文章编号：1008-2956（2002）01-0021-04
陈学军，谭胜，闫鹏程，付洪瑞
（军械工程学院军械技术研究所，河北石家庄
050000）
摘要：介绍了复合锂钙皂的组成、制备工艺；与复合锂皂、复合钙皂相对比，研究了其性能；利用电子显微镜，探讨了其结构。试验结果表明，复合锂钙皂具有良好的成脂能力、氧化性、抗水性和润滑性，是一种有广阔应用前景的润滑脂稠化剂。关键词：润滑脂；稠化剂；复合锂钙皂中图分类号：TG174.44 文献标识码：A
润滑脂是由基础油、稠化剂、添加剂共同组成的一种胶体分散系［1］
。由于其油膜附着力好，使用
寿命长等原因，现已成为航空、电器、各种机械及军事装备必不可少的润滑、密封和防护材料。
在润滑脂的各组分中，稠化剂对其性能起着关键性的作用。随着机械设备润滑要求的提高，稠化剂已由最初的长链烷烃、高分子有机酸发展到了现代的钙皂、锂皂和复合皂。目前，对于复合锂皂、钙皂
的研究，已有大量研究报道和产品出现［2~6］。而关于复合锂钙皂，经文献检索尚未见过报道［7］
。基于
钙皂优异的抗水性和锂皂优异的润滑性，笔者合成了一种复合锂钙皂。该皂的配方及制备工艺已申请了国家发明专利，而且应用该成果研制的多功能通用润滑脂，技术指标达到了美军标MIL -G -10924F 的规格，现已在全军推广应用。
1
复合锂钙皂的制备
1.1
复合锂钙皂的配方（见表1）
表1
复合锂钙皂的配方
名称规格含量（%，m /m ）
产地12-羟基硬脂酸
工业级64.5通辽化工厂癸二酸工业级10.2天津中河化工厂氢氧化锂工业级 5.6新疆锂盐厂氢氧化钙工业级 2.7西齐化工厂
蒸馏水
工业级
余量
自制
1.2制备工艺
以聚!烯烃（PAO ）做基础油为例，制备复合锂钙皂主要有以下几个步骤：
（1）将部分PAO 加入釜内，投入所有12-羟基硬脂酸、癸二酸和氢氧化钙水溶液，加热至70~80C ，皂化反应1.5~21。
（2）在反应釜中加入氢氧化锂水溶液，升温至90~100C ，皂化反应1~1.51。（3）将反应物升温至160C 以上，脱水。（4）冷却，研磨，轧油成脂。
收稿日期：2001-11-01；修回日期：2001-12-28作者简介：陈学军（1964—），男，硕士，工程师.
第14卷第1期2002年3月军械工程学院学报Journal of Ordnance En g ineerin g Colle g e VOI.14NO.1Mar.，2002
!复合锂钙皂的性能
!"#成脂性能
表2列出了用复合锂钙皂稠化各种基础油制成的润滑脂的性能。可看出，复合锂钙皂对矿物油和合成油均有良好的成脂性能，显示了良好的稠化能力、胶体性、高温稳定性和抗水性。这些脂的滴点都在250C以上，分油量均在l0%以下。因此，该稠化剂可作为具有一定要求润滑脂的稠化剂。
表2复合锂钙皂的成脂性能
项目
基础油
聚醚油三羟甲基丙烷脂20#航空润滑油25#冷冻机油22#齿轮油
微锥入度/0.lmm 工作前
工作后
5l
58
48
54
62
67
57
64
60
66
滴点/C>250>250>250>250>250压力分油/% 4.6l 3.207.527.27 6.50
!"!氧化性
以PAO为基础油，分别制备了复合锂钙基脂、复合锂基脂和复合钙基脂（以下同），对三种脂进行了高温烘烤试验和氧弹试验，试验条件如下：
（l）高温烘烤试验：l50C，3001，每501测定微锥入度l次。
（2）氧弹试验：按SH/T0325方法进行，l00C，746kPa，5001。
图l是高温烘烤试验后脂的微锥入度变化。从图l可知，复合锂钙基脂在整个3001的烘烤过程中，微锥入度变化最小，复合锂基脂次之，复合钙基脂则因在长时间烘烤中出现析油、变硬，因而无法测定出数
据。说明复合锂钙基脂在长期的高温条件下，脂的结构稳定，不易被破坏。但此项试验尚不能直接反映出润滑脂的氧化性。
图2是氧弹试验结果。从图2可看出，复合钙基脂的氧化性较差，复合锂钙基脂和复合锂基脂的相当。皂基脂在高温氧弹中的压力降呈上升趋势，主要是因为皂中的金属元素对基础油具有氧化催化作用。但从高温烘烤试验的结果来看，稠化剂本身的氧化并不是主要的，在复合皂基润滑脂的应用中，应加有适当的抗氧化剂来提高其氧化性。
22军械工程学院学报2002
!"#抗水性能
为模拟润滑脂的抗水性能，对各个试验样
品进行水淋试验（按SH /T0109进行）和水乳化试验。水淋试验结果见表3。
表3
水淋试验结果
项目
润滑脂
混合钙基脂
混合锂基脂混合锂钙基脂
水淋试验
-0.05
8.15
0.99
水乳化试验是在100g 各润滑脂中，依次加入10mI ，20mI ，30mI ，40mI ，50mI 水，经充分研磨后，测定加水前后微锥入度的变化。结果见图3。
从表3和图3可以看出，三种脂的抗水性能与皂基脂的规律完全相同。锂基脂的较差，钙基脂的最好，锂钙基脂与钙基脂接近。这主要是由于各皂的水解性不同而引起的。但很明显，由于钙皂引入，复合锂钙皂的抗水性能较复合锂皂已有显著增强。!"$
