Nghiên cứu công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn chịu nước trên cơ sở 12 hydroxystearat canxi

MỞ ĐẦU Nhu cầu về mỡ bôi trơn chịu nước chiếm một lượng lớn trong các mỡ bôi trơn chuyên dụng và thỏa mãn một số lĩnh vực bôi trơn của mỡ bôi trơn đa dụng như bôi trơn sacci ô tô, bôi tr

BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH CẤP BỘ

TRÊN CƠ SỞ 12-HYDROXYSTEARAT CANXI

Thực hiện Hợp Đồng số 124.11.RD/HĐ-KHCN ngày 23/03/2011

Ký giữa Bộ Công Thương và Công ty CP Phát triển Phụ gia và Sản phẩm dầu mỏ

CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: CÔNG TY CP PHÁT TRIỂN PHỤ GIA

VÀ S ẢN PHẨM DẦU MỎ

HÀ N ỘI – 2011

CÔNG TY CP PHÁT TRI ỂN PHỤ GIA VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ

(APP)

TRÊN CƠ SỞ 12-HYDROXYSTEARAT CANXI

Thực hiện Hợp Đồng số 124.11.RD/HĐ-KHCN ngày 23/03/2011

Ký giữa Bộ Công Thương và Công ty CP Phát triển Phụ gia và Sản phẩm dầu mỏ

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TS PHẠM THỊ THÚY HÀ

CÁN BỘ THAM GIA: 1 KS Nguyễn Toàn Thắng

2 KS Bùi Hồng Lam

3 KS Dương Thị Đào

4 KS Trương Ngọc Đức

Hà n ội, ngày 22 tháng 11 năm 2011

HÀ N ỘI – 2011

Báo cáo được trình bày theo Biểu mẫu 26.12a thuộc QT 26 do Bộ Công Thương ban hành

MỞ ĐẦU

Nhu cầu về mỡ bôi trơn chịu nước chiếm một lượng lớn trong các mỡ bôi trơn chuyên dụng và thỏa mãn một số lĩnh vực bôi trơn của mỡ bôi trơn đa dụng như bôi trơn sacci ô tô, bôi trơn một số cơ cấu cần bôi trơn đa dụng làm việc ở nhiệt độ dưới

110 oC và đặc biệt thích hợp cho các ổ bi làm việc trong điều kiện ẩm, dễ bị nhiễm nước.Ước tính mỡ bôi trơn chịu nước gốc 12 – hydroxystearat canxi chiếm khoảng

15 % tổng lượng mỡ bôi trơn Không giống như mỡ bôi trơn gốc canxi có nước, mỡ bôi trơn gốc 12 – hydroxystearat canxi được nghiên cứu từ những năm 70 của thế

kỷ 20 do có thể dùng thay thế được mỡ liti ở khoảng nhiệt độ dưới 110 oC, với giá thành rẻ hơn mỡ liti và có tính chịu nước tốt hơn Từ những năm 2000 trở lại đây,

mỡ này được quan tâm nghiên cứu sử dụng do tính an toàn môi trường của chúng vượt trội so với các loại mỡ khác

Tại Việt Nam, mỡ bôi trơn chịu nước trên cơ sở 12 – Hydroxystearat Canxi thường

phải nhập ngoại, đặc biệt là các mỡ cao cấp chứa Molipden disunphua, hoặc chứa graphit dùng cho các cơ cấu bôi trơn hở yêu cầu chịu tải trọng và cần có khả năng

chịu nước cao đang có nhu cầu lớn trong các ngành khai khoáng, công nghiệp xi măng Tại các ngành này, yêu cầu về khả năng an toàn môi trường cũng là điều

cấp bách do các cơ cấu bôi trơn thường là loại hở Hơn nữa, trong điều kiện giá nguyên liệu tăng cao, đặc biệt là với nguyên liệu Hiện nay, trong điều kiện an toàn sức khỏe và môi trường đang là vấn đề quan tâm hàng đầu, nghiên cứu sản

xuất mỡ canxi trên cơ sở 12-hydroxystearate là lựa chọn hợp lý

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn có khả năng chịu nước trên cơ sở 12 – hydroxystearat canxi ứng dụng trong bôi trơn công nghiệp (xi măng, xây dựng, khai khoáng ) – là loại mỡ bôi trơn chưa được nghiên cứu sản

xuất ở VN:

– Tạo ra sản phẩm ứng dụng trong bôi trơn công nghiệp: cần trục, xích truyền động, ổ bi động cơ máy bơm nước, có thể thương mại hóa, bổ sung thêm một

chủng loại mỡ cần thiết trong bộ sản phẩm mỡ của công ty APP nói riêng và

của Việt Nam nói chung, có thể thay thế sản phẩm nhập ngoại

− Công nghệ có khả năng triển khai vào thực tế

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

CÁC TỪ VIẾT TẮT 1

TÓM TẮT BÁO CÁO 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU 3

DANH MỤC HÌNH VẼ 5

1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

1.1 GIỚI THIỆU VỀ MỠ BÔI TRƠN 6

1.1.1 Khái niệm chung về mỡ bôi trơn 6

1.1.2 Tính chất của MBT 6

1.1.3 Các tiêu chuẩn phân loại mỡ bôi trơn 8

1.1.3.1 Phân loại theo Tiêu chuẩn ISO 6743-9 8

1.1.3.2 Phân loại theo Tiêu chuẩn Đức DIN 51502 9

1.2 MỠ BÔI TRƠN GỐC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI 11

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GỐC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI TRÊN THẾ GIỚI 12

1.3.1 Một số kết quả nghiên cứu về mỡ bôi trơn gốc 12HSA canxi 12

1.3.2 Các đơn pha chế mỡ bôi trơn trên cơ sở xà phòng 12 – hydroxystearat canxi 14 1.3.3 Một số sản phẩm MBT gốc 12 –hydroxystearate canxi trên thị trường 18

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GỐC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI TẠI VIỆT NAM 20

1.5 KẾT LUẬN TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TỔNG QUAN TÀI LIỆU 22

2 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 23

2.1 NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 23

2.1.1 Dầu gốc khoáng 23

2.1.2 Canxi hydroxyt 23

2.1.3 Axit 12- hydroxystearic 23

2.1.4 Phụ gia 24

2.1.5 Các hóa chất khác 24

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 25

2.2.1 Phương pháp xác định tính chất hoá lý của nguyên liệu 25

2.2.2 Phương pháp đánh giá tính chất hóa lý và tính năng sử dụng của MBT trong

phòng thí nghiệm 25

2.2.3 Phương pháp thử nghiệm tính năng sử dụng của MBT trong thực tế 27

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tổng hợp chất làm đặc 12 – hydroxystearat canxi 27

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu xác lập đơn pha chế 28

2.3.2.1 Thiết bị 28

2.3.2.2 Thành phần các mẫu mỡ thí nghiệm 29

2.3.2.3 Quá trình nấu mỡ thí nghiệm 29

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ 30

3 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT LÀM ĐẶC 12 – HYDROXY STEARAT CANXI 31

3.1.1 Tổng hợp chất làm đặc riêng biệt trước khi tạo mỡ trong dầu khoáng 31

3.1.2 Tổng hợp chất làm đặc in-situ trong dầu khoáng 32

3.2 NGHIÊN CỨU XÁC LẬP ĐƠN PHA CHẾ 33

3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn dầu gốc làm môi trường phân tán cho MBT 33

