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基础油的乳化性以及乳化液的稳定性影响因素

2022-05-26 10:16:50

深度:高中 通俗度:中等


被发动机油拖住了,都忘了更新基础油了;咱们继续!以下是正文:

看这个标题就够奇怪了,人家都在说抗乳化性,怎么到你这里,还要谈乳化性。

恩,大部分的润滑油都是很不喜欢水的,因为水过多会造成乳化、锈蚀、穴蚀、气蚀等等一系列的问题,因此对于常规精炼的矿物油来说,方向是提高抗乳化性能,自然产品寿命就会更长、价格就更高。

正像我们在基础油的分类一文中提到的那样,水和油是相恋相杀的伙伴,千万不可只杀不恋。很多的产品都离不开水,这部分主要的应用集中于工业油,如水-乙二醇型的抗燃液压油、水溶性切削液等,考虑到水的特殊性,因此在选择基础油方面,要特别注意匹配性,而这也是基础油的一大关键性能。

说说水吧,水是生命之源,是我们人类不能或缺的元素,同时,水也是一种化学物质,是典型的极性分子,这一点很关键。


首先看看精炼基础油,如二类、三类、PAO等都是非极性居多,精炼程度越深,其分子抗水性能越好,而一类油含有很多的极性组分,因此分水性能就差,相反乳化能力就高。原理是初中化学的相似相溶。这一点和润滑油基础油的溶解度有异曲同工之妙,实际上,基础油的极性差异是决定很多外在特性的关键原因,包括咱们上一章提到的油性。所以,这一类产品如果要与水混溶,效果不好,我们还需要外加乳化剂才能办到。

所以,很多工业油,尤其是高粘度的工业油,谈二类油、三类油的意义根本不大,除了粘度以外,这也是很典型的原因。

其次,分水性能取决于粘度,粘度小的话,分水性能一般都还是不错的,而乳化性能就差,所以,在很多的水性切削液的调和中,高度精炼的二、三类油体现不出高价值。我们早就说了,万事万物的哲学性普遍存在,在发动机油领域呼风唤雨的三类油来到金属加工领域,那就是个渣渣,也包括PAO。



我们还是系统的看看到底基础油的哪方面的因素决定乳化特性呢?

其实关键我们都说了,极性。

水性金属加工液产品由于粘度低,而石蜡基产品的乳化能力弱,芳香基虽然乳化能力好,可粘度受限,环保受限,因此按这个套路只剩下环烷基了,环烷基的基础油可以大量减少乳化剂的使用,同时低温性能也好,也不分层,这就奠定了环烷基基础油在水性加工液中的地位。

说到基础油,其实一直有一个很大的群体没有说,那就是市场上大量存在的非标油,啥是非标油,就是不满足国际或国内标准的基础油产品,有的水分多,有的粘度指数不够,有的颜色深,有的极性物质大等等。但谈到这个乳化性,往往这些非标油的乳化性能贼好,原因就是他们精炼程度不够高,反而带来更好的乳化性,所以这个特性也导致了这些非标油在水性金属加工领域才能有顽强的生命力,真是“老天饿不死虾家雀”,“天生我材必有用”的逻辑。所谓人人都有有才华的一面,但这些非标油具体参数差异很大,因此需要使用者充分利用它的长处,压制它的短处,这就考验技术人员的能力了,因为乳化性只是金属加工液基础油的一个功能,我们还需要很多其他的功能。如果你们问我怎么看,请参看基础油的四大金刚一文,这个对非标的基础油有很强的分辨能力,而且特简单。

两相乳化的问题,是可以通过添加乳化剂来解决的,而且现在乳化剂的品种也非常多,但如果基础油本身能有协助作用的,少加外加添加剂当然最好,这也是解决所有润滑油的基本原则,以上是官话,土话其实是添加剂真贵。

当然,实战中乳化剂是必须的,因为单独依靠基础油的乳化能力根本达不到我们的需求,所以还是要加入乳化剂,乳化剂是典型的表面活性剂,也是三大添加剂之一,其最主要的目的就是降低界面张力,让水和油的乳化体系更稳定,而破乳化剂其实就是相反的功能。

乳状液的稳定程度非常复杂,这里咱们也不细说了,因为这部分有人研究了一辈子,而且这已经牵扯到添加剂化学了,可要是不说的话,就前面这点内容,大专家们看的不过瘾,那咱们就简单的介绍下:

不想说专业术语,直接来粗俗的干货。

两种或者多种液体本来不溶,可是通过乳化剂的作用使其相溶,其关键因素在于乳化剂的调解作用,也可以说是中间人,中间人的好与坏很关键,决定了两者相溶以后的稳定度,当然这是添加剂的知识,我们不细说。只说这两者一旦不稳定就会造成很多的不溶现象,如上浮、下沉、絮凝、聚结、奥斯特瓦尔德成熟化、或者彻底分相。我们不管,只看关键,我们可以把两相相溶理解为分散相(量少)的一方变成小液滴均匀的分散在连续相(量多)的内,而表面活性剂这个乳化剂就是包围在液滴周围形成一个界面分散膜,同时能处理两相接触的界面能力的添加剂。

所以第一个影响稳定性的,就是两相之间的界面张力,这个力量越小,分散相就越无法逃跑,也无法聚集,而乳化剂就是可以显著降低表面张力的。但话说回来,要是基础油自身能有更低的表面张力,那不更好吗。

第二个影响因素是界面膜的紧密程度和紧固度,这也好理解,如果不紧固,分散相可以冲出包围圈,找到同伴;如果不紧密,有缝隙的话,也没用,还有漏洞可钻。所以很多时候需要加很多的乳化剂才有效果,就是这个道理,或者实战中选择多种乳化剂复配,原理就是大乳化剂阻挡大坑,小缝用小乳化剂填上,彻底堵住所有的外逃通路,彻底弄死分散相。

第三个,液滴大小,这个就更好理解,液滴越小,越没劲,也越没力气反抗,就越稳定,所以微乳的产品是趋势,它的稳定性高于乳化液。就因为它液滴小,小到多小,自己看透明度都懂了。

第四个,连续相的粘度和两相的密度差,有个公式:

当然,除了上述的一些影响因素以外,还有很多其他的影响因素。但在本章,我们就只能介绍到此了。


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