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

Trang 1

CONG TY CP PHAT TRIEN PHU GIA VA SAN PHAM DAU MO

(APP)

BAO CAO BE TAI NCKH CAP BO

NGHIÊN CỨU SẲN XUẤT MỠ BÔI TRƠN CHỊU NƯỚC TRÊN CƠ SỞ 12-HYDROXYSTEARAT CANXI

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

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

CHỦ NHIỆM ĐẺ TÀI: TS PHAM THI THUY HA

CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐẺ TÀI: CONG TY CP PHAT TRIEN PHU GIA

vA SAN PHAM DAU MO

HANOI-2011

Trang 2

CONG TY CP PHAT TRIEN PHU GIA VA SAN PHAM DAU MO

(APP)

BAO CAO BE TAI NCKH CAP BO

NGHIÊN CỨU SẲN XUẤT MỠ BÔI TRƠN CHỊU NƯỚC TRÊN CƠ SỞ 12-HYDROXYSTEARAT CANXI

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

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

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

CHỦ NHIỆM ĐẺ TÀI TS PHAM THI THUY HA

CÁN BỘ THAM GIA: 1 KS Nguyễn Toàn Thắng 3 KS Dương Thị Đào

2 KS Bùi Hồng Lam 4 KS Trương Ngọc Đức

Hà nội, ngày 22 tháng 11 năm 2011

TONG GIAM BOC PHÊ DUYỆT

Trang 3

MO DAU

Nhu cầu về mỡ bôi tron 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 sacoi

ô, bôi trơn một số cơ cấu cần bôi trơn đa dụng làm việc ở nhiệt độ dưới

110°C và đặc biệt thích hợp cho các ỗ bí 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 liú ở khoảng nhiệt độ đưới 110 °C, với giá thành rẻ hơn mỡ lid 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 mỗi trường của chứng vượt trội so với các loại mỡ khác

Tại V'

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

ệt Nam, mỡ bôi trơn chịu nước trên cơ sở 12~ Hydroxystearat Canxi thường chịu nước cao đang có nhu cầu lớn trong các ngành khai khống, cơng nghiệp xỉ

măng Tại các ngành này, yêu cầu về khả năng an tồn mơi 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

là với nguyên lí 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, ỗ 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

Trang 4

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

CAC TU VIET TAT

TOM TAT BAO CAO

DANH MUC BANG BIEU DANH MỤC HÌNH VẼ 1 LL 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.3.1 1.1.3.2 12, 13 Qiks 2.1.1 2.1.2 le 2.1.4 3.18: 22: 28.1:

CHUONGI: TONG QUAN TAI LIEU,

GIGI THIEU VE M6 BOITRON

Khái niệm chung về mỡ bôi trơn “Tính chất của MBT Các tiêu chuẩn phân loại mỡ bôi trơn Phân loại theo Tiêu chuẩn ISO 6743-9 6 6 6 6 8 8 28 " Phân loại theo Tiêu chuẩn Đức DIN 51502

MG BOITRON GOC 12-HYDROXY STEARATE CANXI

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GÓC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI TREN THE GIGI

Một số kết quả nghiên cứu

Các đơn pha chế mỡ bồi trơn trên cơ sở xà phòng 12 ~ hydroxystearat canxi 14

Mật số sản phẩm MBT gốc 12 -hydroxystearate canxi trên thị trường 18 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GÓC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI

TẠI VIỆT NAM 20

KET LUAN TREN CƠ 86 PHAN TICH TONG QUAN TAI LIEU

CHUONGIL THY'C NGHIEM

Trang 5

3.1.1 S125 đối 821; 33.3 3:23: 3.2.4 3.3.1 3.3.1.1 Khảo sát lựa chọn tỷ xà phòng hóa 3.3.1.2, Khảo sát lựa chọn chế độ nạp Ca(OH); vào hỗn hợp phản ứng 3.3.2: 33:3: 3.3.4 3.3.5, 34 a5: Thiết bị Thành phần các mẫu mỡ thí nghiệm

Quá trình nấu mỡ thí nghiệm

Phương pháp đánh giá tính chất hóa lý và tính năng sử dụng của MBT trong phòng thí nghiệm

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

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu tổng hợp chất làm đặc 12~ hydroxystearat canxi 27 Phương pháp nghiên cứu xác lập đơn pha cÍ Phương pháp nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ

CHƯƠNGTI: KÉT QUA VA THẢO LUẬN

NGHIEN CUU TONG HOP CHẤT LAM ĐẶC 12- HYDROXY STEARAT CANXI Téng hop chit làm đặc riêng biệt trước khi tạo mỡ trong dầu khoáng "Tổng hợp chat lam dic in-situ trong dau khoáng

NGHIÊN CỨU XÁC LẬP ĐƠN PHA CHẾ

Nghiên cứu lựa chọn đầu gốc làm môi trường phân tán cho MBT Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ chất làm đặc phù hợp Nghiên cứu lựa chọn phụ gia Xác lập đơn pha chế 33

NGHIÊN CỨU XAC LAP CAC GIAI DOAN CONG NGHE SAN XUA’ TRONG PHONG THI NGHIEM Khảo sát lựa chọn phương pháp trung hòa và xà phòng hóa I2HSA xịt 12HSA trong giai đoạn phản ứng trung hòa và Ad Khảo sát lựa chọn phương pháp phân tán xà phòng trong đầu gốc ở giai đoạn xử lý nhiệ Khảo sát lựa chọn ch:

Khảo sát lựa chọn phương pháp đồng thể hóa

Quy trình công nghệ tổng hợp MBT trong phòng thí nghiệm

SẲN XUẤT THỬ NGHIÊM

QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT

Trang 6

3.6 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT MỠ BỒI TRƠN APP CA WR 3⁄7 THỦ NGHIÊM HIÊN TRƯỜNG

3.7.1 Thử nghiệm tại APP

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

3.8 XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CƠ SỞ

Trang 7

ASTM AP DPA 12HSA 12HSACa 1#-:E8 MBT PHSH TAN TBN TCVN

CAC TU VIET TAT

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

Trang 8

TOM TAT BAO CAO

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn chịu nước trên cơ sở 12-

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 thực tế trên đây chuyển 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 đầu mỡ nỗi tiếng, Tuy nhiên công ngh

ít được công bố tại Việt Nam chưa có công bố về việc nghiên cứu loại mỡ nay sản xuất là bí mật nên

Bằng các phương pháp nghiên cứu có độ tín cậy cao các phương pháp phân tích là

các tiêu chuẩn ASTM hoặc GOST thường được sử dụng trong nghiên cứu dầu mỡ

Đôi trơn, v hóa chất là các nguyên liệu sẵn có trong nước hoặc do APP

nhập khẩu, đề tài đã tiến hành nghiên cứu chọn công nghệ tổng hợp chất làm các dầu gốc, tỷ lệ chất làm đặc và các loại phụ gia để xác lập đơn pha chế và nghiên cứu điều kiệt đặc, nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu bao 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 kgímẻ và 1500 kg/mẻ, hiệu chỉnh lạ

xác lập quy trình công nghệ sản xuất thực thí trên đây chuyền công nghệ sản xuất các điều công nghệ và từ đó

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 8 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 cầu 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 dối để phục vụ nhu cầu sản xuất kinh doanh của APP "Tiêu chuẩn cơ sở của MBT trong để 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 N°75: 14 12.201 1⁄A PP”

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

Trang 9

DANH MUC BANG BIEU Bảng I-I~ Quy định các ký hiệu trong phân loại mỡ bôi trơn theo Tiêu chuẩn ISO 6143-9 9 Bảng 1-2: Số độ đặc NLGI (cấp NLGI) 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 bồi trơn gốc canxi và mỡ bồi trơn đa dụng gốc wll 13

