润滑油基础油中的抗泡沫剂

经过精制后仍会残存少量极性物质，且随着润滑油使用各种各样的添加剂来满足各种机械设备的高性能要求，便会在循环润滑系统中，产生发泡现象。泡沫的出现，不但影响润滑油的泵送，也破坏了油膜强度和稳定性，造成不应有的磨损事故，或使机器无法正常运转，诸如断油、气阻、烧结等现象便会不断发生。

1．油品发泡的主要原因、危害性和抗泡方法

（1）油品发泡的原因 在润滑油生产工艺中，为了制备具有使用性能良好的润滑油或改善润滑油的某些性能，普遍使用各种添加剂，如清净分散剂、抗氧剂、极压剂、防锈剂、抗磨剂等一些具有表面活性的添加剂。这些添加剂大大增加了油的起泡倾向，同时由润滑油本身被氧化而生成的物质，还有油品急速的空气吸入和循环及油面上升和压力下降而释放出空气，且含有空气的润滑油的高速搅拌等一系列因素，导致润滑油中气-液界面的表面张力降低，使润滑油的发泡力显著增强。同时，油品中的某些添加剂，又能在气-液界面上形成吸附层使表面油膜具有更强的强度与弹性，这种吸附层还起着阻止分散在油中的气泡相互接触而合并，使泡沫趋于稳定。

润滑油的泡沫稳定性随黏度和表面张力而变化，泡沫的稳定性与油的黏度成反比。同时随着温度的上升，泡沫的稳定性下降，黏度较小的油形成大而容易消失的气泡，高黏度油中产生分散和稳定的小气泡。要消除泡沫，就要降低润滑油的起泡力，破坏泡沫的稳定性。

（2）油品发泡的危害性 油品在使用过程中，产生大量的泡沫，存在以下危害。

①使油品泵的效率下降、能耗增加、性能变差。

②破坏润滑油的正常润滑状态、加快机械磨损。

③润滑油与空气的接触面积增大，促进润滑油的氧化变质。如对空压机油来说，尤为重要。带有气泡的润滑油被压缩时，气泡一旦在高压下破裂，产生的能量会对金属表面产生冲击，使金属表面产生穴蚀，有些内燃机油的轴瓦就会出现这种穴蚀现象。

④含泡沫润滑油易溢出，同时增大润滑油的压缩性，使油压降低。如靠静压力传递功的液压油，油中一旦产生泡沫，就会使系统中的油压降低，从而破坏系统中传递功的作用。

⑤润滑油的冷却能力下降等。

（3）抗泡方法 抗泡方法通常包括以下三类。

①物理抗泡法。如用升温和降温破泡，升温使润滑油黏度降低，油膜变薄使泡膜容易破裂；降温使油膜表面弹性降低，强度下降，使泡膜变得不稳定。

②机械抗泡法。如用急剧的压力变化，离心分离溶液和泡沫，还有超声波以及过滤等方法。

③化学抗泡法。如添加与发泡物质发生化学反应或溶解发泡物质的化学品以及加抗泡剂等。通常在油品中加入抗泡剂效果最好，方法简单，因此被国内外广泛采用。

2．抗泡剂的主要作用和作用机理

（1）抗泡剂的主要作用 抗泡剂主要作用是抑制油品泡沫产生，并使泡沫破裂。因为气泡会破坏润滑油均匀地沿输油管道送至整个润滑表面，破坏润滑油正常工作。尤其是液压系统中，供油受阻更会带来严重后果。因此，这些条件下使用的润滑油，需加入一种添加剂使油品不易起泡，即使已起泡，也能在很短时间内消去。

（2）抗泡剂的作用机理 抗泡剂的作用机理复杂，到目前说法不一，具有代表性的观点有三种。

①降低部分表面张力观点。这种观点认为抗泡剂的表面张力比发泡液小，当抗泡剂与泡膜接触后，使泡膜的表面张力局部降低而其余部分保持不变，泡膜较强张力部分牵引着张力较弱部分，从而使泡膜破裂。