3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ chất làm đặc phù hợp 35

3.2.3 Nghiên cứu lựa chọn phụ gia 38

3.2.4 Xác lập đơn pha chế 40

3.3 NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CÁC GIAI ĐOẠN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 41

3.3.1 Khảo sát lựa chọn phương pháp trung hòa và xà phòng hóa 12HSA 41

3.3.1.1 Khảo sát lựa chọn tỷ lệ axit 12HSA trong giai đoạn phản ứng trung hòa và xà phòng hóa 41

3.3.1.2 Khảo sát lựa chọn chế độ nạp Ca(OH)2 vào hỗn hợp phản ứng 42

3.3.2 Khảo sát lựa chọn phương pháp phân tán xà phòng trong dầu gốc ở giai đoạn xử lý nhiệt 43

3.3.3 Khảo sát lựa chọn chế độ làm nguội 44

3.3.4 Khảo sát lựa chọn phương pháp đồng thể hóa 44

3.3.5 Quy trình công nghệ tổng hợp MBT trong phòng thí nghiệm 45

3.4 SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 46

3.5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 46

3.6 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT MỠ BÔI TRƠN APP CA WR 47

3.7 THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 49

3.7.1 Thử nghiệm tại APP 49

3.7.2 Thử nghiệm tại Công ty CP Đóng tàu Thái Bình Dương 50

3.8 XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CƠ SỞ 51

3.9 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THƯƠNG MẠI HÓA 52

4 K ẾT LUẬN 54

KI ẾN NGHỊ 54

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 55

DANH M ỤC PHỤ LỤC 57

CÁC TỪ VIẾT TẮT

ASTM Tiêu chuẩn Quốc gia Mỹ (viết tắt của tiếng Anh American

Society for Testing and Materials)

12HSACa Xà phòng 12 – hydroxystearat canxi

TÓM TẮT BÁO CÁO

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn chịu nước trên cơ sở hydroxystearat canxi” được thực hiện với mục tiêu đưa ra công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn có khả năng chịu nước trên cơ sở 12-hydroxystearat canxi ứng dụng trong bôi trơn công nghiệp có cấp NLGI số 1 và số 2, trong đó phải tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu để thương mại hóa và công nghệ sản xuất phải có khả năng triển khai vào

12-thực tế trên dây chuyền công nghệ sản xuất sẵn có tại APP

Nghiên cứu tổng quan tài liệu cho thấy mỡ canxi chịu nước là nhu cầu cấp thiết có tính an toàn sức khỏe và môi trường và là loại mỡ bôi trơn đa dụng chịu tải chịu nước của nhiều hãng dầu mỡ nổi tiếng Tuy nhiên công nghệ sản xuất là bí mật nên

ít được công bố tại Việt Nam chưa có công bố về việc nghiên cứu loại mỡ này

Bằng các phương pháp nghiên cứu có độ tin cậy cao các phương pháp phân tích là các tiêu chuẩn ASTM hoặc GOST thường được sử dụng trong nghiên cứu dầu mỡ bôi trơn, với vật liệu hóa chất là các nguyên liệu sẵn có trong nước hoặc do APP

nhập khẩu, đề tài đã tiến hành nghiên cứu lựa chọn công nghệ tổng hợp chất làm đặc, nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu bao gồm các dầu gốc, tỷ lệ chất làm đặc và các loại phụ gia để xác lập đơn pha chế và nghiên cứu điều kiện công nghệ sản xuất trong phòng thí nghiệm Trên cơ sở kết quả đạt được đã tiến hành sản xuất mẻ thử nghiệm 4,5 kg/mẻ và 1500 kg/mẻ, hiệu chỉnh lại các điều kiện công nghệ và từ đó xác lập quy trình công nghệ sản xuất thực thi trên dây chuyền công nghệ sản xuất

tại APP Tính chất hóa lý và tính năng sử dụng của sản phẩm của đề tài là mỡ bôi trơn chịu tải chịu nước APP CA WR – 02 (cấp NLGI số 2) và APP CA WR – 03 (cấp NLGI số 3) đã được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy hai mỡ này đạt tiêu chuẩn phân loại KP2K-20 và KP3K-20 theo phân loại DIN 51502 Thử nghiệm hiện trường đã được tiến hành tại APP (bôi trơn vòng bi máy bơm nước và

ổ trục bánh xe nâng làm việc trong nhà và ngoài trời) và tại Công ty CP Đóng tàu Thái Bình Dương – Tiên Lãng – Hải Phòng (bôi trơn các cơ cấu của xe cẩu tải trọng

25 tấn và 200 tấn làm việc liên tục ngoài trời) Kết quả kiểm tra sau một tháng thử nghiệm cho thấy mỡ đạt yêu cầu đề ra Hiện nay, các xe dùng mỡ vẫn đang trong quá trình dùng thử có theo dõi để phục vụ nhu cầu sản xuất kinh doanh của APP Tiêu chuẩn cơ sở của MBT trong đề tài đã được công bố với tên là “Mỡ bôi trơn đa

dụng chịu tải chịu nước APP CA WR” và mã số là “TCCS No

75:14.12.2011/APP”

Đề tài đã đạt được mục tiêu đăng ký với Bộ Công thương: lựa chọn công nghệ tổng

hợp chất làm đặc là tổng hợp trực tiếp trong hỗn hợp dầu gốc; xác lập đơn pha chế

và quy trình công nghệ thực thi trong sản xuất đảm bảo sản xuất với quy mô 1500 kg/mẻ Sản phẩm đạt yêu cầu KP2K-20 và KP3K-20 theo phân loại DIN 51502

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1– Quy định các ký hiệu trong phân loại mỡ bôi trơn theo Tiêu chuẩn ISO

6743-9 9

Bảng 1-2: Số độ đặc NLGI (cấp NLGI) 9

Bảng 1-3: Ký hiệu MBT theo DIN 51502 quy định về mục đích sử dụng, loại dầu gốc và phụ gia của MBT 10

Bảng 1-4: Ký hiệu theo DIN 51502 quy định về giới hạn nhiệt độ sử dụng và độ bền chống rửa trôi của MBT 10

Bảng 1-5: So sánh tính chất các mỡ bôi trơn gốc canxi và mỡ bôi trơn đa dụng gốc liti với môi trường phân tán là dầu gốc khoáng 11

Bảng 1-6: Tính chất MBT 12HSA canxi trên cơ sở các dầu gốc khác nhau 13

Bảng 1-7: Thành phần và kết quả thử nghiệm mỡ 12HSA Canxi có chứa estolid theo US Patent 2822331 15

Bảng 1-8: Kết quả nghiên cứu MBT trên cơ sở xà phòng hỗn hợp Ca/Na của US Patent 2822331 15

Bảng 1-9: Thành phần MBT canxi thí nghiệm theo patent WO/2011/015211 16

Bảng 1-10: Tính chất MBT theo kết quả nghiên cứu của Patent WO/2011/015211 17 Bảng 1-11: Một số sản phẩm MBT gốc 12HSA canxi trên thị trường thế giới 18

Bảng 1-12: Thành phần và tính chất MBT phức canxi TN - 150 21

Bảng 2-1: Chất lượng của các loại dầu gốc khoáng sử dụng trong đề tài 23

Bảng 2-2: Các tính chất của các phụ gia sử dụng trong nghiên cứu 24

Bảng 2-3: Các phương pháp phân tích nguyên liệu MBT sử dụng trong nghiên cứu 25

Bảng 2-4: Các phương pháp phân tích MBT sử dụng trong nghiên cứu 25

Bảng 3-1: Tính chất của các mẫu xà phòng 12HSA Canxi tổng hợp theo phương pháp A 31