1t với môi trường phân tán là dầu gốc khoáng

Bang 1-6; Tinh chat MBT 12HSA canxi trên cơ sở các dầu gốc khác nhau

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

theo US Patent 2822331 215

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

Patent 2822331 215

Bảng 1-9: Thanh phin MBT canxi thí nghiệm theo patent WØ/2011/915211 16 Bảng 1-10: Tính chất MBT theo kết quả nghiên cứu của Patent WØ/2011/015211 17 Bảng 1-11: Một số sản phẩm MBT gốc 12HSA canxi trên thị trường thế giới Bang 1-12: Thành phần và tính chất MBT phức canxi TN - 150

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

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

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

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

Bang 3-1; Tính chất của các mẫu xà phòng 12HSA Canxi tổng hợp theo phương

pháp A

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

Bảng 3-3: Tính chất của MBT trên cơ sở xà phòng tổng hợp in-situ trong dau

khoáng (phương pháp B) -32

Trang 10

36,

Bảng 3-5: Thanh phan các mẫu MBT khảo sát với tỷ lệ I2HSA khác nhau

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 li Bảng 3-7: Kết quả khảo sát nghiên cứu lựa chọn hàm lượng kiềm dư phù hợp để tổng hợp MBT 12-HSACa Bảng 3-8: Đơn MBT 12HSACa đã xác lập Bảng 3-9: Tính chất của các mẫu MBT tổng hợp trong phòng thí nghiệm theo đơn đã xác lập AO Al

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

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

xuất MBT 12HSACa

Bang 3-12: Tính chất của MBT với chế độ nhiệt phân tần xà phòng khác nhau

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

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

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

WR tai Céng 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 bồi 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

Trang 11

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Ví dụ về cấu trúc khung mạng của MBT gốc canxi Hình 1-2: Sơ đồ nhiệt độ trong công nghệ sản xuất MBET TN - 150 : Máy đo độ bền chống rửa trôi Koler K 19200

: Dụng cụ thử nghiệm đánh giá khả năng chịu nước của MBT theo DIN 51 S07 phục vụ phân loại MBT theo DIN 51502

Hình 2-3: Nồi nấu mỡ thí nghiệm dung tich 5 L tai APP

Hình 2-4: Máy nghiền cán ba trục lăn tại APP

Trang 12

CHƯƠNG I: TÔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 GIỚI THIỆU VẺ MỠ BÔI TRƠN 1.1.1 Khái niệm chung về mỡ bôi trơn

MBT là một hệ keo đa phân tán gồm hai thành phan chính: chat lien dic hay con gọi là pha phân tán (chiếm từ 15 đến 25 % trong mỡ thường là xà phòng kim loại

như liti, canxi, phúc liú polyure và một số loại bentonite) phân tán trong mồi trường 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 mang do chất làm đặc tạo

nên [4] MTPT được giữ trong khung mạng cấu trúc đó nhờ các lực liên kết hoá lý

(Hinh 1-1) [16]

u

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 đầu gốc được lưu giữ nhờ các lực liên kết hóa lý

Môi trường phân tán (dẫu khong, dâu tông hợp hoặc đầu thực vất và các phụ gia hóa tan trong môi trường phân tan

'Sọi x4 phông canxi đông, vai trò chất lâm đặc

Hình 1-1:

í dụ về cấu trúc khung mạng của MBT gốc canxi

Các phụ gia thường dùng trong MBT là phụ gia chống oxi hóa (alkyl điphenylamin, hén hop alkyl phenol va 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, thíadiazol ); 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 [1,3, 9]

Hệ keo đa phân tán là MBT được đặc trưng bởi các tính chất lưu biến như: độ đặc

Trang 13

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 én

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 liú, nhiệt độ nhỏ giọt khoảng 175 — 208 °C

Độ bển 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 nhất là xác định độ bền cơ học qua sự biến đổi độ xuyên kim

của mỡ đưới tác động cơ học (giã 100 000 lần hoặc dưới tác dụng của máy Shell Roil), 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 bơi trơn

Ngồi 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

m_ chống rửa trôi,

khả năng bôi trơn BD

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 autoclay & 100 °C trong 100 h (ASTM D 942) hoặc qua sự chênh lệch

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

én chống oxi hóa của MBT chủ yếu quyết định bởi thành phần dầu gốc

Độ bền chống rửa trôi đặc trưng cho khả năng của mỡ không bị tan trong

Trang 14

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

mắt mát trong điều kiện thử nghiệm ở 80 °C trong 1h

—_ Khả năng chống ăn mòn của MBT được đánh giá qua sự ảnh hưởng đến tắm

ở 100°C trong 24 h theo phương

đồng của MBT trong điều kiện thử ngì

phap ASTM D 4048

— Khé ning béi tron ea MBT die trung cho khé ning ehju tai trọng, khả năng

phòng chống cho chí tiết được bôi trơn khỏi bị mài mồn sau quá trình sử

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

D2596 qua giá trị tải trọng hàn đính và đường kính vết mồn 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 én định keo Đa số các phụ gia ảnh

cấu trúc mỡ theo chiều hướng xấu; làm tăng độ tách đầu (có nghĩa là

hưởng

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 rơn

"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 190 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 chudn ISO

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

quan”

X: Thuộc họ “Mỡ bôi trơn ”

Trang 15

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

Ký hiệu 4: Khả năng chụt tải

Các ký hiệu từ 1 đến 4 được quy dinh trong cdc Bang 1-1 va Bang 1-2

Bang I-I— Quy định các ký hiệu trong phân loại mỡ bồi trơn theo Tiêu chuẩn TSO 6743-9

Ky hiệu 2: Nhiệt độ | Ký hiện 4: Tính bôi trơn và bảo vệ chống vận hành giới hạn trên | án mòn trong điều kiện nhiễm nước

3 1= khô; Mí = tĩnh, H= rửa nước H M H ® 1= khơng bảo vệ, M = bảo vệ li có nước; H = bảo vệ H H T1 khí có nước muối ý hiệu 4: Khả năng chịu tải Khả năng chịu tải đính chịu cực áp EP) Ký hiệu 4 Không A Có 5 Bang 1-2: Số độ đặc NLGI (cấp NLGT) Thân loại NLGI _ | Độ xuyên kim làm việc ở | Phân loại NLGI | Độ xuyên kim làm việc 28 °C,0,1 mm 25C, 0,1 mm 900 445 - 415 2 265 - 295 90 400 - 430 3 220 - 250 9 355 - 385 4 175 - 205 1 310 - 340 § 85 - 115

1.1.3.2 Phân loại theo Tiêu chuẩn Đức DỊN 51502

DIN 51502 phân loại MBT theo các tiêu chí: ứng đụng cuối cùng, loại loại phụ gia có chứa trong thành phân MBT, khoảng nhiệt độ làm vig

chống rửa trôi của MBT Dưới đây là ví dụ về ký hiệu phân loại theo Tiêu chuẩn

Trang 16

Kk PHC 2 10 ~20 gi Ky hiện củ giới lam độ s đụng n và độ bên chẳng ham dee, °C é de sie dung như su:

Ý nghĩa cũa các ký hài

K: MBT sty dung cho Š trượt và Š lăn PHC: Chúa phụ gia cực áp Œ) và dầu gốc tông hợp hydrocacbon 1C)

2: MBT có cấp phân loại NLGI số 2

ÁN: Nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là 140°C

- 20: Nhiệt độ sử dụng giới han đưới là~20°%C

Ghỉ chú: Đôi khi ký hiệu không chỉ rõ loại dầu gốc, trong trường hợp này, mặc định đầu gốc là HC (VD KP2K-20) Bang 1-3: Ky hiéu 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 Kýhiệu | c) Loại dầu gốc

K Bồi trơn ễ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt | E Poly este

G Bồi trơn cơ cấu truyền đông kín FK Dầu tổng hợp chứa flo

0đ Bồi trơn cơ cấu truyền động hở HC Dầu tổng hợp chứa hyđrocacbon

M Bồi trơn vòng bị trượt hoặc cơ cấu | PH Dầu tổng hop trén co sd este

Jam kín photphat

Kỹ hiệu |b) Phụ gia PG Dầu gốc trén co sé polyglycol

P Phụ gia cực áp SI Dau géc silicol

F Chất bôi trơn rin (phan chi, molip | X Dầu gốc khác các loai ké trên

den: disunphua Giá chú: Nếu trong lý liệu MBT không có

Trang 17

Bảng 1-3 va Bing 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 tiếng như Shell, Caltex, Castrol, Mobil sử dụng rộng rãi MBT trong đề tài cũng

