复合锂-钙基脂的性能与结构研究

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第 :O 卷
复合锂"钙基脂的性能
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石油学报（石油加工） !""# 年 #! 月
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第 #’ 卷第 ) 期
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复合锂 ! 钙基脂的性能与结构研究
蒋明俊，郭小川，董浚修，陈国需
（后勤工程学院 油料应用系，重庆 +"""#)）
润滑脂的结构是指稠化剂和基础油的物理排列，这种排列的特性和稳定性决定着润滑脂的外观和理
［#］ 化性质 。关于复合皂基脂结构的论述较多。 01233 和 4567898 认为复合皂属于皂的变体，如水合皂、 盐基性皂以及与各种极性化合物缔合或化合的皂均可认为是复合皂。 :26;<=>? 等认为，复合皂是那些分
图。从图 5 可见： （#）锂"钙基脂在 #65 7 和 #8$ 7 出现两个强吸热峰，分别是钙皂和锂皂的相转变温 度； （ $）复合锂"钙基脂在 $#9 7 出现一个强吸热 峰，是复合锂"钙皂的相转变温度。在复合锂"钙基 脂的差热谱图中没有出现单独的钙皂的吸热峰，说 明复合锂"钙基脂中形成了统一的共晶体。
［=］ 的形态特征及该特征所反映的润滑脂的性能。 胡性录等 利用电子显微镜研究了锂皂纤维在不同基础
图! 6-5 7 !
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润滑脂的红外光谱图 89 .+’3,)$ */ 5)’$.’.
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第:期
复合锂"钙基脂的性能与结构研究
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油制脂过程中的变化趋势及结构与性能的关系。图 ! 为锂"钙基脂与复合锂"钙基脂皂纤维结构的电子显 微镜照片。从图 ! 可以看出： （#）复合锂"钙基脂的皂纤维呈长的紧密结合的绞拧状，预示润滑脂有良 好的胶体安定性、剪切安定性，这与性能评定结果一致。（ $）复合锂"钙皂与混合锂"钙皂纤维结构不 同，前者没有出现单独的钙皂纤维，说明它不是锂皂与钙皂的简单混合，而是钙皂分子深入到了复合锂 皂的纤维内部，形成了以复合锂皂晶体为主干，钙皂分子填补空位的共晶结构。
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结
论
（#）证实了复合皂结构的形成是“共结晶或缔合”的观点。复合的本质是低分子酸盐与皂的共结晶 或缔合，它是一个物理"化学过程，不同于简单的机械混合，共结晶或缔合主要靠范德华力或氢键。复 合皂的形成需要合适的复合温度（或称最高炼制温度） ，复合温度提供的能量用于皂的熔化、共结晶的 形成及基础油向皂晶体中的膨化。由于低分子酸盐比皂的极性强，其分子间的作用力强，所以形成的共 晶体的熔点高，从而使复合皂基脂的滴点更高。由于靠离子力或范德华力通过共结晶或缔合形成复合 皂，所以，二组分和三组分以上不同的酸以及不同的金属盐之间均有形成复合皂的可能。这为研制三组 分以上的复合皂基脂及混合金属复合皂基脂提供了理论依据。 （$）复合锂"钙基脂与混合锂"钙基脂的结构不同，前者中不存在单独的钙皂，它们形成了统一的共 晶体。 （!）复合锂"钙基脂的纤维结构与复合锂基脂的纤维结构基本相似，皂纤维是长的紧密结合的绞拧 状纤维，预示着润滑脂具有良好的胶体安定性和剪切安定性，这与性能评定结果一致。 （5）热分析表明复合锂"钙基脂具有良好的高温性能。
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万方数据
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参考文献：
石油学报 （石油加工）
第 !I 卷