Bảng 3-2: Tính chất của các mẫu 12HSACa tổng hợp theo phương pháp a 31

Bảng 3-3: Tính chất của MBT trên cơ sở xà phòng tổng hợp in-situ trong dầu khoáng (phương pháp B) 32

Bảng 3-4: Kết quả khảo sát lựa chọn loại dầu gốc để tổng hợp MBT 12-HSACa 34

Bảng 3-5: Thành phần các mẫu MBT khảo sát với tỷ lệ 12HSA khác nhau 36

Bảng 3-6: Độ xuyên kim và độ ổn định keo của MBT cấp NLGI khác nhau trên thị trường trên cơ sở xà phòng liti 37

Bảng 3-7: Kết quả khảo sát nghiên cứu lựa chọn hàm lượng kiềm dư phù hợp để

tổng hợp MBT 12-HSACa 37

Bảng 3-8: Đơn MBT 12HSACa đã xác lập 40

Bảng 3-9: Tính chất của các mẫu MBT tổng hợp trong phòng thí nghiệm theo đơn

đã xác lập 40

Bảng 3-10: Khảo sát tỷ lệ 12HSA trong hỗn hợp phản ứng 41

Bảng 3-11: Kết quả khảo sát phương pháp nạp canxi hydroxyt trong công nghệ sản

xuất MBT 12HSACa 43

Bảng 3-12: Tính chất của MBT với chế độ nhiệt phân tán xà phòng khác nhau 44

Bảng 3-13: Kết quả khảo sát tính chất MBT với chế độ làm nguội khác nhau 44

Bảng 3-14: Kết quả khảo sát tính chất MBT với chế độ đồng thể hóa khác nhau 45

Bảng 3-15: Kết quả nghiên cứu tính chất hóa lý của APP CA WR 48

Bảng 3-16: Kết quả thử nghiệm mỡ bôi trơn đa dụng chịu tải chịu nước APP CA

WR tại Công ty APP 49

Bảng 3-17: Kết quả thử nghiệm mỡ bôi trơn đa dụng chịu tải chịu nước APP CA

WR tại Công ty CP Đóng tàu Thái Bình Dương 50

Bảng 3-18: Quy định chỉ tiêu kỹ thuật cho mỡ bôi trơn chịu tải chịu nước APP CA

WR 51

Bảng 3-19: So sánh khả năng thương mại hóa của APP CA WR với các MBT thương phẩm tại Việt Nam 53

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Ví dụ về cấu trúc khung mạng của MBT gốc canxi 6Hình 1-2: Sơ đồ nhiệt độ trong công nghệ sản xuất MBT TN - 150 21Hình 2-1: Máy đo độ bền chống rửa trôi Koler K 19200 26Hình 2-2: Dụng cụ thử nghiệm đánh giá khả năng chịu nước của MBT theo DIN 51

807 phục vụ phân loại MBT theo DIN 51502 26Hình 2-3: Nồi nấu mỡ thí nghiệm dung tích 5 L tại APP 29Hình 2-4: Máy nghiền cán ba trục lăn tại APP 29Hình 3-1: Sơ đồ nhiệt của quá trình tổng hợp chất làm đặc 12HSACa trong hỗn hợp

dầu gốc BS 150/SN 150 33Hình 3-2: Kết quả khảo sát lựa chọn độ nhớt hỗn hợp BS 150/SN150 phù hợp để

tổng hợp MBT 12-HSACa 35Hình 3-3: Tính chất các mẫu MBT với tỷ lệ 12HSA khác nhau 36Hình 3-4: Kết quả nghiên cứu khảo sát lựa chọn phụ gia trong công nghệ sản xuất MBT 12HSACa 39Hình 3-5: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn đa dụng chịu tải chịu nước APP CA WR 47

1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1.1 Khái niệm chung về mỡ bôi trơn

MBT là một hệ keo đa phân tán gồm hai thành phần chính: chất làm đặc hay còn

g ọi là pha phân tán (chiếm từ 15 đến 25 % trong mỡ thường là xà phòng kim loại như liti, canxi, phức liti polyure và một số loại bentonite) phân tán trong môi

t rường phân tán (MTPT) là dầu khoáng, dầu tổng hợp hoặc DTV (chiếm từ 75 –

85% trong mỡ) Hệ keo đa phân tán có cấu trúc khung mạng do chất làm đặc tạo nên [4] MTPT được giữ trong khung mạng cấu trúc đó nhờ các lực liên kết hoá lý (Hình 1-1) [16]

Phụ gia được thêm vào để tăng cường các tính năng của mỡ [4] Đối với MBT gốc canxi chất làm đặc là xà phòng canxi Chất làm đặc tạo cấu trúc khung mạng trong

từng ô mạng của khung cấu trúc dầu gốc được lưu giữ nhờ các lực liên kết hóa lý

Hình 1-1: Ví dụ về cấu trúc khung mạng của MBT gốc canxi

Các phụ gia thường dùng trong MBT là phụ gia chống oxi hóa (alkyl diphenylamin,

hỗn hợp alkyl phenol và alkyldiphenylamin, ZDDP và các dẫn xuất khác có chứa nhóm amin và phenol…); phụ gia thụ động hóa bề mặt kim loại chống ăn mòn đồng (imidazolin, benzotriazol, thiadiazol…); phụ gia bám dính tăng cường khả năng chống rửa trôi (copolime của isobutylen và propylen…) và đối với MBT chịu

tải thì cần thêm phụ gia tăng cường khả năng bôi trơn (chất béo lưu hóa, các dẫn

xuất chứa lưu huỳnh, photpho và nitơ…) [1, 5621]

1.1.2 Tính chất của MBT

[1, 4, 9]

Hệ keo đa phân tán là MBT được đặc trưng bởi các tính chất lưu biến như: độ đặc (độ lún xuyên kim), độ ổn định keo (đặc trưng cho khả năng giữ dầu gốc trong ô

mạng khung cấu trúc MBT), nhiệt độ nhỏ giọt… và tính chất xúc biến như độ ổn định cơ học (độ bền cơ học) Một số tính chất lưu biến và xúc biến quan trọng của MBT là:

− Độ xuyên kim của MBT được xác định bằng phương pháp ASTM D 217

Với cùng một hàm lượng chất làm đặc, nếu mỡ có độ cứng cao hơn (độ xuyên kim nhỏ hơn) trong khi vẫn đảm bảo độ bền cơ học thì người ta nói

mỡ đó đạt hiệu suất lớn hơn

− Độ ổn định keo là một trong những tính chất quan trọng của MBT Độ ổn định keo của mỡ được xác định bởi phương pháp GOST 7142, thể hiện qua

việc đánh giá lượng dầu tách ra khỏi MBT trong điều kiện thử nghiệm Lượng dầu này càng nhỏ thì độ ổn định keo của MBT càng tốt

− Nhiệt độ nhỏ giọt của MBT (xác định theo phương pháp ASTM D 566) cũng

phản ánh sự thay đổi cấu trúc mỡ Nhiệt độ nhỏ giọt được gọi là nhiệt độ lớn

nhất mà tại đó với điều kiện đúng chuẩn theo quy định ASTM D566 hoặc GOST 6793 giọt mỡ từ lỗ đầu nhiệt kế đo Ubelope chảy rơi xuống Đối với MBT gốc liti, nhiệt độ nhỏ giọt khoảng 175 – 208 o