đăng ký để đạt tiêu chuẩn: KP2H20, KP3H20

1.2 MỠ BÔI TRƠN GÓC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI

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-

hydroxystearie 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 ồn định cấu trúc Nếu mắt nước các mỡ loại này sẽ bị phá vỡ cầu trúc không còn tính chất của MBT

‘Bang 1-5: So sdnh tinh chat cdc mé béi trơn gốc canxi và mỡ bôi trơn đa dụng gốc liti với môi

trường phân tán là dầu gốc khoáng (27, 14] à > Zcansi thd, y Mỡ cami gốc 12 - | „ự Ất HH

Thanh phan Mỡ canxi thông thường hydronystearate cansi _ | MỠ đa dụng gốc Hử

Chất làm đặc Xà phòng caai của các | Xà phòng canzi của | Xà phòng li của axit béo thơng thường | ẳt!2-HSA axit 12-HSA

(axit stearic, oleic, hến hop axit tallo, axit béo động thực vật ) Tầm lượng nước | 0,1-0,5 % Không có Không có Tinh chat Nhiệt độ nhỏ giọt, | 70-85 130 - 150 175-210 °C Gới hạn trên của | 60-70 100 - 110 130 - 135 nhiệt độ làm việc, °C

Tính chịu nước Cao Cao Tốt

Kha năng bôi trơn | Tốt Tất 'Vừa phải

(chống mài mỏn và kẹt xước)

Nhiệt đô sử dụng, | -10 đến 70 -20 đến 120 - 20 đến 130

°c

Tính an toàn sức | Án tồn An tồn Ít an toàn hơn do có

khỏe và môi trường mặt liti

của chất làm đặc

Trang 18

12

huy các tính chất tốt của MBT canxi thông thường là bền chịu nước, tính chất bôi

trơn tốt hơn mỡ liú, 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 °C lên 120 %

(là giới hạn làm việc phễ biến của các máy móc công nghiệp), không bi mat cấu

trúc khí nhiệt độ tăng cao [9, l6]

"Trên Bảng 1-5 là các đánh giá so sánh thành phan và tính chất của các mỡ da dung gốc canxi và gốc li trên cơ sở MTPT là dầu gốc khoáng Có thể thấy rằng mỡ canxi trên cơ sở I2HSA có nhiều tính năng tương đương với mỡ đa dụng gốc li — 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 I10~ 120 °C, gần tương đương với mỡ liti (120 °C 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 °C) Chúng có độ bền

cơ học tương đương MBT gốc lit và có nhiều ưu điểm vượt trội hơn mỡ liú là khả

năng chịu nước (không cần phải sử dụng phụ gia tăng cường), khả năng bôi trơn ở

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 đồi hỏi về độ an toàn cao, ít độc hại [9, 16]

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GÓC 12-HYDROXYSTEA CANXI TREN THE GIGI TE do tinh an Mỡ bôi trơn géc IZHSA canxi hign nay bat dau dugc si dụng rộng rí

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 °C, 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 trưng bình thuộc nhóm dau paraphinic — naphtenic Tính chất nhiệt độ thấp của MBT cũng có thể được cải thiện nếu dùng hỗn hợp dầu tổng hợp như đioctyl sebacate và dầu gốc

Trang 19

13

145 -149 °C 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 °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 °C Tuy nhiên thời gian xử lý nhiệt thì phụ thuộc vào loại dầu gốc sử dụng, Bang 1-6: Tính chất MBT 12HSA canxi trên cơ sở các dầu gốc khác nhau Tên chỉ Dầu chưng cất Dau nang (Residual oils) 1-20] 1-12 | 1-40 | Dau | Dau xy | C- |MC-|MK-|PC-28] P-40 vaselin| lanh | 220| 20 | 2 Độ nhớt ở 50 °C,c&\ | 20,8] 14,1 | 39,0] 36,8 | 63,7 | 66,7 ]160,7]191,6] 217,7 | 554,4 T đồng đặc, "C -1s | 30] -15| -s | 35 [-35 | -1s[ -12 [ 20 | -18 T chép chay, °C 172 | 178 | 213 | 200 [| 220 | 222 [ 283 | 270 | 239 | 265 Thanh phan hydrocacbon, % HC aio] 75,1] 62,9] 99,95] 599 [99,9] 741] 686] 35.0 | 44,8 HC thom Nhẹ 329|157|2L8| - | 144 | - |I83|164| 458 | 164 Trung bình nhóm! | 90 | 80 |146| - | is | - [44] 42] 155 | 328 Trung bình nómH |33| - | - | - ue | - |U6| 99 Nang of - | - | - | 96 Nhựa, #% 1ã |12|97|965| 32 |01|16|1ã | 3z | 59 Nhiệt độ chuyển pha (20% xà phòng trong dan), °C Lần Ï 127|130| - | 129 | 1a |128|121] - | - | 139 Lần 2 129|140[ - | 1427| Ms |14|142| - | - |146 ‘Tinh chat MBT Độ bền trượt, Pa ở 50 °C | 580 | 600 | 640 | 600 | s00 |500 | 560 | s00 | 540 | soo [Độ nhớt hiệu dụng, Pa s tại |1000| 430 | 950 | s60 | 1800 | 970 |2000|3300 | 3300 |4200 10 sở - 205C

ở 0°C 400 | 220 |350| 300 | sso | 38a | 330 | 490 | sso | 530 BS nhot hiéu dung, Pastai] 18 | 9 | 17] 12 | 20 | 16 | 20] 18 | 20 | 20 100 s! ở 50 CC BG ổn định keo,% dầu | &0 |170| 79 | 98 | 34 |63|52|35 | 28 | 18 tách ra Các tác giả của công trình [15] đã nghiên cứu về nhiệt độ chuyển pha của xà phòng

12HSA canxi trong MBT Các tác giả kết luận rằng tại sự phụ thuộc giữa

Ca(OH); dư hoặc 12HSA đư có trong xà phòng vào nhiệt độ chuyển pha, do vậy

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

Trang 20

14

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 đầu cọ tính 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 nhiễu, mặc dù MBT dạng thương phẩm vẫn có trong danh mục sản phẩm của các hãng đầu mỡ bôi trơn nỗi tiếng thế giới như Fuchs, Chevron Texaco, Shell, Lubjet

(xem Bang 1-11) Ngoài ra, chất làm đặc 12HSA canxi tất thích hợp cho các mục

đích bôi trơn có yêu câu cao về tính an tồn sức khỏe và mơi 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 rố ràng về đơn pha chế

Dilworth J P và các cộng sự trong Ù/S Patem 2822331 (1958) [1 1]:

—_ 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 dựng mỡ hỗn hợp canxi ~ natri với tỷ lệ Ca/Na khác nhau

Đi với trường hợp sử dụng estolid:

Mỡ được xà phòng hóa ở §5 - 92 °C Canxi hydroxyt được nạp dưới dạng huyền phù tại các nhiệt độ từ 85 - 92 °C Duy trì tại nhiệt độ xà phòng hóa từ 4,5 — 6h Nâng nhiệt lên 139 ~ 142 °C trong thời gian khoảng từ 2 đến 4h và duy trì tại nhiệt

hợp dầu khoáng trong thời gian từ 2 — 25h Không có công bố về việc sử dụng đồng thể hóa dé tao

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

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

độ này trong khoảng từ 4~ 6 h để đuổi nước Làm nguội bằng

Về thành phần MBT ngoài dầu khống thơng thường patent có sử dụng đầu nặng (residual oils) nhung với hàm lượng thấp không đáng kể so với tổng lượng dầu sử

dung Trong thành phần MBT có một lượng đư nhất định Ca(OH); 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

