑制性能 , 而且与部分添加剂表现出了良好的协同效应 。 1　 实验部分 1. 1 　 润滑脂与添加剂 所用的润滑脂为 12 - 羟基锂基脂 、 复合锂基 脂和铝基脂均为市售 ; 试验所用的添加剂无灰噻二 [7] 收稿日期 : 2009 - 11 - 30 作者简介 : 胡建强 ( 1973 - ) , 男 , 博士 , 副教授 , 现从事教学和 润滑油 添 加 剂 的 应 用 研 究 , 已 发 表 论 文 多 篇 。电 话 : 0516 82371116,电子邮件 : hjq555918@ sohu. com。 Research of M icroem ulsify i g O il M E15 - 4 n Used for Powered Support Zeng Yongjun 　Fu Shuqin 　Zhu M ing ( L ubrican t Com pany S hangha i R & D Cen tra l, S inopec, S hangha i 200080, Ch ina ) Abstract: The formula compositions of m icroemulsifying oil used for powered support were established by integrated investigating the compatibilities of various additives, the developed m icroemulsifying oil M E 15 - 4 reached the requirements of coal industry M T 76 - 2002 standard. This p roduct had nitrite free, and was not hazardous to the healthy of the workers in underground. Key words: powered support; em ulsify in g o il; m icroem ulsion; rust preven tin g property; em ulsify in g stab ility  

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