C

− Độ bền cơ học (tính chất xúc biến) được đánh giá bằng sự thay đổi các tính

chất lưu biến của MBT trước và sau khi MBT chịu tác động cơ học Phương pháp phổ biến nhất là xác định độ bền cơ học qua sự biến đổi độ xuyên kim

của mỡ dưới tác động cơ học (giã 100 000 lần hoặc dưới tác dụng của máy Shell Roll) Sự chênh lệch càng nhỏ thì MBT càng có độ bền cơ học lớn Các tính chất lưu biến và xúc biến của MBT vừa trình bày ở trên đặc biệt quan

trọng ảnh hưởng đến tính bôi trơn của mỡ trong các cơ cấu bôi trơn

Ngoài ra, MBT còn được đặc trưng bởi các tính chất liên quan đến tính năng sử

dụng như: độ bền chống oxi hóa, khả năng chống ăn mòn, độ bền chống rửa trôi,

khả năng bôi trơn…

− Độ bền chống oxi hóa của MBT chủ yếu quyết định bởi thành phần dầu gốc

có trong MBT và được cải thiện bằng phụ gia chống oxi hóa Độ bền chống oxi hóa ít chịu ảnh hưởng của chế độ công nghệ Độ bền chống oxi hóa của MBT được xác định qua sự giảm áp suất oxi khi thực hiện oxi hóa MBT trong autoclav ở 100 oC trong 100 h (ASTM D 942) hoặc qua sự chênh lệch

chỉ số axit của MBT trước và sau khi thực hiện oxi hóa lớp mỏng trên tấm đồng ở 120 oC sau một khoảng thời gian nhất định (GOST 5734-76)

− Độ bền chống rửa trôi đặc trưng cho khả năng của mỡ không bị tan trong nước, không bị nước cuốn trôi khỏi bề mặt được bôi trơn, tính chất ít bị biến

đổi khi một lượng nước nhỏ lẫn vào, không hút hơi nước ẩm Độ bền chống

rửa trôi được xác định theo phương pháp ASTM- D1264 qua lượng MBT bị

mất mát trong điều kiện thử nghiệm ở 80 oC trong 1 h

− Khả năng chống ăn mòn của MBT được đánh giá qua sự ảnh hưởng đến tấm đồng của MBT trong điều kiện thử nghiệm ở 100 oC trong 24 h theo phương pháp ASTM D 4048

− Khả năng bôi trơn của MBT đặc trưng cho khả năng chịu tải trọng, khả năng phòng chống cho chi tiết được bôi trơn khỏi bị mài mòn sau quá trình sử

dụng Khả năng bôi trơn của MBT được đánh giá theo phương pháp ASTM

D 2596 qua giá trị tải trọng hàn dính và đường kính vết mòn tại một tải trọng

nhất định

Phụ gia trong MBT với vai trò tăng cường các tính năng làm việc của mỡ ít nhiều

có ảnh hưởng đến cấu trúc mỡ và do đó ảnh hưởng đến một số tính chất của mỡ như nhiệt độ nhỏ giọt, độ đặc (độ xuyên kim), độ ổn định keo Đa số các phụ gia ảnh hưởng đến cấu trúc mỡ theo chiều hướng xấu; làm tăng độ tách dầu (có nghĩa là giảm độ ổn định keo), tăng độ xuyên kim (giảm hiệu xuất mỡ) và đôi khi làm giảm nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ bôi trơn

1.1.3 Các tiêu chuẩn phân loại mỡ bôi trơn

Trên thế giới có nhiều cách phân loại MBT nhưng có hai loại Tiêu chuẩn phân loại mang tính ứng dụng cao là:

− Tiêu chuẩn ISO 6743 – 9 “Chất bôi trơn, dầu công nghiệp và các sản phẩm liên quan (loại L) – Phân loại – Phần 9: Họ X (mỡ bôi trơn)” [17]

− Tiêu chuẩn Đức DIN 51 502 “Phân loại mỡ bôi trơn” [27]

1.1.3.1 Phân loại theo Tiêu chuẩn ISO 6743-9

MBT được phân loại dựa trên điều kiện vận hành chúng Theo phân loại này MBT

có ký hiệu như sau: ISO – L – X – Ký hiệu 1 – Ký hiệu 2 – Ký hiệu 3 – Ký hiệu 4 –

Số thể hiện cấp NLGI

Trong đó các ký hiệu có ý nghĩa như sau:

ISO: Phân loại theo Tiêu chuẩn ISO

L: Thuộc loại “Chất bôi trơn, dầu công nghiệp và các sản phẩm liên

quan”

X: Thuộc họ “Mỡ bôi trơn”

Ký hiệu 1: Nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới

Ký hiệu 2: Nhiệt độ sử dụng giới hạn trên

Ký hiệu 3: Khả năng bôi trơn và chống gỉ trong điều kiện nhiễm nước

Ký hiệu 4: Khả năng chịu tải

Các ký hiệu từ 1 đến 4 được quy định trong các Bảng 1-1 và Bảng 1-2

Bảng 1-1– Quy định các ký hiệu trong phân loại mỡ bôi trơn theo Tiêu chuẩn ISO 6743-9

b L = không bảo vệ; M = bảo vệ khi có nước; H = bảo vệ

Ký hiệu 4: Khả năng chịu tải

Khả năng chịu tải (tính chịu cực áp EP) Ký hiệu 4

1.1.3.2 Phân loại theo Tiêu chuẩn Đức DIN 51502

DIN 51502 phân loại MBT theo các tiêu chí: ứng dụng cuối cùng, loại dầu gốc và loại phụ gia có chứa trong thành phần MBT, khoảng nhiệt độ làm việc và độ bền chống rửa trôi của MBT Dưới đây là ví dụ về ký hiệu phân loại theo Tiêu chuẩn DIN 51502 và ý nghĩa của các ký hiệu này:

Ý nghĩa của các ký hiệu như sau: K: MBT sử dụng cho ổ trượt và ổ lăn

PHC: Chứa phụ gia cực áp (P) và dầu gốc tổng hợp hydrocacbon (HC)

2: MBT có cấp phân loại NLGI số 2

N: Nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là

140 oC

- 20: Nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới

là – 20 oC

Ghi chú: Đôi khi ký hiệu không chỉ

rõ loại dầu gốc, trong trường hợp này, mặc định dầu gốc là HC (VD: KP2K-20)

Bảng 1-3: Ký hiệu MBT theo DIN 51502 quy định về mục đích sử dụng, loại dầu gốc và phụ gia của MBT

Ký hiệu a) Mục đích sử dụng Ký hiệu c) Loại dầu gốc

K Bôi trơn ổ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt E Poly este

G Bôi trơn cơ cấu truyền động kín FK Dầu tổng hợp chứa flo

OG Bôi trơn cơ cấu truyền động hở HC Dầu tổng hợp chứa hydrocacbon

M Bôi trơn vòng bi trượt hoặc cơ cấu

làm kín

PH Dầu tổng hợp trên cơ sở este

photphat

Ký hiệu b) Phụ gia PG Dầu gốc trên cơ sở polyglycol

P Phụ gia cực áp SI Dầu gốc silicol

F Chất bôi trơn rắn (phấn chì, molip

đen disunphua X Ghi chú: Nếu trong ký hiệu MBT không có ký Dầu gốc khác các loại kể trên

hiệu về dầu gốc tổng hợp thì có nghĩa là MBT này có chứa dầu gốc khoáng thông thường