000 lan 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 sé 2

ñ và sau 100

Trang 21

15 Bảng 1-7: Thành phần và kết quả thử nghiệm md 12HSA Canxi có chứa estolid theo 3 Patent 2822331 NLGI0 |NLGII |NLGI2 Thành phần “Xã phòng canzi của 12HSA và estolid m 10,7 118 Cansi hydroxyt dr 0,2 92 0,2

‘Dau paraphin chung ct SUS 100 F = 335s 912 87,6 86,5

Diu khoáng căn SUS 210F = 760s 1,0 1,0 1,0 Diphenylamin 05 05 05 Kết quả thử nghiệm Tầm lượng nước vet vet vat Ca(OH), du, % 0,2 0,23 0,30 Nhiệt độ nhỏ gict, °C 141 142 145 Độ xuyên kim ở 25 °C Không giã 377 273 231 Giã 60 lần 315 337 284 Sau 100000 lần giã 352 328 270 Độ bền chống oxi héa theo ASTM D 942, giam áp suất | 4 2 2 sau 100 h, Ibs Độ bên chịu nước, % 54 28 2,8 Bang 1-8: Két qua nghién cou MBT trén cơ sở xà phong hin hop Ca/Na cia US Patent 2822331 Mẫu 1 2 3 TH 18 xa phong Ca/Na 91 fan |2 “Xã phòng làm đặc, % 90 |200 |214 Nhiệt độ nhỏ giọt, E 337 | 304 | 297 %

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

Độ xuyên kim giã 60 lần, 0,1 mm, 279 [ai |400

Với MBT sử dụng hỗn hợp 12HSA Canxi va 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 phan lam

niên một loại mỡ bôi trơn có tính chất đáp ứng nhu cầu thực tế Số liệu đưa ra rất ít

phân tích các đặc tính khác của MBT Trong 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

ngoài độ xuyên kim, không có số lí

các mẫu đã đưa ra, mẫu số 1 với tỷ lệ xà phòng Ca/N:

Trang 22

16

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

là rất kém

Patent WØ/2011/015211 [24] đã công bố kết quả nghiên cứu của hãng vòng bí

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 ~ 9h đối với MBT truyền thống, Các thí nghiệm với các nhiệt độ và phương

pháp phối trộn khác nhau thực hiệ

ra ở Bảng 1-8

với quy mô 5 kg/mẻ và có thành phần được đưa

Bang 1-9: Thành phần MBT canxi thí nghiệm theo patent WO/2011/015211 Số Thành phần R Thanh phan %

TT Thi nghiệm 1 Thí nghiệm 2 | Thinghiệm 3

1 | Dau khoang ExxonMobil od 7 79 50436,5 độ nhớt ở 40 °C 68 Cs 2 |Dầ khoáng poly- T1 alphaolephin có độ nhớt ở 40 °C 40 Cạt 3 |12SIOCa 15 12 4 4 [stoca 4 5_| CaH@COOH

6 | Phu gia Aerosil ® 200 5 35 20

7 | Rhein Chemie 2410 (dau thuc 1

Trang 23

17 Số Thành phần R Thanh phan % TT Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 13 | Triphenylphosphorothionate 3,0 gi ° Oo 14 |NaCOO-(CH,);-COONa 5 15 20

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

Thí nghiệm 1: Trận tắt 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 nghiệm 2: Trộn các thành phần ở nhiệt độ phòng, nâng nhiệt đến 80 °C

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

nhiệt độ phòng

Thí nghiệm 3: Trộn 50 % dầu khoáng, chất làm đặc gồm hẫn hợp 12-StOCa

và SIOCa và phụ gia Aerosil 200 10 phút ở nhiệt độ phòng Sau đó nghiề

phút ở nhiệt độ phòng, Nâng nhiệt lên 80 ° và duy trì tại nhiệt độ này 6h

Lầm 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

Tw cdc 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: dic 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

Trang 24

18

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 LM trong UA Patent 75843 [20]

đã đưa ra phương pháp kiểm soát chất lượng MBT gốc I2HSA 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 ° 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

Ixuất loại [xuyên 46 nhdltrong |nước [theo DINHIam việc,

INLGT |kim, 9,1|ziọt,°C |hàn [51502 vàPC mm ldính, N ISO 67439 Novatex EP | Chevron |2 | 265 -|>140 [2500 |1s% | - -29 - 93 2 Texaco 295 OLMACAS |Oima |2 |265 -|>140 | 3000 KPE2G-15] -15- 100 EP-2- 295 ISO-L- B10 [XABEB2 RENOLIT |Fuchs |2 |265 -|145 |2400 |090 |KP2K-30 |-30-120 CALZ 295 ISO — L- X- lc CHB2 Gadus $3] Shel |2 [265 -|>140 |- x = 30-110 A1300C' 295 (20) Mở phẩn chỉ |Meris |1 310 -|>140 |2800 |< 5 %|- -30-110 Kệ 340 (38°CŒ) Mỡ hàng hải | Misik MYSTIKe |2 [26s -[143 205 |2590 |0 cioo- _ -20- 120 IT4 HYCAL |Axl |2 [265 -|>140 |2800 |x IKPE2K-20 | -30- 120 T72 BD 295 May -|lt -|0 [345 -|>140 |4090 |x - -54- 121

ARC Lub 360 MoS:

Statoil BIO | Statoil [2 [265 -|>140 |2800 |x KEP2G | -20-120

CAH-2 295 L-XBBIB2

Trang 25

19

Tw Bang 1-11 có thể thấy rằng với MBT có cùng nhiệt độ nhỏ giọt (> 140 °C) cdc

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 °C, nhiệt độ

làm việc cao nhất đảm bảo an toàn là 110 °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 đính là 2500 ~ 2800 N Một số mỡ có chứa MoS; hoặc phấn chì (graphit) có tải trọng hàn

dính đạt 4000 — 5000 N Về độ bền chịu nước, đa số các mỡ canxi gốc I2HSA

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 °C Nhung 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 tron ỗ trục cần cẩu, vòng bi máy bơm, cáp, ỗ trục ổ bí 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 bé (Bang 1-11) như sau:

MỡOLMACAS E P— 2— BI0:

—_ KPE.2G-15: mỡ dùng cho ổ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt (bôi trơn đa đụng), có chứa phụ gia cực áp, là mỡ số 2 theo phân loại NLGI, có độ bề

mức 0 ~ 1 tại 90 ° theo tiêu chuẩn DIN, nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là 100 °C, nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là -15 °

~_ I§O-L-XABEB2: là MBT có nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là 0 °, nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là 90 °C, chịu được nhiễm nước trong điều kiện tĩnh,

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

chịu nước ở

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: mé ding cho ỗ 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 — I tại 90 °C theo tiêu chuẩn DIN, nhiệt độ sử

dụng giới hạn trên là 120 °C, nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là - 30 °C

~_ISO-L- X-C CHB2: là MBT có nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là - 30 °C, nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là 120 °C, chịu nước trong điều kiện động, có

khả năng chống gỉ trong điều kiện nhiễm nước (điều kiện thử nghiệm là nước cấp và trong môi trường có độ ẩm cao, có chứa phụ gia cực áp, là mỡ số 2

Trang 26

20

HYCAL 772 BD:

— KPE2K-20; mé ding cho ỗ trượt, ỗ lăn và bễ mặt trượt (bồi trơn đa dụng), có

chứa phụ gia cực áp, chứa dầu gốc este téng hợp, là mỡ số 2 theo phân loại

NLGI, có độ bền chịu nước ở mức 0 — 1 tại 90 °C theo tiêu chuẩn DỊN, nhiệt

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

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 đầu gốc este tổng hợp, là mỡ số 2 theo phân loại

NLGI, có độ bền chịu nước ở mức 0 — 1 tại 90 °C theo tiêu chuẩn DỊN, nhiệt

độ sử dụng giới hạn trên là 100 °C, nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới không được nêu