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摘要：在三组分复合锂基脂中引入钙皂制备的复合锂$钙基脂，具有高滴点及良好的胶体安定性、剪切安定性、 抗水性、防腐性和润滑性，适合作汽车、坦克、火炮和舰艇的通用润滑脂。利用红外、 ,$射线衍射、差热和电 子显微镜等手段研究了复合锂$钙基脂的结构。结果表明，复合皂的形成是共结晶而非化学结合；复合锂$钙皂 与混合锂$钙皂二者的 ,$射线衍射图有区别，说明它们的晶体结构不同；另外，二者的纤维结构不同，前者没 有出现单独的钙皂纤维，说明它不是锂皂与钙皂的简单混合，而是钙皂分子深入到了复合锂皂的纤维内部，形 成了以复合锂皂晶体为主干、钙皂分子填补空位的共晶结构。两种润滑脂的结构不同导致了它们性能的不同。 关 键 词：润滑脂；复合锂$钙皂；二元酸；硼酸 文献标识码： 0 中图分类号： -.)!) / +
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润滑脂的电子显微镜照片 &’( )*+,+- +. $/01-0
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差热分析 图 5 为锂"钙基脂和复合锂"钙基脂的差热分析
图2 "#$ % 2 润滑脂的差热分析谱图 3&4 5#1$/16 +. $/01-0-
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="射线衍射分析 ［:;］ 对于微小晶体、 多晶或混晶一般采用粉末衍射法 。 Y’射线衍射分析是鉴定晶体结构的重要手段，
粉末法的基本原理是 ?6)BB 方程： （式中， ; " 0&5 !Z # " " 为波长，# 为衍射参数， ! 为衍射角，" 为面间 距） 。由于皂是混晶，所以在衍射图上出现宽峰，且有一些峰被覆盖，所以目前还不能计算出具体的晶 胞参数。锂’钙基脂与复合锂’钙基脂的皂晶体的 Y’射线衍射分析结果示于图 ;。从图 ; 可以看出，二者 的 Y’射线衍射有区别，说明它们的晶体结构不同。两种润滑脂的结构不同导致了它们性能的不同。 :7B 电子显微镜分析 电子显微镜用来研究组成、配方、工艺对润滑脂结构的影响，研究各种皂纤维在皂’油胶体体系中
子中 ! 个以上不同的酸连接于同一多价金属原子上形成的皂，如复合钙、复合铝等。 :98@7A 等认为，复
［! B +］ ［%］ 合钙皂不是化学结合，而是皂被牢固地吸附在醋酸盐表面上，形成了一种缔合物 。胡性录 等利 ［)］ 用电子显微镜研究了锂皂纤维在不同基础油制脂过程中的变化趋势。张念 从结晶学的观点分析了锂$ ［’ B (］ 钙基脂的纤维结构。杨文意等 利用电子显微镜探讨了二组分复合锂基脂的结构。笔者曾探讨过复 ［#"］ 合磺酸钙基脂的结构，并提出了复合温度的概念 。在三组分复合锂基脂中引入钙皂制备的复合锂$钙 ［##］ 基脂，具有良好的高温多效性，适合作汽车、坦克、火炮和舰艇的通用润滑脂 。笔者利用红外光谱、
,$射线衍射、电子显微镜和热分析等手段，研究了复合锂$钙基脂的结构与性能的关系。
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复合锂!钙基脂的性能
采用化学方法即共同皂化的方法在三组分复合锂基脂中引入钙皂制备的复合锂$钙基脂，保持了复
合锂基脂原有的良好的高温多效性，滴点达 !)" C 以上，具有良好的胶体安定性、剪切安定性、抗水 性、防腐性和润滑性。它的抗水性、抗磨性和胶体安定性比复合锂基脂有所提高 （见表 #） 。
作者简介： 蒋明俊（!$2& ( ） ，男，副教授，博士，从事新型润滑材料的合成、评价和应用； 郭小川（!$2* ( ） ，男，副教授，硕士，从事石油产品的研制和应用； 董浚修（!$*% ( ） ，男，教授，从事润滑化学、摩擦化学和新型润滑材料的研究； 陈国需（!$)’ ( ） ，男，教授，硕士，从事摩擦化学和新型润滑材料的研究。
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复合锂!钙基脂的结构分析
红外光谱分析
复合锂$钙基脂与混合锂$钙基脂的红外光谱见图 #。从图 # 可以看出，二者的红外光谱图没有太大 的区别，说明它们的化学组成基本相同。由此也可证明复合皂的形成是共结晶而非化学结合的观点。
收稿日期：!""#$"!$#% 通讯联系人：蒋明俊
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石油学报 （石油加工） 表! #$%&’ !