B ảng 1-4: Ký hiệu theo DIN 51502 quy định về giới hạn nhiệt độ sử dụng và độ bền chống rửa trôi của MBT

Ký

hiệu Nhiệt độ giới hạn trên, o

C

Độ bền chống rửa trôi Ký hiệu Nhiệt độ giới hạn trên, o

C

Độ bền chống rửa trôi

Bảng 1-3 và Bảng 1-4 quy định ý nghĩa cụ thể của từng ký hiệu phân loại MBT theo DIN 51502

Các phương pháp phân loại đã trình bày ở trên được các hãng dầu mỡ bôi trơn nổi tiếng như Shell, Caltex, Castrol, Mobil sử dụng rộng rãi MBT trong đề tài cũng đăng ký để đạt tiêu chuẩn: KP2H20, KP3H20

MBT gốc canxi có chất làm đặc là xà phòng gốc canxi trong đó anion là anion của các axit béo MBT gốc 12HSA canxi có anion axit béo là anion của axit 12-hydroxystearic Các MBT canxi có xà phòng canxi là các axit béo thông thường không phải là axit 12 HSA thường chứa nước với vai trò là chất ổn định cấu trúc

Nếu mất nước các mỡ loại này sẽ bị phá vỡ cấu trúc không còn tính chất của MBT

B ảng 1-5: So sánh tính chất các mỡ bôi trơn gốc canxi và mỡ bôi trơn đa dụng gốc liti với môi trường phân tán là dầu gốc khoáng

Xà phòng canxi của axit 12-HSA

Xà phòng liti của axit 12-HSA

Hàm lượng nước 0,1 – 0,5 % Không có Không có

Tính chịu nước Cao Cao Tốt

Khả năng bôi trơn

MBT gốc 12 – HSA canxi do trong mạch hydrocacbon của phân tử chất làm đặc có

chứa nhóm OH nên không cần chứa nước để ổn định cấu trúc MBT loại này phát

huy các tính chất tốt của MBT canxi thông thường là bền chịu nước, tính chất bôi trơn tốt hơn mỡ liti, vẫn duy trì được khả năng PHSH và khắc phục được các điểm

yếu của mỡ canxi thông thường: tăng giới hạn nhiệt độ làm việc từ 70 oC lên 120 oC (là giới hạn làm việc phổ biến của các máy móc công nghiệp), không bị mất cấu trúc khi nhiệt độ tăng cao [9, 16]

Trên Bảng 1-5 là các đánh giá so sánh thành phần và tính chất của các mỡ đa dụng

gốc canxi và gốc liti trên cơ sở MTPT là dầu gốc khoáng Có thể thấy rằng mỡ canxi trên cơ sở 12HSA có nhiều tính năng tương đương với mỡ đa dụng gốc liti –

là loại mỡ chiếm phần lớn tỷ trọng trong sản lượng mỡ bôi trơn của thế giới, đặc

biệt là khoảng nhiệt độ sử dụng của chúng đã được mở rộng rõ rệt so với mỡ canxi thông thường lên đến 110 – 120 oC, gần tương đương với mỡ liti (120 oC là giới hạn nhiệt độ lớn nhất mỡ có thể làm việc được, tuy nhiên để làm việc kéo dài thì giới

hạn nhiệt độ làm việc của mỡ canxi 12-hydroxystearat là 110 oC) Chúng có độ bền

cơ học tương đương MBT gốc liti và có nhiều ưu điểm vượt trội hơn mỡ liti là khả năng chịu nước (không cần phải sử dụng phụ gia tăng cường), khả năng bôi trơn ở nhiệt độ thấp và tính an toàn sức khỏe và môi trường Do vậy, các hãng sản xuất lớn

hiện nay đang bổ sung vào bộ sản phẩm của mình mỡ canxi trên cơ sở 12HSA , đặc

biệt là trong các ứng dụng khi có đòi hỏi về độ an toàn cao, ít độc hại [9, 16]

Mỡ bôi trơn gốc 12HSA canxi hiện nay bắt đầu được sử dụng rộng rãi do tính an toàn sức khỏe và môi trường của chúng Tuy nhiên các công trình nghiên cứu được công bố thì rất ít và không có nhiều số liệu do công nghệ sản xuất chúng là bí mật công nghệ

1.3.1 Một số kết quả nghiên cứu về mỡ bôi trơn gốc 12HSA canxi

Ishchuk Yu trong công trình [16] đã tổng kết các kết quả nghiên cứu tại Liên Xô cũ

và Ucraina về tổng hợp MBT gốc 12HSA canxi được tổng kết tại Bảng 1-6 Có thể

thấy rằng với các thành phần dầu gốc khác nhau, MBT có tính chất giống nhau về

độ bền trượt ở 50 oC, nhưng có độ ổn định keo rất khác nhau: các dầu nặng và dầu

cặn cho MBT có độ bền keo cao Độ nhớt hiệu dụng của MBT ở nhiệt độ thấp cũng

có giá trị rất khác nhau với thành phần dầu gốc khác nhau, thể hiện tính chất nhiệt

độ thấp của MBT Tác giả đưa ra kết luận rằng để cải thiện tính chất nhiệt độ thấp

của MBT canxi không nước thì cần sử dụng dầu chưng cất có độ nhớt trung bình thuộc nhóm dầu paraphinic – naphtenic Tính chất nhiệt độ thấp của MBT cũng có

thể được cải thiện nếu dùng hỗn hợp dầu tổng hợp như dioctyl sebacate và dầu gốc khoáng Tác giả cũng đưa ra giá trị nhiệt độ nhỏ giọt của MBT là trong khoảng từ

145 -149 oC với đa số các dầu gốc khoáng Dầu tổng hợp phân cực cho MBT có nhiệt độ nhỏ giọt thấp hơn đạt khoảng 138 – 139 o

C Nhiệt độ chuyển pha gần tương tự với MBT trên cơ sở các dầu gốc khác nhau Xử lý nhiệt đối với MBT 12HSA canxi nên ở 120 o

C Tuy nhiên thời gian xử lý nhiệt thì phụ thuộc vào loại

dầu gốc sử dụng

B ảng 1-6: Tính chất MBT 12HSA canxi trên cơ sở các dầu gốc khác nhau

Tên chỉ tiêu Dầu chưng cất Dầu nặng (Residual oils)

I-20 I-12 I-40 Dầu

vaselin

Dầu xy lanh

Nhiệt độ chuyển pha (20% xà phòng trong dầu), o

C Lần 1 127 130 - 129 130 128 131 - - 130 Lần 2 139 140 - 147 145 144 147 - - 146

cần kiểm soát lượng dư của Ca(OH)2 hoặc 12HSA dư để đảm bảo có nhiệt độ

chuyển pha tối ưu và trên cơ sở đó có thể đưa ra giải pháp về các điều kiện xử lý nhiệt trong công nghệ sản xuất MBT

Các tác giả của công trình [26] đã nghiên cứu tổng hợp MBT 12HSA canxi trên nền

dầu gốc là dầu cọ tinh chế Kết quả đã tạo thành MBT số 3 theo phân loại NLGI đạt tiêu chuẩn dùng cho thực phẩm có tính chống mài mòn được tăng cường