~_ L-XBBIB2: là MBT có nhiệt độ sử dụng giới hạn đưới là - 20 °C, nhiệ

dụng giới hạn trên là 90 °C, chịu nước trong điều kiện động (chịu rửa trỗi),

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

độ sử

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 đính đạt từ 2500 — 4000 N tùy theo mực đích sử dụng

"Tổng kết từ thông tín sản phẩm của các hãng sản xuất và cung cấp dầu mỡ bôi tron hang đầu thế giới có thể rút ra một số kết luận về yêu cẩu chất lượng đối với MBT gốc I2HSA canxi như sau: Mỡ bâi trơn gốc 12HSA carxi được các hãng sản xuất

đều là mỡ số 2 theo phân loại NLỢI và đạt tiêu chudn KP2G - 20 theo DIN 51502, đẳng thời đạt tiêu chuẩn ISO L-XBCHB2 hode ISO L-XBCIB2 Mét sé hang d&xép

mỡ của họ theo phân loại KP2K - 20 theo DỊN 51502 dựa trên việc mỡ bôi trơn của

họ có thể làm việc đến giới hạn cao nhất là 120 °C Tuy nhiên, dựa theo thông số nhiệt độ nhà giọt có thể thấy rằng phân loại MBT gắc 12HSA canxi là KP2G - 20

theo DIN 51502 là hợp lý nhất với gỉ là 100 ®C trong điều kiện làm việc liên tực

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GÓC 12-HYDROXYSTEAI

CANXI TẠI VIỆT NAM

i han lam

Trang 27

21

“Nghiên cứu sẵn xuất mỡ nhồn camdi từ nguồn nguyên liệ

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

định cấu trúc, nếu mất nước mỡ sẽ mắt cấu trúc và đo đó mất tác dụng bôi

trơn Chính vì độ tối đa là 70 °C

trong nước” [3]: Là

ậy, mỡ loại này chỉ được sử dựng ở nhiệ

“Nghiên cứu sẵn xuất mỡ nhồn Canxi nhiệt độ cao TN — 150” [5]: Là đề tài cấp

Bộ (Bộ Công Thương) thực hiện năm 1991, tác giả Ngơ Thị Minh Hồn: 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 T;ằng 1-12: Thành phần và tính chất MBT phức canxi TN - 150 Daa cfm TuỔ‡ axetát ` ung địch vôi DẦu nbs Thự gắn đỘ bất đầẦnđão! + 1 15 asc 1 188 Nhiệt độ tạo phức + 1160 - 170 } 160 ~ 1701 150 - 170 tvừa, đai lườa, dai lườa, đai Nhiệt độ ghỏ giọb ! DP mye Kin ở 28901290-280 1 200 + 23 269 + + ! Lm a1 Giới hạn bồn ở 20%,200-500 1706,7 | 1 204,68 Pa Độ bền keo, abu téch = ' k 1 ra < + Wt 4,43 1 5,1 1 ay?

Hina aére ben ngồi t4Ưngnhấbtaồng nhấp [đ5ng rhấy + đồng nhất

Trang 28

22

'Từ kết quả trên Bảng 1-12 có thể thấy rằng mỡ phức có được tạo thành, trong khi

cồn 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 bế 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 dé

tài,

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

gồm các đề tài cấp cấp nhà nước đều liên quan đến MBT gốc liú [ 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 phan là nước để

ẩn định cấu trúc MBT như mỡ canxi truyền thống)

1.5 KET LUAN TREN CƠ SỞ PHAN TICH TONG QUAN TAILIEU

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 dựng 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 Sử dựng mỡ MBT canxi chịm nước tại các nơi có yên cau cao về an tồn mơi trường là vẫn đề cấp thiết

b Dầu khoáng, dầu tổng hợp cùng với I2HSA hoặc hỗn hợp của chúng,

12HSA và Ca(OH); là nguyên liệu chính đễ sẵn xuất MBT canxi chặt nước c Các MBT canxi chặt nước đều chúa phụ gia cực áp vù đều là mỡ bôi trơn đu

dung chiu tai d Các vấn để còn tôn tại: —_ Đơn pha chế không nhất quán, không phân tích cơ sở khoa hoc Patent la bi một công nghệ — Công bắ về công nghệ sẵn xuất không nhiều và ít thông tin Giai đoạn đẳng th hóa ù được đề cập đến

Trang 29

aS

CHUONG II: THUC NGHIEM

2.1 NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 2.1.1 Dầu gốc khoáng Dầu gốc khoáng là các nguyên liệu thỏa mãn các yêu cầu chất lượng quốc tế qui định cho

gốc có số liệu phân tích thực hiện tại APP được trình bày ở Bảng 2-1 trừ hai chỉ tiêu là thành phần dầu gốc và hàm lượng lưu huỳnh thì theo phiếu phân

tích đi cùng lô sản phẩm của nhà cung cấp

T;ằng 2-1: Chất lượng của các loại dầu gốc khoáng sử dụng trong dé tai Tên chỉ tiêu SN70 | SNIS0 | Bs 150 Phương pháp kiếm tra Độ nhớt 4 100°C, cSt 327 [5.24 | 29,90 ASTM D455 Độ nhớt ở 40 °C; cất 1421 | 30,47 |453,67 ASTM D455 Chỉ số độ nhớt (VD) % 95 94 ASTM D2270

Nhiệt độ chớp cháy cốc hở,°C |I9ọ |220 | 308 ASTM D92

Nhiệt độ đông đặc, °C -9 -9 -9 ASTM D97

Tầm lượng lưu huỳnh, % 03 fost |037 ASTM D 2622 Khối lượng riéng 815°C 0,8596 | 0,8749 | 0,9003 ASTM D 4052

TAN, mg KOH/g 002 |0,05 |005 ASTM D 661

Ham lwong c&n cacbon, % 004 |0,03 |005 ASTM D 189 Loại hy drocacbon, % Cy 42 [36 |75 ASTM D3238 Cy 268 | 29,5 27,1 % Cp 0 | 669 | 65,4 2.1.2 Canxi hyđroxyt Canxi hydroxyt là hóa chất phẩm cấp kỹ thuật có hàm lượng như sau: — Ca(OH);: —_ CaCO;: —_ AlsOs: = SiOz: — Fe,05: 21 Axit 12- hydroxystearic

96 % (phân tích tại APP)

2,5 % max (chỉ tiêu theo chào hàng)

0,5 % max (chỉ tiêu theo chào hàng) 0,25 % max (chỉ tiêu theo chào hàng)

0,25 max (chỉ tiêu theo chào hàng)

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

Trang 30

Chi s6 axit, mg KOH/g:

Thanh phan axit béo của axit 1ZHSA dugc lay theo số MASMA (Ucraina) : Palmitic, %: Stearic, %: Arachidic, %: Oleic, %: 2.1.4 Phụ gia 179 16 148 06 độ Chi sé hydroxyl, mg KOH/g: Linoleic, %: Ricinoleic, %: 12HSA, %: Na ệu phân tích của viện 34 778

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

Bang 2-2: Các tính chất cũa các phụ gia sử dụng trong nghiên cứu Phụ gia chống oxi hóa (Phu giai thụ động| Phụ gia Tên chỉ tiêu ZDDP DPA ccs [AP nea lmặt: ‘Kim| 12.68 bé| cwe ap loại [Độ nhớt đồng học ở 40 °C,cSt 320 260 300

[Đô nhớt ding hoc 4 100°C, cSt [14 WW 135 35

[Nhiệt đô chớp cháy cốc hở, °C 170 130 min - | 190

[Nhiệt đô sôi, SC 265

[Nhiệt độ nóng chảy, SƠ 70

TH trong 6 15°C, kgili 118 0,96 joss [1,12 0,96 (20G) Hàm lượng, % P95 N39 97 N6 § 10-11; S:20 Zn:10 8:34 Shoat động: không có