②扩张观点。这种观点认为，抗泡剂一般不溶于油，是高度分散的胶体离子状态存在于油中。分散的抗泡剂粒子吸附在泡膜上，然后侵入泡膜成为泡膜的一部分，继而在薄膜上扩张。随着抗泡剂的继续扩张，泡膜变得越来越薄，最后膜破裂达到破膜目的。

③渗透观点。这种观点认为，抗泡剂的作用是增加气泡壁对空气的渗透性，从而加速泡沫的合并，减少了泡沫壁的强度和弹性，达到消除泡沫作用的目的。3．抗泡剂的主要品种及使用性能

由于抗泡剂的针对性很强，往往在一种泡沫体系中能消泡，而在另一种体系中却没有效果或效果很差，甚至发泡。因此，抗泡剂的品种很多，润滑油体系中，使用最广泛的是有机硅型抗泡剂，其次是非硅型有机抗泡剂，第三是复合抗泡剂。

（1）有机硅油抗泡剂 最常用的有机抗泡剂是二甲基硅油抗泡剂，作为润滑油的主要抗泡剂已有50多年的历史。二甲基硅油（T901）是一种无臭、无味的有机液体。它具有化学稳定性高、凝固点低、挥发性小、用量少、抗氧化与抗高温性能好等优点，能有效抑制泡沫的产生，降低机器磨损并延长油品使用寿命。是目前广泛应用于各类润滑油中的一种抗泡剂。

硅油的抗泡性能与硅油的结构、黏度和在润滑油中的分散度有关。一般硅油抗泡剂不溶于油，是以高度分散的胶体粒子状态存在于油中起作用。硅油是直链状结构，是由无机物的Si-O键和有机物（R）组成。当R为甲基时，该化合物为甲基硅油，是目前应用的主要抗泡剂；若R为乙基、丙基时，该化合物变成乙基硅油或丙基硅油，逐渐失去了甲基硅油的特性而接近有机物，表面张力增大，从而丧失了抗泡能力。

一般使用黏度（25℃）为100～1000m㎡／s的硅油作抗泡剂，高黏度的润滑油用低黏度的硅油为好，对轻质油品用高黏度的硅油，高黏度的硅油在高、低黏度的润滑油中均有效。低黏度硅油对润滑油容易分散，从而显示抗泡性，但因溶解度大而缺乏抗泡持续性。另外，高黏度硅油抗泡性差，但持续性好，因此有时可将高低两种黏度的硅油混合使用。但硅油在应用中存在局限性；首先对调合技术十分敏感，加入的方法不同，其抗泡效果和消泡持续性差异很大；其次由于有机硅聚合物抗泡剂并不溶解于油，而是通过高度分散稳定的胶体状态分布于油中。如在酸性油品中，随着时间的延长，硅油抗泡剂会不稳定而沉降，聚积造成消泡性能的失效；另外，硅油抗泡剂的作用机理为增加液体同空气的表面张力，使之不易生成气泡，因此含硅油抗泡剂的油品空气释放性较差。

要求硅油不溶于油中，又要硅油很好的分散在油中，否则不能发挥抗泡作用。一般硅油粒子直径在10μm以下，才能形成较稳定的分散体系。将硅油以尽可能小的粒子分散于油中的方法，一是将硅油先溶于溶剂中配成1％的溶液，然后搅拌加入油中。硅油在溶液中的浓度越低，分散于润滑油中的硅油粒子越小，其抗泡效果越好；二是在高温高速搅拌下加入油中；三是用特殊设备将硅油配成母液再加润滑油中，如胶体磨。除此之外，选择合适的稀释溶剂与之配合也很重要。通常的方法是先将硅油与煤油按1：9配成溶液，用喷雾器将溶液喷入剧烈搅拌下的润滑油中。为防止硅油凝聚，还可加入醚、醇等极性物质作为分散剂，使硅油能长期、稳定地分散在油中。

