·成果简报·环保型铁路轮轨润滑脂的开发研制刘晓峰1,李英姿1,邹策2,吴宝杰3,刘亚春3,童宗文1(1.中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081;2.北京市地铁运营公司线路公司,北京1000823.中国石油化工股份有限公司润滑油天津分公司,天津300480)摘要:环保型铁路轮轨润滑脂以植物油和一定比例的合成油为基础油,采用天然高级脂肪酸锂皂为稠化剂,加入有一定协同效应的氧化抑制剂、防锈剂、摩擦改进剂等添加剂和固体润滑剂,按照试验确定的配方、工艺制成。对该脂分别进行了室内理化性能评定、北京地铁现场试验和可生物降解性静置模拟试验等。结果表明:该脂具有良好的可生物降解性、防腐蚀性、抗水性、高温稳定性和低温泵送性;抗磨性能与地铁原用脂相当,与北京地铁钢轨涂油器有良好的匹配性。制订了该脂的技术条件。该脂可适用于环境温度-30～120℃条件下,我国城市轨道交通以及有环保要求铁路干线(特别是中东部)的轮轨润滑。关键词:环保型;轮轨润滑脂;室内配方;成脂工艺;技术条件:U2131422文献标识码:B为了保护环境,适应铁路可持续发展的需要,开发研制环保型铁路轮轨润滑脂(以下简称“环保脂”)。本文主要从室内配方与工艺、北京地铁现场试验和可生物降解性静置模拟试验、技术条件的确定等方面,概述环保脂的开发研制状况。生,但抗氧化性能、低温性能较差;酯类油、PAO类油等合成油生物降解性也很好,且有好的低温性能和氧化安定性,然而价格高。综合考虑上述因素,选用植物油和合成油复合调配成基础油。通过调研走访相关研究院所,较全面地了解了国内外植物油、合成油的情况,进行了植物油评选及其与合成油的复合评定,经过氧化安定性、黏温性和低温流动性等项主要指标筛选、评定,最终优化确定了植物油、合成油及其调配比例的复合基础油,以此作为环保脂的基础油。对参与粼选的植物油、合成油等基础油的主要理化性能分析结果见表1。112稠化剂从环保角度考虑,研制组首先用改性膨润土作为稠化剂进行了试验与评选。膨润土润滑脂属于非皂基润滑脂,是用改性膨润土稠化基础油制备的高温脂。膨润土是1种以蒙脱石为主要成分的黏土矿物,具有无污染的特点,它不仅具有良好的耐热性(滴点>260℃),还有良好的机械安定性和胶体安定性。但选用进口膨润土稠化半合成型基础油时发现,该膨润土与基础油的配伍性不是很好,稠化能力差,成脂均匀度不好。之后又根据近几年国内外1室内研究111基础油评选一般润滑脂组成中80%以上都是基础油,因此选择1种可生物降解性能好的基础油是环保脂研制的关键之一。植物油、合成油、矿物油3类基础油相比较,其可生物降解性能差异明显。矿物油可生物降解性差,其中环烷烃很难降解,烷烃只有50%左右可以降解。合成油类中的酯类油可生物降解性较高(一般为80%以上);聚α2烯烃(PAO),随着黏度的增大,其可生物降解率变小,40℃时运动黏度低于20mm2·s-1的PAO2～PAO4一般可生物降解性在60%以上。植物油可生物降解能力一般更高,可达90%以上[1]。植物油可生物降解性好,无毒性,又具有良好的润滑性和广泛的,价格较低,且资源还可再收稿日期:2009204216;修订日期:2009205207基金项目:中国铁道科学研究院基金资助项目(0451JH1405)作者简介:刘晓峰(1965—),男,山东济南人,副研究员。第4期环保型铁路轮轨润滑脂的开发研制141开展可生物降解润滑脂的资料介绍[224],以及20世纪90年代研制铁路轮轨润滑脂的经验,在综合分析对比后,确定了122羟基硬脂酸锂皂作为环保脂的稠化剂,因为锂皂与各类基础油(植物油、合成油、矿物油等)配伍性好,稠化由上述基础油制得的锂基润滑脂具有良好的抗水性、机械安定性、氧化安定性、使用温度较宽、寿命长等特点。间歇式为主。在实验室对环保脂成脂工艺关键步骤进行考察后,从逐项工艺流程中找出影响因素,确定了其最优工艺条件和过程,环保脂生产工艺流程如图1所示。其工艺要点说明如下。(1)皂化用油:用量约为基础油总量的1/3。(2)皂化反应:122羟基硬脂酸在基础油中加热溶解后,直接缓慢加入氢氧化锂水溶液进行皂化反应,并在100～105℃温度下继续皂化110～115h,过程中应注意搅拌,补充少量水以使皂化反应完全。(3)加剂升温:皂化结束,待体系温度升至130℃以上后,加入抗氧化剂及升温油(...