润滑性能
采用四球机试验研究了复合锂基脂、复合钙基脂和复合锂钙基脂的润滑性能。试验按
表4几种皂基脂的润滑性能
项目
润滑脂
复合钙基脂
四球机复合锂基脂复合锂钙基脂
PB /N 931343441PD /N 308719601960磨迹直径/mm 0.580.600.59ZMZ 值/N
205.8
205.8
274.4
GB3142进行，试验条件为1500r /min ，时间10S 。结果见表4。
由表4可知，复合锂钙基脂的润滑性能介于复合锂基脂和复合钙基脂之间。这主要是由于皂基团是强极性基团，能够吸附于金属表面，从而赋予脂的润滑功能。相比较，锂皂在金属表面形成的吸附膜强度较高，不易被破坏，体现出润滑性能较好，锂钙皂次之，钙皂较差。而在高温高压状态下，稠化剂被分解，皂基团又可与金属表面形成一层氧化反应膜，这层膜具有极压作用。试验结果表明，复合锂皂和
复合锂钙皂本身都具有良好的润滑性能和极压性能。
（a ）混合锂钙皂
（b ）复合锂钙皂
图4
电子显微镜照片（>15000倍）
3
2第1期陈学军等：复合锂钙皂稠化剂的研究
42军械工程学院学报2002
3复合锂钙皂的结构探讨
图4是混合锂钙皂与复合锂钙皂的电子显微镜图
像。可以看出，两种脂的皂结构均呈条带形，但也存
在明显区别。复合锂钙皂的晶体颗粒较小，结构紧
密，而混合锂钙皂的晶体颗粒差别较大，结构疏松。
可以推断，复合锂钙皂是以复合锂皂晶体为骨干，钙
皂补缺空位的混晶结构。钙皂分子深入到复合锂皂的
纤维内部，并部分取代了锂离子。皂晶体的棱、台、
角等极性集团的外露部分均被钙皂占据，阻止了水分
子进一步侵入。所以复合锂钙皂既具有复合锂皂良好
的耐高温性和机械性，又具有钙皂良好的抗水性和胶体性。根据分析结果，可推论复合锂钙皂的晶体结构（见图5）。
4结论
（1）复合锂钙皂具有良好的成脂性，由于钙皂和锂皂的同时引入，使得其既具有锂皂优异的润滑性和氧化性，又具有了钙皂优异的抗水性，是一种很有前途的润滑脂稠化剂。
（2）仪器分析表明，复合锂钙皂不是锂皂和钙皂的简单混合，而是通过复合剂皂晶体和稠化剂皂晶体之间的相互作用，形成了新的皂纤维结构，结构模型如图5。
参考文献：
［1］BOner C J.现代润滑脂［M］.刘明森译.北京：石油工业出版社，1985.
［2］陈德友.军用汽车与火炮通用润滑脂的发展［A］.见：第九届全国润滑脂协会年会论文集［C］，1994.77-79.［3］曹杰.己二酸复合锂基脂的研究［J］.合成润滑材料，1996，（3）：5-7.
［4］曹杰.己二酸二元金属皂基脂的研究［J］.合成润滑材料，1998，（4）：8-9.
［5］罗锐斌.复合锂基润滑脂成脂影响因素的探讨［J］.润滑工程，1999，（3）：25-27.
［6］Wri g ht JOhn C.Manufacture Of Lithium COm p Iex Grease［P］.US：3673098，1989.
［7］军械技术研究所.多功能通用润滑脂研制报告［R］.1999.
（责任编辑：牛燕平）
Stud y of Lithium-Caicium Com p lex Thickener
CHEN Xue-un，TAN Shen g，YAN Pen g-chen g，FU HOn g-rui
（Ordnance TechnOIO gy Institute，Ordnance En g ineerin g COIIe g e，Shi iazhuan g050000，China）
Abstract：The p a p er describes the cOm p OsitiOn and p re p aratiOn technOIO gy Of Iithium-caIcium cOm p Iex sOa p，studies its p rO p ert y cOm p ared with Iithium cOm p Iex sOa p and caIcium cOm p Iex sOa p，and anaI y zes its structure b y means Of eIectrOn micrO-scO p e.ResuIts shOw that Iithium-caIcium cOm p Iex sOa p is a p rOmisin g thickener because Of its g OOd g uaIities，such as g rease abiIi-t y，Oxide stabiIit y，water stabiIit y，Iubricatin g ca p abiIit y，etc.
Ke y words：Iubricatin g g rease；thickener；Iithium-caIcium cOm p Iex sOa p
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