1.3.2 Các đơn pha chế mỡ bôi trơn trên cơ sở xà phòng 12 – hydroxystearat

canxi

Đơn pha chế và công nghệ sản xuất về MBT gốc 12HSA canxi được công bố không nhiều, mặc dù MBT dạng thương phẩm vẫn có trong danh mục sản phẩm của các hãng dầu mỡ bôi trơn nổi tiếng thế giới như Fuchs, Chevron Texaco, Shell, Lubjet (xem Bảng 1-11) Ngoài ra, chất làm đặc 12HSA canxi rất thích hợp cho các mục đích bôi trơn có yêu cầu cao về tính an toàn sức khỏe và môi trường, nên đã được các hãng sử dụng để phát triển các sản phẩm MBT có tính PHSH Trong đó có hai patent được công bố khá rõ ràng về đơn pha chế

Dilworth J P và các cộng sự trong US Patent 2822331 (1958) [11]:

− Đã sử dụng estolid có phân tử lượng trung bình là 1000 trong thành phần

chất làm đặc là 12HSA canxi để tạo mỡ

− Đã công bố sử dụng mỡ hỗn hợp canxi – natri với tỷ lệ Ca/Na khác nhau

Đối với trường hợp sử dụng estolid:

Mỡ được xà phòng hóa ở 85 – 92 oC Canxi hydroxyt được nạp dưới dạng huyền phù tại các nhiệt độ từ 85 – 92 oC Duy trì tại nhiệt độ xà phòng hóa từ 4,5 – 6h Nâng nhiệt lên 139 – 142 o

C trong thời gian khoảng từ 2 đến 4h và duy trì tại nhiệt

độ này trong khoảng từ 4 – 6 h để đuổi nước Làm nguội bằng hỗn hợp dầu khoáng trong thời gian từ 2 – 25h Không có công bố về việc sử dụng đồng thể hóa để tạo

cấu trúc mỡ Các thí nghiệm theo các điều kiện đã nêu tạo mỡ có dạng hạt, hơi hạt

hoặc có mảng Thành phần và tính chất mỡ được đưa ra trong Bảng 1-7

Về thành phần MBT ngoài dầu khoáng thông thường patent có sử dụng dầu nặng (residual oils) nhưng với hàm lượng thấp không đáng kể so với tổng lượng dầu sử

dụng Trong thành phần MBT có một lượng dư nhất định Ca(OH)2 MBT trong patent có sử dụng phụ gia chống oxi hóa thông thường và kết quả đo độ bền chống oxi hóa của mỡ ở mức chấp nhận được Tuy nhiên, patent không đề cập đến vai trò

của quá trình đồng thể hóa Qua kết quả đo độ xuyên kim sau 60 lần giã và sau 100

000 lần giã có thể thấy rằng vai trò của 100000 lần giã có tác dụng giống như đồng

thể hóa Với tỷ lệ chất làm đặc là 11,8 % mỡ đạt cận trên của mỡ số 2

Bảng 1-7: Thành phần và kết quả thử nghiệm mỡ 12HSA Canxi có chứa estolid theo US

Kết quả thử nghiệm

Hàm lượng nước Vết Vết Vết Ca(OH) 2 dư, % 0,2 0,23 0,30 Nhiệt độ nhỏ giọt, o

o

C

Độ xuyên kim không giã, 0,1 mm 220 241 227

Độ xuyên kim giã 60 lần, 0,1 mm 279 311 400

Với MBT sử dụng hỗn hợp 12HSA Canxi và 12HSA Natri, các kết quả được đưa ra

ở Bảng 1-8 Từ các kết quả có thể thấy rằng xà phòng hỗn hợp không góp phần làm nên một loại mỡ bôi trơn có tính chất đáp ứng nhu cầu thực tế Số liệu đưa ra rất ít ngoài độ xuyên kim, không có số liệu phân tích các đặc tính khác của MBT Trong các mẫu đã đưa ra, mẫu số 1 với tỷ lệ xà phòng Ca/Na = 9/1 là khả thi hơn cả Tuy nhiên, patent cũng không đề cập tới việc thực hiện đồng thể hóa Thông qua kết quả

đo độ xuyên kim không giã và giã 60 lần có thể thấy rằng độ bền cơ học của MBT

là rất kém

Patent WO/2011/015211 [24] đã công bố kết quả nghiên cứu của hãng vòng bi nổi

tiếng SKF về khả năng tổng hợp MBT bằng phương pháp phối trộn ở nhiệt độ thấp

với ưu thế thời gian công nghệ chỉ khoảng từ 1 – 1,5h (ở quy mô thí nghiệm) thay cho 8 – 9 h đối với MBT truyền thống Các thí nghiệm với các nhiệt độ và phương pháp phối trộn khác nhau thực hiện với quy mô 5 kg/mẻ và có thành phần được đưa

ra ở Bảng 1-9

Bảng 1-9: Thành phần MBT canxi thí nghiệm theo patent WO/2011/015211

Số

Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3

1 Dầu khoáng ExxonMobil có

7 Rhein Chemie 2410 (dầu thực

vật và este axit béo sunphua

Các thí nghiệm cụ thể được thực hiện với các điều kiện như sau:

– Thí nghi ệm 1: Trộn tất cả các thành phần ở nhiệt độ phòng trong thời gian 10

phút Sau đó nghiền 30 phút trên máy nghiền cán ba trục lăn

– Thí nghi ệm 2: Trộn các thành phần ở nhiệt độ phòng, nâng nhiệt đến 80 o

C

và giữ ở nhiệt độ này 3h, nghiền qua máy nghiền cán ba trục lăn 30 phút ở nhiệt độ phòng

– Thí nghi ệm 3: Trộn 50 % dầu khoáng, chất làm đặc gồm hỗn hợp 12-StOCa

và StOCa và phụ gia Aerosil 200 10 phút ở nhiệt độ phòng Sau đó nghiền 30 phút ở nhiệt độ phòng, Nâng nhiệt lên 80 oC và duy trì tại nhiệt độ này 6h Làm nguội đến nhiệt độ phòng rồi thêm các thành phần phụ gia và 36,5%

dầu còn lại vào, sau đó nghiền qua máy nghiền cán 30 phút

Từ các kết quả thí nghiệm trên Bảng 1-10 có thể thấy rằng mỡ đạt yêu cầu về tính

chống ăn mòn và tính chịu nước Không có các công bố về các tính chất khác của MBT: đặc biệt là độ xuyên kim, độ bền cơ học và độ ổn định chống oxi hóa là các tính chất liên quan đến cấu trúc mỡ Ngoài ra giá trị nhiệt độ nhỏ giọt cao bất thường so với mỡ bôi trơn gốc xà phòng thông thường

Bảng 1-10: Tính chất MBT theo kết quả nghiên cứu của Patent WO/2011/015211

Chỉ tiêu Phương pháp Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3

Ăn mòn đồng 100 o

C DIN 51811 1b 1b 1b

Ăn mòn đồng 120 o

C DIN 51811 1b - - Emcor, nước cất DIN 51802, IP 220 1-2 1-2 -

Về phụ gia sử dụng patent sử dụng các phụ gia thông thường: trong đó có phụ gia

chống oxi hóa, phụ gia cải thiện tính bôi trơn và phụ gia thụ động hóa bề mặt kim

loại Tuy nhiên, không có các kết quả tính năng liên quan đến các phụ gia sử dụng

trừ kết quả đo độ bền chịu nước trong nước biển liên quan đến phụ gia phosphat amin

Kobylyansky E.V., Ishchuk Y.L., Vasyl’kevych I.M trong UA Patent 75843 [20]

