润滑油添加剂—抗泡剂

卞 森，费逸伟，姚 婷（空军勤务学院 航空油料物资系，江苏 徐州 221000）



润滑油添加剂
—抗泡剂

卞 森，费逸伟，姚 婷
（空军勤务学院 航空油料物资系，江苏 徐州 221000）

摘要：润滑油中产生泡沫会给使用带来一系列影响，不仅会发生气阻和断流现象，而且还会出现疲劳磨损和润滑油油品消耗增大等问题，因此，要求润滑油具有良好的抗泡性能。简要分析了泡沫形成的原因及危害，阐述了三种抗泡方法及其作用机理，列举了抗泡剂的常用类型，得出复合抗泡剂具有良好发展前景的结论。

关键词：泡沫；抗泡剂；抗泡方法；类型

机械润滑系统大多以循环方式进行润滑，润滑油在润滑系统油泵作用下不断地流动和循环。随着社会机械化水平的不断提高，对应用于机械运转中的润滑油品需求也逐渐增强。其中，润滑油在液压系统作用中，由于受到震荡、搅动作用及空气的混入会产生气泡，在油品表面形成一层泡沫的现象，由此对机械设备的润滑系统带来很大的影响，不仅会发生气阻和断流现象，造成设备运行的过度磨损，而且对润滑油品的损耗也大大增加［1，2］。

这些泡沫若不能及时消除，甚至出现油泵抽空等故障。因此，要求润滑油具有良好的抗泡性，在出现泡沫后应能及时消除，以保证润滑油在润滑系统中正常工作。针对上述问题，一是可以通过改进润滑油品的自身性能，开发新油品；二是通过在油品中加入抗泡剂添加剂，从而达到消除产生的泡沫和抑制气泡生成的目的；后者也是当前解决产生泡沫这一现象的主要方法。

1　泡沫的影响及危害

1.1泡沫的形成

泡沫是指以空气为分散相，润滑油品为分散介质的分散体系，由于在油品中产生的气泡上升至油液面，而形成的一定厚度油膜所包围的气泡聚集体。然而，在现实生活里，纯净水中难以形成泡沫，即便形成也会立即破裂消散。故在油品中能够有稳定的气泡存在，主要原因在于油品中表面活性剂的存在［3-6］。

图1　泡沫的形成示意图Fig.1 Formation diagrams of foams

如图1（左）所示，不含表面活性物质时，类似纯净水中，出现的气泡上升至表面然后破裂，空气与液体间的表面张力太大气泡而不能稳定存在。当含有表面活性物质时（图1，右），由于表面活性剂分子本身含有两性基团--极性基团与油性基团，气泡在油品中就犹如极性物质般的存在，表面活性分子的极性基团朝向空气，而油性基团则吸附油分子在气泡表面周围形成一层稳定的油膜，使得气泡和油品之间的表面张力降低，气泡稳定存在于油品中。当气泡升至油品表面时，因空气和油品液面间也存在着表面活性分子，同样形成了一层稳定的表面活性油膜。

1.2泡沫的危害

泡沫的出现对机械设备中润滑油品的性能也造成了极大的危害，在油品的润滑性能、冷却性能、清净分散性能、防腐性能及密封性能等方面都有所体现：

（1）润滑性能降低：含气泡的油品在机械运动部位的润滑膜变烯，使润滑性能降低，机件得不到正常的润滑而发生过度磨损甚至烧结。

（2）冷却性能变差：润滑油液的表面由于集中了大量气泡，其流动性变差，使得机械部位产生的热散发不出，起不到冷却的效果。

（3）清净分散效果不好：润滑油品中产生泡沫后，与空气的接触面积变大，处在高温环境，加剧油品的氧化变质，生成更多的油泥淤积在油箱底部。

（4）出现气阻、断流现象：由于润滑油品中吸入空气，会产生汽阻现象，阻塞管路，影响供油量，使液压系统不能正常工作。

（5）腐蚀机械部件：由于润滑油品中产生的泡沫，在高温时气泡释放，会使设备各部位发生气蚀。

2　抗泡剂的作用机理

抗泡方法有很多，总结归纳可分为物理抗泡法、机械抗泡法和化学抗泡法三种，其作用机理也不相同，简要介绍如下［7-9］：

2.1物理抗泡法

即用升温和降温或者通过X射线、紫外线照射等。温度升高时润滑油品的粘度降低，油膜变薄，而导致气泡破裂；温度降低时油膜的表面弹性降低，强度下降，泡膜变得不稳定，导致气泡破裂。