Phụ gia chống oxi hoá gồm các loại sau day: DPA (C4 — Co), Alkylphenol (C,),

ZDDP do hãng BASF cung cấp Phụ gia cực áp tăng cường tính năng bồi trơn dùng

trong nghiên cứu của hãng Lubrizol Phụ gia thụ động hoá bể mặt kim loại chống ăn

mòn là 1,3,4-thiadiazol, 2,5-bis (ter-nonyldithio) của hãng VanderbilL Các phụ gia sử dụng dạng nguyên bản của các hãng cung cấp (bảng

2.1.5 Các hóa chất khác

.) không phân tích thêm

Trang 31

25

2.2, CAC PHUONG PHAP PHAN TICH SU DUNG TRONG NGHIEN CUU 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); xác định theo các phương pháp thông thường như các công trình trước đây đã liệt kê và trình bày rõ (Bảng 2-3)

Bang 2-3: Các phương pháp phân tích nguyên liệu MBT sử dụng trong nghiên cứu Số _ | Tính chất cần nghiên cứu khảo sát | Tênphương pháp áp dụng | Nguồn tài li TT khảo

1 Pe nhét déng hoc 6 40°C va 100 | ASTM D445 inal 2 | Nhiệt độ chớp cháy cốc hở ASTM D92 7]

3 | Nhiệt đô đông đặc ASTM D97 1 4 | Tỷtrong ASTM D 1298 7] 5 | Chỉ số xà phòng ASTM D94 m1 6 | Chỉ số axit ASTM D974 m1 7 | Chi sé hydroxyl ASTM D I957, TU 38- | [7,35] 101721-78 & | Chỉ sốiết ASTM D 6751, GOST | [7,4] 5475-69 9 | Ham luong Ca(OH), GOST 9262-77 [53] 2.2.2 Phương pháp đánh giá tính chất hóa lý và tính năng sử dụng của MBT trong phòng thí nghiệm Các tính chất của MBT được xác định bằng các phương pháp ASTM và GOST tương ứng (Bảng 2-4) ‘Bang 2-4: Các phương pháp phân tích MBT sử dụng trong nghiên cứu @ có Tên phương rr_ | Tỉnh chất cần nghiên cứu khảo sát pháp ap dung

1 | Độ xuyén kim 6 25°C ASTM D217 | [7]

2 | Nhiệt độ nhỏ giọt ASTMDS66 |[7]

3 | D6 dn định keo (đánh giá qua % dầu tách ra) GOST 7142-74 | [29] 4 | Do én dinh co hoc xéc ảnh trên máy Shall Roll | ASTM D 1831 | [7]

5 | D6 dn định cơ học xác ảnh sau 100 000lầngiã |ASTMD2I7 |7]

6 | Độ bền chống rửa trôi ASTMDI264 | [7]

Trang 32

10 | Độ bền chống ozi hóa trong bom Norma ASTM D912 H1 11 | Độ bền chống oxi hoá lớp mỏng GOST 573476 | [32]

12 ] Bd wang chay 6 điều kiện nhiệt độ cao ASTM D4290 | [7]

Trong để tài, đánh giá khả năng chịu nước của MBT được thực hiện theo hai phương pháp:

— Theo ASTM D 1264 - Đánh giá khả năng chịu nước của MBT thông qua đánh giá độ bền chống rửa trôi của MBT dưới tác dụng của tỉa nước ở 80 °C,

trong 1h Phép đánh giá này được thực hiện trên máy đo độ bền chống rửa

trôi của Hãng Koler model K 19200 (xem Hình 2-1 )

— Theo DIN 51 807 tiền hành đánh giá khả năng chịu nước của MBT trên dụng

cụ như mô tả trên Hình 2-2 Theo yêu cầu phân loại DIN 51502, MBT cần

được đánh giá khả năng chịu nước theo phương pháp này [6| Tam kim loại Lớp MBT mỏng Nước cất Nước có nhiệt độ ae

_— Hình2-2: Dụng cụ thử nghiệm đánh giá khả năng Hình 2-I: Máy đo độ bền chống chịu nước của MBT theo DIN 51 807 phục vụ

rửa trôi Koler K 19200 phân loại MBT theo DIN 51502

Qui trình thực hiện đánh giá khả năng chịu nước theo DIN 51 807 như sau: Tắm

kim loại (tấm đồng) được mài nhẫn bằng giấy ráp mịn Lau sạch bằng cồn etylic 90, sau đó lau bằng xăng công nghiệp, để trong không khí 15 phút cho khô Mẫu MBT

Trang 33

27

được trộn đều, sau đó dùng que bẹt bằng kim loại phết đều một lớp mỡ mỏng lên cả hai bề mặt kim loại (lớp mỡ đày 0,5 mm) Đỗ nước cất vào ống thủy tỉnh đến vạch

mức, nhẹ nhàng đặt tấm kim loại đã phết mỡ vào ống thủy tỉnh có chứa nước Sau

ống thủy tính vào bể ổn nhiệt (hoặc cốc én nhiệt có nh đã được duy trì

ở90 + 1°C MBT được theo dõi trong 3h ở 90 + 1 °C Quan sát bằng mắt thường

và đánh giá khả năng chịu nước của MBT theo các mức như sau:

— Mức 0: Không thay đổi

— Mute I: Thay đổi nhẹ: MBT bị đổi màu, có vết nước bám trên bể mặt

— Mức 2: Thay đổi trung bình: MBT bắt đầu bị hòa tan đánh giá qua các vệt

trắng /vàng trên bề mặt mỡ: đã bị nhiễm nước

— Mức 3: Thay đổi nặng: MBT bị tan vào trong nước, quan sát thấy các giọt dầu nhũ trắng trong nước

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

Để đánh giá khả năng làm việc của MBT, đã tiến hành thử nghiệm hiện trường bằng cách bôi trơn vòng bị, khớp nối và bí trục chữ thập trên xe cấu 200 tấn tại Công ty

CP Đóng tàu Thái Bình Dương - Tiên Lãng - Hải Phòng Sau I tháng làm việc,

kiểm tra tình trạng vòng bí và lấy mẫu mỡ kiểm tra độ xuyên kim, nhiệt độ nhỏ giọt,

khả năng chống ăn mòn đồng và chỉ số axiL Nếu tình trạng vòng bị không thay đổi, mỡ sau sử dụng có độ xuyên kim thay déi trong phạm vi đảm bảo mỡ ở cấp NLGI 2/3, chỉ số axit thay đổi < 10 mg KOHUg, nhiệt độ nhỏ giọt > 120 °C và không gây

ăn mòn tấm đồng, độ bền chống rửa trôi < 5 % tai 80 °C theo ASTM D 1264 thì mỡ đạt yêu cầu trong sử dung Quy trình thử nghiệm xem phụ lục 2 “Hỗ sơ thử nghiệm

MBT"

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tổng hợp chất làm đặc 12 - hydroxystearat

canxi

Chất làm đặc được tổng hợp từ axit I2HSA và Ca(OH); theo hai phương pháp: a) Téng hop chất làm đặc riêng biệt, rồi đưa vào dầu khoáng để tạo mỡ

b) Tổng hợp chất làm đặc in-situ trong dầu khoáng và thực hiện tiếp việc tạo mỡ sau khi đã tổng hợp chất làm đặc

Dựa trên kết quả phân tích tính chất của các mẫu mỡ tạo thành với cùng hàm lượng

Trang 34

28

Phuong phap A khéo sdt thực hiện theo hai cách:

A1: Trung hda trực tiếp bằng huyền phù Ca(OH);: Ca(OH); được pha vào nước để

đạt nẵng độ 20 % Khuấy và gia nhiệt huyền phù lên 70 °C, nạp axit I2HSA thành

từng lượng nhỏ vào huyền phù Sau khí nạp xong axit, duy tì ở nhiệt độ này trong 15 phút, sau đó nâng nhiệt lên 90 ~ 95 °C và duy trì ở nhiệt độ này cho đến khi mẫu

có hàm lượng kiềm dư không thay đổi Lọc hút chân không loại bỏ nước, xà phòng thu được đem sấy khô ở 100 °C trong 48 h để đem phân tích Khi sử dụng để tạo mỡ thì lấy mẫu xà phòng không sấy khô