đã đưa ra phương pháp kiểm soát chất lượng MBT gốc 12HSA canxi bằng cách

kiểm soát nhiệt độ chuyển pha của xà phòng canxi Trong patent này các tác giả chỉ

ra rằng nhiệt độ chuyển pha kiểm soát trong khoảng từ 135 – 140 oC là tốt nhất

1.3.3 Một số sản phẩm MBT gốc 12 –hydroxystearate canxi trên thị trường

Trên thị trường thế giới để đáp ứng các nhu cầu đặc thù khác nhau, các hãng kinh doanh dầu mỡ bôi trơn nổi tiếng đều có sản phẩm MBT 12HSA Canxi

Bảng 1-11: Một số sản phẩm MBT gốc 12HSA canxi trên thị trường thế giới

mm

Nhiệt

độ nhỏ giọt, o

C

Tải trọng hàn dính, N

Tính chịu nước Phân loại theo DIN

51502 và ISO 6743/9

Nhiệt độ làm việc, o

C

Novatex EP

2

Chevron Texaco

Từ Bảng 1-11 có thể thấy rằng với MBT có cùng nhiệt độ nhỏ giọt (> 140 oC) các hãng đưa ra các khoảng nhiệt độ làm việc rất khác nhau Tuy nhiên có thể thấy rằng MBT gốc canxi 12HSA chịu được nhiệt độ làm việc cao nhất đến 120 oC, nhiệt độ làm việc cao nhất đảm bảo an toàn là 110 o

C Về tải trọng hàn dính, tùy theo mục đích sử dụng các mỡ canxi đa phần chứa phụ gia cực áp và có tải trọng hàn dính là

2500 – 2800 N Một số mỡ có chứa MoS2 hoặc phấn chì (graphit) có tải trọng hàn dính đạt 4000 – 5000 N Về độ bền chịu nước, đa số các mỡ canxi gốc 12HSA không công bố thông số độ bền chống rửa trôi theo ASTM D 1264, hoặc có công bố nhưng chỉ thực hiện thử nghiệm ở nhiệt độ thấp 38 oC Nhưng tất cả các hãng trong

giới thiệu sản phẩm của mình đều công bố: đây là mỡ chịu nước và được chỉ định dùng cho các mục đích yêu cầu mỡ có khả năng chịu nước cao như bôi trơn ổ trục

cần cẩu, vòng bi máy bơm, cáp, ổ trục ổ bi của các cơ cấu hoạt động ngoài trời trong các lĩnh vực lâm nghiệp, khai khoáng, hàng hải

Có thể phân tích tính năng làm việc của MBT thông qua phân loại của một số sản

phẩm được các hãng công bố (Bảng 1-11) như sau:

M ỡ OLMACAS E P – 2 – BIO:

– KPE 2G-15: mỡ dùng cho ổ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt (bôi trơn đa dụng), có

chứa phụ gia cực áp, là mỡ số 2 theo phân loại NLGI, có độ bền chịu nước ở

mức 0 – 1 tại 90 oC theo tiêu chuẩn DIN, nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là

100 oC, nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là -15 o

C– ISO-L-XABEB2: là MBT có nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là 0 oC, nhiệt độ

sử dụng giới hạn trên là 90 o

C, chịu được nhiễm nước trong điều kiện tĩnh,

có khả năng chống gỉ trong điều kiện nhiễm nước (điều kiện thử nghiệm là nước cất) và trong môi trường có độ ẩm cao, có chứa phụ gia cực áp, là mỡ

số 2 theo phân loại NLGI

RENOLIT CA LZ:

– KP 2K-30: mỡ dùng choổ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt (bôi trơn đa dụng), có

chứa phụ gia cực áp, chứa dầu gốc khoáng, là mỡ số 2 theo phân loại NLGI,

có độ bền chịu nước ở mức 0 – 1 tại 90 oC theo tiêu chuẩn DIN, nhiệt độ sử

dụng giới hạn trên là 120 o

C, nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là - 30 o

C – ISO – L- X-C CHB2: là MBT có nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là - 30 oC, nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là 120 o

C, chịu nước trong điều kiện động, có

khả năng chống gỉ trong điều kiện nhiễm nước (điều kiện thử nghiệm là nước

cất) và trong môi trường có độ ẩm cao, có chứa phụ gia cực áp, là mỡ số 2 theo phân loại NLGI

HYCAL 772 BD:

– KPE2K-20: mỡ dùng choổ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt (bôi trơn đa dụng), có

chứa phụ gia cực áp, chứa dầu gốc este tổng hợp, là mỡ số 2 theo phân loại NLGI, có độ bền chịu nước ở mức 0 – 1 tại 90 o

C theo tiêu chuẩn DIN, nhiệt

độ sử dụng giới hạn trên là 120 oC, nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là - 20 oC

Statoil BIO CAH – 2:

– KEP2G: mỡ dùng cho ổ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt (bôi trơn đa dụng), có

chứa phụ gia cực áp, chứa dầu gốc este tổng hợp, là mỡ số 2 theo phân loại NLGI, có độ bền chịu nước ở mức 0 – 1 tại 90 oC theo tiêu chuẩn DIN, nhiệt

dụng giới hạn trên là 90 oC, chịu nước trong điều kiện động (chịu rửa trôi),

có khả năng chống gỉ trong điều kiện nhiễm nước (điều kiện thử nghiệm là nước muối) và trong môi trường có độ ẩm cao, có chứa phụ gia cực áp, là mỡ

số 2 theo phân loại NLGI

Tuy không có đơn công bố, từ các phân tích trên đây có thể thấy rõ đa số các mỡ bôi trơn gốc 12HSA canxi trên thị trường đều có chứa phụ gia cực áp sao cho MBT

có tải trọng hàn dính đạt từ 2500 – 4000 N tùy theo mực đích sử dụng

Tổng kết từ thông tin sản phẩm của các hãng sản xuất và cung cấp dầu mỡ bôi trơn

hàng đầu thế giới có thể rút ra một số kết luận về yêu cầu chất lượng đối với MBT

g ốc 12HSA canxi như sau: Mỡ bôi trơn gốc 12HSA canxi được các hãng sản xuất

đều là mỡ số 2 theo phân loại NLGI và đạt tiêu chuẩn KP2G - 20 theo DIN 51502, đồng thời đạt tiêu chuẩn ISO L-XBCHB2 hoặc ISO L-XBCIB2 Một số hãng đã xếp

m ỡ của họ theo phân loại KP2K - 20 theo DIN 51502 dựa trên việc mỡ bôi trơn của

h ọ có thể làm việc đến giới hạn cao nhất là 120 o

C Tuy nhiên, d ựa theo thông số nhi ệt độ nhỏ giọt có thể thấy rằng phân loại MBT gốc 12HSA canxi là KP2G - 20 theo DIN 51502 là h ợp lý nhất với giới hạn làm việc là 100 o C trong điều kiện làm

vi ệc liên tục

CANXI TẠI VIỆT NAM

Ở Việt Nam cho đến thời điểm hiện nay chưa có công trình nào nghiên cứu về tổng

hợp và công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn gốc 12HSA canxi Mới chỉ có hai công trình thuộc Petrolimex nghiên cứu về MBT gốc canxi:

“Nghiên c ứu sản xuất mỡ nhờn canxi từ nguồn nguyên liệu trong nước” [3]: Là

đề tài luận văn Tiến sĩ của Bùi Thị Huê Cầu nghiên cứu về công nghệ sản xuất MBT canxi có nước Đây là loại mỡ luôn luôn phải chứa một lượng nước nhất định

để ổn định cấu trúc, nếu mất nước mỡ sẽ mất cấu trúc và do đó mất tác dụng bôi trơn Chính vì vậy, mỡ loại này chỉ được sử dụng ở nhiệt độ tối đa là 70 oC