2.2机械抗泡法

即用急剧的压力变化、离心分离溶液和泡沫、超声波以及过滤等方法，消除泡沫。

2.3化学抗泡法

即在润滑油品中添加抗泡剂，方法简单，效果明显，因而被广泛采用。抗泡剂的作用机理相对复杂，说法众多，当前主流的观点认为通过降低油膜的局部表面张力达到消泡的作用。

抗泡剂在润滑油中的溶解度小，以高度分散的胶体粒子状存在于油中起作用。由于其表面张力低于润滑油的表面张力，这样当抗泡剂不溶于油中而以胶体粒子分散于油中时，气泡表面膜的一部分被抗泡剂占据，其余部分仍为润滑油膜，由于气泡膜两部分的表面张力不同，使得表面膜因受力不均而破裂，起到消泡的作用；反之，若抗泡剂油溶性大时，其溶于油中将使润滑油体系的整体表面张力下降，从而使得产生的泡沫因表面张力的下降而更为稳定，难以消除。这种观点同时也解释了抗泡剂低油溶性的原因。

此外，还有抗泡剂的渗透作用，即抗泡剂的使用增强了气泡膜对空气的渗透性，加速泡沫的合并，由小气泡合并为大气泡，降低了泡膜壁的强度和弹性，从而达到破泡作用的目的。

3　常用抗泡剂类型

抗泡剂类型主要分为三类，即硅型抗泡剂、非硅型抗泡剂和复合抗炮剂［10］。

3.1硅型抗泡剂

硅型抗泡剂的主要物质是聚二甲基硅氧烷（T901），俗称二甲基硅油，是一种无臭、无味的非极性有机液体，其化学结构如下：

T901

二甲基硅油具有用量少（0.0001%～0.001%），抗泡性好的特点。其表面张力比润滑油低，溶解度小，成粒子束状存在于油中，吸附于气泡膜上，使泡膜的局部表面张力显著降低，泡膜因受力不均匀而破裂，从而缩短泡沫的存在时间。此外，其化学性质不活泼，不与油品发生反应，挥发性小，闪点高、凝点低并具有良好的抗氧化与抗高温性能等等［11］。但T901抗泡剂对调和技术要求严格，加入的方法不同，其抗泡效果和消泡持续性存在很大差异；其次在酸性介质中不够稳定。

3.2非硅型抗泡剂

非硅型抗泡剂的主要物质是聚丙烯酸酯（T911 和 T912），是一种无毒、无色或微黄色的透明粘稠液体，其化学结构式是：

T911

T912

聚丙烯酸酯具有用量少（0.005%～0.1%），油中空气释放性好的特点，对各种调和技术不敏感、在酸性介质中是高效的、对空气释放值的影响比硅油小和长期贮存后抗泡性不下降、稳定性好等优点。3.3复合抗泡剂

复合抗泡剂就是根据硅型和非硅型两类抗泡剂在抗泡性、对油品放气性、调和技术要求、适用介质条件等方面的不同，将两类抗泡剂按适当的比例和工艺加以复合，平衡它们的优缺点研制而成［12-14］。当前已研制出1号复合抗泡剂（T921）、2号复合抗泡剂（T922）和3号（T923）复合抗泡剂三种。

综上所述，硅型、非硅型及复合型抗泡剂的性能比较列于表1。

表1　硅型、非硅型及复合型抗泡剂的性能比较Table 1　Property comparison of silicon，non-silicon and compounds

4　结 论

润滑油，特别是航空润滑油需承受高转速，并且不可避免地与空气接触，使用过程中就有可能将空气混入油中产生气泡。这些泡沫若不能及时消除，甚至出现油泵抽空等故障［15］。目前，抗泡剂是解决润滑油产生气泡的最好方法，也是保证润滑油性能发挥的最佳方式，但现使用的硅型抗泡剂和非硅型抗泡剂自身都存在着不足，对于油品的消泡性有一定的影响，所以应加大对复合抗泡剂的研发，对润滑油中抗泡剂的加入给予足够重视。

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Antifoam Additives of Lubricants

BIAN Sen，FEI Yi-wei，YAO Ting
（Department of Aviation POL and Materials，Air Force Logistics College，Jiangsu Xuzhou 221000，China）

Abstract：Foam in lubricants can bring out a series of influences，which not only can cause the phenomenon of air resistance and current blanking，but also can cause the fatigue wear and the increase of lube consumption.Therefore，lubricants must have a good antifoam property.In the paper，the formation and hazard of stable foams were briefly analyzed.Three kinds of antifoam methods and mechanisms were introduced.Common types of antifoams were listed，and it's pointed out that compound antifoam additives will have good development prospect.

Key words：Foam；Antifoam；Antifoam method；Type

中图分类号：TE 626.34

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）01-0115-03

收稿日期：2015-10-09

作者简介：卞森（1991-），男，江苏盐城人，硕士，研究方向：军用功能新材料。E-mail：HYLYGCSYS@163.com。