A2: Trung hòa trực tiếp bằng NaOH: Nạp axit 12— HSA thành từng lượng nhỏ vào

dung dich NaOH 40 % trong nước, sau đó nâng nhiệt lên 90 ~ 95 ° và duy trì ở

nhiệt độ này cho đến khi mẫu có hàm lượng kiềm dư không thay đổi Sau đó thực

hiện phản ứng trao đổi bằng cách thêm từ từ dung dich CaCl, 30 % vao xà phòng

natri vừa thu được, khuấy kỹ đượng CaC]; tính dư 1,02 lần theo tỷ lượng) Lọc hút

chân không để thu xà phồng canxi, rửa sạch bằng nước ấm 50 °C cho đến khi thử ion CT bằng dưng dich AgNO; cho kết quả âm tính

Sau khí tổng hợp xà phòng riêng biệt theo phương pháp Al hoặc A2, thực hiện tổng

hợp MBT từ các xà phòng này để khảo sát so sánh 2 phương pháp này như sau: Các xà phòng được nạp vào dầu khoáng SN 150/BS 150 (tỷ lệ 50/50) sao cho đạt nồng

độ 30 % xà phòng trong dau Nâng nhiệt và tiến hành đuổi nước ở nhiệt độ 100 °C

Sau đó tiến hành phân tán xà phòng trong dầu ở 140 °C Làm nguội bằng phương pháp cưỡng bức, hỗ trợ bằng cách nạp nót phần dầu khoáng còn lại vào sao cho đạt tỷ lệ 15 % xà phòng trong dầu khoáng Để hỗn hợp ở nhiệt độ phòng qua đêm Đồng thể hóa mỡ bằng máy nghiền cán ba trục lăn 6 lần Ôn định 24h rồi đo các tính chất hóa lý én hành

Phương pháp B thực hiện nữ sau: nạp axit 12HSA vào dầu khoáng với lượng

sao cho axit chiếm 30 % trong đầu Dầu khoáng là hẫn hợp SN 150/BS 150 theo tỷ

lệ 50/50 Nâng nhiệt lên đến nhiệt độ nóng chảy của axit Nạp huyền phù Ca(OH); vào với tốc độ sao cho hỗn hợp không bị trào, Đuổi nước ở 100 °C Các giai đoạn

sau tiến hành như việc thực hiện tổng hợp MBT đã trình bày ở trên,

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu xác lập đơn pha chế

Phương pháp tổng hợp MBT trong nghiên cứu xác lập đơn pha chế không thay đổi trong suốt quá trình nghiên cứu

2.3

Thiết bị

Trang 35

38

vồng/phút và dụng cụ đo nhiệt độ là đầu cảm biến dạng cặp nhiệ Nồi được lắp thiết bị gia nhiệt đáy và gia nhiệt thành Nhiệt độ của nỗi thí nghiệm được điều khiển trên tủ điều khiển mini theo kiểu tắt bật (ON-OFF) (xem Hình 2-3) Thiết bị

đồng thể hoá thí nghiệm là máy nghiền cán ba trục lăn với khe hở giữa các trục lăn là 0,03 mm (xem Hình 2-4) Tình 2-4: Máy nghiền cán ba trục lăn tại APP 2.3.2.2 Thành phần các mẫu mỡ thí nghiệm

"Trừ các thí nghiệm nghiên cứu khảo sát tỷ lệ chất làm đặc, tất cả các thí nghiệm đều

có thành phần nguyên liệu như sau:

12HSA, % ki: 12

Ca(OH}2 quy ra 100 %, % ki: Bai d8 xa phong hda axit IZHSA và duy trì kiểm

dự < 01%

Đâu khoáng, % kl: 88 (trong các thí nghiệm không có phụ gia)

Hoặc 88% trừ đi lượng phụ gia đưa vào khảo sát 2.3.2.3 Quá trink ndu mé thí nghiệm

Quá trình nấu mỡ thí nghiệm trải qua các bước sau:

— Cho 12HSA và dầu khoáng với tỷ lệ sao cho axit I2HSA chiếm 35 % so với

tổng lượng đầu vào nỗi phản ứng nâng nhiệt đến §5 ~ 90 °C

— Nap Ca(OH)2 6 dang huyén phù 50 % thành dòng nhỏ để tránh bị trào

— Duy tri hỗn hợp phản ứng ở 95 - 100°C đủ để trưng hoà và xà phòng hóa

Trang 36

30

— Đuổi nước ở 100 - 120 °C Kiểm soát phản ứng bằng chỉ số kiểm du Nap lượng dầu cồn lại vào nỗi phản ứng,

— Nâng nhiệt lên 140 °C để tạo cầu trúc mỡ

— _ Tắt gia nhiệt và làm nguội tự nhiên đến nhiệt độ phòng

— Cho hén hop mé qua may đồng thể hoá thí nghiệm — Trong suốt quá trình tổng hợp phải luôn duy trì khuấy

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ

Các mẫu mỡ thí nghiệm được thực hiện trên thiết bị như mục 2.3.2 với thành phần

mẫu thí nghiệm theo đơn pha chế đã xác lập Khảo sát thay đổi điều kiện công nghệ lẫu mỡ thí nghiệm được cho qua máy đồng thể hóa,

phân tích các tính chất của mỡ và so sánh với tiêu chuẩn quy định để lựa chọn điều

kiện công nghệ hợp lý

cho từng giai đoạn công nghệ

Sau khí xác lập các giai đoạn công nghệ trong phòng thí nghiệm, tiến hành triển khai sản xuất thử nghiệm với quy mô 1500 kg/mẻ Hiệu chỉnh quy trình dựa trên số

Trang 37

31

CHUONG III: KET QUA VA THAO LUAN

31 NGHIÊN CỨU TỎNG HỢP CHẤT LÀM BAC 12 - HYDROXY

STEARAT CANXI

3.1.1 Tổng hợp chat làm đặc riêng biệt trước khi tạo mỡ trong dầu khoáng Khảo sát phương pháp tổng hợp bằng cách trung hòa axit 12HSA trực tiếp bằng

Ca(OH); trong môi trường nước (phương pháp A1) hoặc trưng hòa bằng NaOH sau đó thực hiện phản ứng trao

với CaCl; để tạo xà phòng canxi (phương pháp A2)

Xà phòng 12HSA canxi nhận được từ hai phương pháp này được khảo sát các tính

chất trong phòng thí nghiệm Kết quả đưa ra trong Bảng 3-1

Bang 3-1: Tính chất của các mẫu xà phòng I2HSA Canxi tổng hợp theo phương pháp Á Phương pháp | Phương pháp ÁI Phương pháp À2 tổng hợp ALL A12 A13 AQL A22 A23 TH số mát, mg | 1,5 § z 13 KOH/g Tầm lượng kiềm | - 012 92 vi aos |003 dự quy ra NaOH, %

Nhiệt độ phân tin | 135 140 140 135 140 140

hồn tồn trong dầu khống, °C

'Từ kết quả tại Bảng 3-1 có thể thấy rằng theo phương pháp AI có thể khống chế hàm lượng kiềm dư hoặc Trị số axit như mong muốn Còn theo phương pháp À2, do là phản ứng trao đổi nên nếu phản ứng du kiềm thì xà phòng nhận được vẫn gần

như là trung tính, chứa rất ít kiềm du

Tw cdc mu xa phòng đã tổng hợp mỗi loại gồm hai mẫu đư kiểm và I mẫu dư axit,

thực hiện phân tán xà phòng trong dầu khoáng SN 150/BS 150 tỷ lệ 50/50 tại nhiệt độ 140 °C để tạo mỡ Các mẫu MBT được khảo sát tính chất hóa lý trong phòng thí

nghiệm Kết quả đưa ra ở Bảng 3-2, Bang 3-2: Tính chất của các mẫu 12HSACa tổng hợp theo phương pháp a