“Nghiên c ứu sản xuất mỡ nhờn Canxi nhiệt độ cao TN – 150” [5]: Là đề tài cấp

Bộ (Bộ Công Thương) thực hiện năm 1991, tác giả Ngô Thị Minh Hoàn: nghiên

cứu về công nghệ sản xuất mỡ phức canxi, đã sản xuất thử nghiệm quy mô 370 kg/mẻ Kết quả đạt được đối với MBT của đề tài được đưa ra ở Bảng 1-12

B ảng 1-12: Thành phần và tính chất MBT phức canxi TN - 150

Hình 1-2 : Sơ đồ nhiệt độ trong công nghệ sản xuất MBT TN - 150

Từ kết quả trên Bảng 1-12 có thể thấy rằng mỡ phức có được tạo thành, trong khi còn thiếu nhiều tính chất khác, đặc biệt là tính chất chống ăn mòn (khi trong thành

phần có axit axetic) và không có công bố về các đặc tính thông dụng của MBT Về Công nghệ sản xuất đề tài không có công bố về giai đoạn đồng thể hóa MBT (Hình 1-2) Cho đến nay, trên thị trường chưa có MBT phức canxi như công bố trong đề tài

Các công trình nghiên cứu Công nghệ sản xuất MBT tại Công ty APP sau này bao

gồm các đề tài cấp bộ hoặc cấp nhà nước đều liên quan đến MBT gốc liti [1, 2] Do

vậy, có thể nói đến thời điểm này tại Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu công nghệ sản xuất MBT gốc 12HSA không nước (không cần có thành phần là nước để

ổn định cấu trúc MBT như mỡ canxi truyền thống)

Trên cơ sở phân tích tổng quan tài liệu, có thể thấy rằng trong nước chưa có công trình nào nghiên cứu về công nghệ sản xuất mỡ canxi chịu nước gốc 12HSA Nước ngoài, đã có các công trình công bố về loại mỡ này nhưng không nhiều Việc nghiên

cứu sử dụng MBT canxi chịu nước ngày càng phát triển đặc biệt ở các nơi có yêu

cầu cao về an toàn sức khỏe và môi trường Các công bố về nghiên cứu MBT canxi

chịu nước có đặc điểm chung như sau:

a S ử dụng mỡ MBT canxi chịu nước tại các nơi có yêu cầu cao về an toàn môi trường là vấn đề cấp thiết

b D ầu khoáng, dầu tổng hợp cùng với 12HSA hoặc hỗn hợp của chúng, 12HSA và Ca(OH) 2 là nguyên li ệu chính để sản xuất MBT canxi chịu nước

c Các MBT canxi ch ịu nước đều chứa phụ gia cực áp và đều là mỡ bôi trơn đa

2 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

Bảng 2-1: Chất lượng của các loại dầu gốc khoáng sử dụng trong đề tài

Tên chỉ tiêu SN 70 SN150 BS 150 Phương pháp kiểm tra

Độ nhớt ở 100 o

C, cSt 3,27 5,24 29,90 ASTM D 455

Độ nhớt ở 40 o

C, cSt 14,21 30,47 453,67 ASTM D 455 Chỉ số độ nhớt (VI) 95 95 94 ASTM D 2270

Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, o

C 199 220 308 ASTM D 92 Nhiệt độ đông đặc, o

C - 9 - 9 - 9 ASTM D 97 Hàm lượng lưu huỳnh, % 0,3 0,31 0,37 ASTM D 2622

Khối lượng riêng ở 15 o

C 0,8596 0,8749 0,9003 ASTM D 4052 TAN, mg KOH/g 0,02 0,05 0,05 ASTM D 664

Hàm lượng cặn cacbon, % 0,04 0,03 0,05 ASTM D 189

Loại hydrocacbon, % C A 4,2 3,6 7,5 ASTM D 3238

% C N 26,8 29,5 27,1

% C P 69,0 66,9 65,4

2.1.2 Canxi hydroxyt

Canxi hydroxyt là hóa chất phẩm cấp kỹ thuật có hàm lượng như sau:

− Ca(OH)2: 96 % (phân tích tại APP)

− CaCO3: 2,5 % max (chỉ tiêu theo chào hàng)

− Al2O3: 0,5 % max (chỉ tiêu theo chào hàng)

− SiO2: 0,25 % max (chỉ tiêu theo chào hàng)

− Fe2O3: 0,25 max (chỉ tiêu theo chào hàng)

2.1.3 Axit 12- hydroxystearic

12HSA của hãng Shihad có thành phần và tính chất như sau:

Ch ỉ số xà phòng, mg KOH/g: 184 Ch ỉ số iốt, g I 2 /100 g: 3,0

Ch ỉ số axit, mg KOH/g: 179 Ch ỉ số hydroxyl, mg KOH/g: 153

Thành phần axit béo của axit 12HSA được lấy theo số liệu phân tích của viện MASMA (Ucraina) :

Các phụ gia sử dụng trong nghiên cứu có chỉ tiêu kỹ thuật như nêu trong Bảng 2-2

Bảng 2-2: Các tính chất của các phụ gia sử dụng trong nghiên cứu

Tên chỉ tiêu

Phụ gia chống oxi hóa Phụ gia

thụ động hóa bề mặt kim loại

Phụ gia cực áp LZ-ES ZDDP DPA

C - 170 - 130 min 190 Nhiệt độ sôi, o

Phụ gia chống oxi hoá gồm các loại sau đây: DPA (C4 – C9), Alkylphenol (C4), ZDDP do hãng BASF cung cấp Phụ gia cực áp tăng cường tính năng bôi trơn dùng trong nghiên cứu của hãng Lubrizol Phụ gia thụ động hoá bề mặt kim loại chống ăn mòn là 1,3,4-thiadiazol, 2,5-bis (tert-nonyldithio) của hãng Vanderbilt Các phụ gia

sử dụng dạng nguyên bản của các hãng cung cấp (bảng ) không phân tích thêm

2.1.5 Các hóa chất khác

Các hóa chất không liệt kê trong báo cáo là các hóa chất có chất lượng kỹ thuật

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 2.2.1 Phương pháp xác định tính chất hoá lý của nguyên liệu

Độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy cốc hở, nhiệt độ đông đặc được xác định theo các phương pháp GOST và ASTM tương ứng Chỉ số xà phòng, chỉ số axit, chỉ số iôt,

chỉ số hydroxyl và hàm lượng Ca(OH)2 xác định theo các phương pháp thông thường như các công trình trước đây đã liệt kê và trình bày rõ (Bảng 2-3)

Bảng 2-3: Các phương pháp phân tích nguyên liệu MBT sử dụng trong nghiên cứu

2 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở ASTM D 92 [7]

3 Nhiệt độ đông đặc ASTM D 97 [7]

9 Hàm lượng Ca(OH) 2 GOST 9262 - 77 [33]

2.2.2 Phương pháp đánh giá tính chất hóa lý và tính năng sử dụng của MBT

2 Nhiệt độ nhỏ giọt ASTM D 566 [7]

3 Độ ổn định keo (đánh giá qua % dầu tách ra) GOST 7142-74 [29]

4 Độ ổn định cơ học xác định trên máy Shell Roll ASTM D 1831 [7]

5 Độ ổn định cơ học xác định sau 100 000 lần giã ASTM D 217 [7]

6 Độ bền chống rửa trôi ASTM D 1264 [7]