硅油在润滑油中加入量很少，为5～10μg／g。因为少量的硅油就能显著的起抗泡作用，加多了反而会增大硅油的凝聚倾向，使其失去抗泡作用。

有时会发现，加有抗泡剂的润滑油开始使用时泡沫较少，运转一段时间后泡沫开始增

多。这有可能是油品老化产生了促进起泡的极性物质，也可能是分散在油中的硅油微粒相互

泡剂。

碰撞凝聚成大颗粒沉降下来，不能发挥其抗泡作用。解决的方法是将油品剧烈搅拌或补加抗泡剂。

2）非硅型有机抗泡剂 在汽轮机油及液压油等酸性油品中，长时间使用后，有机硅油抗泡剂会失去消泡性能，这种场合可以使用非硅型有机抗泡剂。应用的最多的非硅抗泡剂是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物，其化学结构如下：

式中，m、n、x分别为1、2、3．．．．．．

聚丙烯酸酯型抗泡剂在矿物油中的溶解性好，对调合技术不敏感，用量也很少，为0.001％～0.05％（质量分数）。这类抗泡剂对黏度较高的重质油馏分有高效的消泡性，对中等黏度基础油料也具有较好的消泡性，对于轻质油如减二线油料，消泡作用就不明显了。如我国的T911和T912。T911（T902A）用于中质和重质润滑油中，T912（T902B）用于轻质、中质和重质润滑油中，如双曲线齿轮油、内燃机油、航空润滑油等。另外，此类抗泡剂的抗泡性能受体系已存在的表面活性物质影响较大，抗泡剂的作用效果取决于整个油品体系。因此，同一种表面活性剂在一个油品体系中具有降低泡沫的能力，但在另一种情况下则可能完全没有抗泡性能，某些场合不仅没有抗泡性能，反而促进油品生成泡沫，在润滑油体系中存在清净剂时应特别注意这种情况。

硅型抗泡剂与非硅型抗泡剂作用、性能和特点比较见表。硅型抗泡剂与非硅型抗泡剂作用、性能和特点比较抗泡剂 二甲基硅油抗泡剂（T901） 聚丙烯酸酯型抗泡剂（T911、T912）抗泡作用及特点减少润滑油气泡量生成；提高泡沫表面油膜的流动性，使气泡油膜变薄，加快气泡上升到油表面破裂；具有使气泡变小的作用。用量越大，这种趋势越强烈，造成油品中释放缓慢减少润滑油气泡生成量；能使油品中小气泡合并成大气泡，加速气泡上浮到油表面破裂，从而降低油中小气泡的量，有利于改善油品的空气释放性对油品放气性的影响有严重的不良影响不利影响小配伍性特点 在酸性介质中抗泡持久性差；对现有各种润滑油添加剂均有良好在酸性介质中消泡持久性好；与T109、T601、T705三种添加剂复合使用效果变差的配伍性

（3）复合抗泡剂 由于硅油型和非硅油型抗泡剂在抗泡作用、应用范围、对油品放气性能影响等方面各有特点，单独使用对所有油品很难有满意的结果，对不同基础油和添加剂制成的内燃机油、齿轮油所引起的润滑油发泡程度也不同。为了解决这一难题，将硅油型和非硅油型这两种不同类型的抗泡剂复合使用。通过复合增加抗泡效果和提高抗泡剂的稳定性，达到提高油品抗泡性或改善其空气释放性能的目的。复合抗泡剂就是平衡了硅油抗泡剂和非

硅抗泡剂的优缺点而研制出的。国内上海炼油厂研究所研制出的1号、2号、3号复合抗泡剂。1号复合抗泡剂（T921）主要用于对空气释放值要求高的抗磨液压油中；2号复合抗泡剂（T922）主要用于用了合成磺酸盐的内燃机油和严重发泡的齿轮油中；3号复合抗泡剂（T923）主要用于含有大量清净剂、分散剂而发泡严重的船用油品种，具有高效抗泡效果。硅型抗泡剂、非硅型抗泡剂和复合抗泡剂的性能比较见。