Phương pháp tổng hợp Phươngpháp ÁI | Phươngpháp A2

Tên mẫu A11 |AI2 |AI3 |A2 |A22 |A23

Trang 38

35,

"Từ kết quả phân tích có thể thấy rằng các mẫu tổng hợp theo phương pháp AI cho kết quả tốt hơn phương pháp A2 với hiệu suất mỡ cao hơn (thể hiện qua độ xuyên

kim), nhiệt độ nhỏ giọt cao hơn và độ bền cơ học được cải thiện Tuy nhiên với các

mẫu dư axit thì kết quả giữa hai phương pháp không có khác biệt và các kết quả chỉ ra rằng mẫu xà phòng có kiềm dư cho mỡ có các tính chất tốt hơn, trong đó kiềm dư

từ 0,1 đến 0,2 % có kết quả khá tốt so với các mẫu xà phòng có kiểm dư 0,08 %

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

"Tổng hợp theo phương pháp b đã trình bày trong phan thực nghiệm Các mẫu khác

nhau về lượng Ca(OH); dùng để tạo xà phòng Tính chất của mỡ được trình bay trong Bảng 3-3 Bang 3-3: Tính chất của MBT trên cơ sở xà phòng tổng hợp insitu trong dầu khoáng (phương pháp E)

Tên mẫu Bil B12 B13

Lượng Ca(OH); sử dụng để trị số amit tính toán của xà | 1,5 phéng dat, mg KOH/g Lượng Ca(CH); sử dụng để hàm lượng kiềm đư quy ra | - O12 0,20 NaCH của xà phòng đạt, #6 “Thiệt độ phân tân hoàn toàn trong dầu khoáng, °C 135 140 140 Độ xuyên kim, 0,Ï mm, 240 220 215 Nhiệt độ nhỏ gict, °C 135 143 142

BO én định keo, % dau tach ra 15,0 S0 TẾ)

Độ bền cơ học, thay đổi độ xuyên kim, 0,1mm 16 8 7

So sánh kết quả của Bảng 3-2 và Bảng 3-3 có thể thấy rằng các mẫu theo phương pháp B tốt hơn các mẫu theo phương pháp A:

—_ Có hiệu suất mỡ cao hơn đáng kể: với cùng một hàm lượng xà phòng, mỡ tổng hợp theo phương pháp B có độ xuyên kim thấp hơn cỡ 10 đơn vị

—_ Có độ dn định keo khá cao và cao hơn so với mỡ liú cùng loại (mỡ liú với ham lượng xà phòng 16 % có độ ổn định keo là 11%)

—_ Có nhiệt độ nhỏ giọt đạt yêu cầu so với quy định của mỡ canxi cùng loại

Trang 39

3

với tỷ lệ Ca(OH); dự sao cho xà phòng có hàm lượng kiềm die quy ra NaOH tinh

toán là từ 0.12 ~ đến 0.2 %

"Tiến hành khảo sát điều kiện xà phòng hóa dựa trên các kết quả đã nghiên cứu ở trên và các kết hợp với các kết quả nghiên cứu ở phần Nghiên cứu xác lập đơn pha chế và Nghiên cứu các điều kiện công nghệ, sơ đề nhiệt cho quá trình tổng hợp xà

phồng ín-situ trong dầu gốc được trình bày trên Hình 3-1 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 Nhiệt đó, °C 0 15 30 45 60 75 90 108 120 Thời gian phản ứng, phút Hình 3-1: Sơ để nhiệt của quá trình tổng hợp chất làm đặc 12HSÁCa trong hỗn hợp dầu gốc 5S I50/8N 150

Dựa trên cơ sở đã nêu ở trên dầu gốc được lựa chọn là hấn hop BS150/SN 150 với tỷ lệ BS 150 chiếm khoảng 26 % sao cho hn hợp dầu đạt độ nhớt ở 40 °C từ 54 ~ 56

cSt

3.2 NGHIÊN CỨU XÁC LẬP ĐƠN PHA CHE

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

Dé lựa chọn được loại dầu gốc phù hợp, dựa vào kết quả nghiên cứu tổng quan tài liệu thấy rằng trong hỗn hợp dầu gốc không thể thiếu thành phản dầu nặng, do vậy nhóm đề tài đã lựa chọn dầu BS 150 là nguyên liệu phễ biến sẵn có trên thế giới và ở Việt Nam Ngoài ra, đối với đầu gốc dùng để sản xuất mỡ canxi thường có độ

nhớt ở 40 °C từ 45 — 100 cSt và ở khoảng độ nhớt cao thì độ nhớt ở 40 ° khoảng 180~ 190 cSt

Trên cơ sở phân tích, nhóm để tài đã tiến hành khảo sát thăm đò lựa chọn loại đầu gốc sử dụng, Tiến hành khảo sát ở ba độ nhớt đầu ở 40 °C là : 45, 100 và 185 cSt

với dầu BS 150 làm thành phần dầu nặng, điều chỉnh độ nhớt bằng các thành phần

dầu nhẹ, kết quả được thể hiện trên bảng, Ngoài ra, tất cả các mẫu khảo sát tại mục

này đều thực hiện với tỷ lệ axit 12HSA là 12% trong MBT, lượng canxi hydroxyt sử dụng tính sao cho đạt hàm lượng kiểm dư quy ra NaOH tính toán cho MBT là

Trang 40

'Từ các kết quả khảo sát trên Bảng 3-4, có thể thấy rằng các hỗn hợp có chứa dầu

SN 500 không thích hợp để tạo MBT canxi trên cơ sở 12-HSA Các mẫu trên cơ sở hỗn hợp BS 150/SN 150 và BS 150/§N 70 có tạo cấu trúc mỡ với độ xuyên kim

độ nhỏ giọt đạt yêu cầu Trong đó các mẫu với hỗn hợp dầu BS

150/SN 150 có kết quả tốt hơn Ngoài ra, nhận xét trong quá trình thí nghiệm, các

mẫu mỡ có chứa SN 70 ở nhiệt độ phân tán chất làm đặc 130 ~ 135 °C dau bi bay hơi mạnh Về độ nhớt của hén hợp dầu có thể thấy rằng độ nhớt của hén hợp thấp tạo mỡ có hiệu suất mỡ cao hơn (mỡ đặc hơn khi có cùng một hàm lượng chất làm đặc), Xét về tổng thể, nhóm để tài lựa chọn hễn hợp BS 150/SN 150 để khảo sát lựa

chọn với mục đích chọn được hễn hợp dầu phù hợp cho MBT đã đăng ky trong dé tài, Các dầu gốc này đều thuộc dầu gốc nhóm I, đạt yêu cầu về giá thành và đảm

bảo tính tương hợp của 12HSA canxi và các phụ gia đã lựa chọn (là loại phụ gia khác nhau và nhỉ phổ biến thông dụng)

Các kết quả khảo sát lựa chọn độ nhớt của hỗn hợp dầu BS 150/SN 150 được biểu

diễn trên các dé thi trên Hình 3-2 Có thể thấy rằng độ nhớt hỗn hợp dầu gốc BS

150/SN 150 trong khoảng từ 55 đến §2 cSt ở 40 °C là phù hợp MBT tổng hợp trên

nhớt này có độ xuyên kim nằm ở khoảng

giữa quy định cho cấp NLGI số 2, có độ nh keo rất tốt và nhiệt độ nhỏ giọt phù

hợp với quy định của MBT 12-HSACa Các thí nghiệm 6 và 7 chỉ ra rằng với thành

phan % BS 150 cao trong hễn hợp (từ 50 58%) MBT có số liệu về độ xuyên

kim, độ ổn định keo và nhiệt độ nhỏ giọt rất tốt Tuy nhiên về cảm quan MBT trên

co sở hỗn hợp đầu gốc trong khoảng độ

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	9,83 MB