1.1.1. Khái niệm chung về mỡ bôi trơn
MBT là một hệ keo đa phân tán gồm hai thành phần chính: chất làm đặc hay còn gọi là pha phân tán (chiếm từ 15 đến 25 % trong mỡ thường là xà phòng kim loại như liti, canxi, phức liti... polyure và một số loại bentonite) phân tán trong môi 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 mạng do chất làm đặc tạo nên [4]. MTPT được giữ trong khung mạng cấu trúc đó nhờ các lực liên kết hoá lý (Hình 1-1) [16].
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 dầu gốc được lưu giữ nhờ các lực liên kết hóa lý.
Các phụ gia thường dùng trong MBT là phụ gia chống oxi hóa (alkyl diphenylamin, hỗn hợp alkyl phenol và 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, thiadiazol…); 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, 4, 9]
Hệ keo đa phân tán là MBT được đặc trưng bởi các tính chất lưu biến như: độ đặc (độ lún xuyên kim), độ ổn định keo (đặc trưng cho khả năng giữ dầu gốc trong ô 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 ổn 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 liti, nhiệt độ nhỏ giọt khoảng 175 – 208 oC.
− Độ bền 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 biến nhất là xác định độ bền cơ học qua sự biến đổi độ xuyên kim của mỡ dưới tác động cơ học (giã 100 000 lần hoặc dưới tác dụng của máy Shell Roll). 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 bôi trơn.
Ngoài 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 bền chống rửa trôi, khả năng bôi trơn…
− Độ bền chống oxi hóa của MBT chủ yếu quyết định bởi thành phần dầu gốc 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 autoclav ở 100 oC trong 100 h (ASTM D 942) hoặc qua sự chênh lệch chỉ số axit của MBT trước và sau khi thực hiện oxi hóa lớp mỏng trên tấm đồng ở 120 oC sau một khoảng thời gian nhất định (GOST 5734-76).
− Độ bền chống rửa trôi đặc trưng cho khả năng của mỡ không bị tan trong nước, không bị nước cuốn trôi khỏi bề mặt được bôi trơn, tính chất ít bị biến 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 mất mát trong điều kiện thử nghiệm ở 80 oC trong 1 h.
− Khả năng chống ăn mòn của MBT được đánh giá qua sự ảnh hưởng đến tấm đồng của MBT trong điều kiện thử nghiệm ở 100 oC trong 24 h theo phương pháp ASTM D 4048.
− Khả năng bôi trơn của MBT đặc trưng cho khả năng chịu tải trọng, khả năng phòng chống cho chi tiết được bôi trơn khỏi bị mài mòn sau quá trình sử dụng. Khả năng bôi trơn của MBT được đánh giá theo phương pháp ASTM D 2596 qua giá trị tải trọng hàn dính và đường kính vết mòn 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 ổn định keo... Đa số các phụ gia ảnh hưởng đến cấu trúc mỡ theo chiều hướng xấu; làm tăng độ tách dầu (có nghĩa là 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 trơn
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 ISO 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 chuẩn ISO
L: Thuộc loại “Chất bôi trơn, dầu công nghiệp và các sản phẩm liên quan”
X: Thuộc họ “Mỡ bôi trơn”
Ký hiệu 1: Nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới
Ký hiệu 2: Nhiệt độ sử dụng giới hạn trên
Ký hiệu 3: Khả năng bôi trơn và chống gỉ trong điều kiện nhiễm nước
Ký hiệu 4: Khả năng chịu tải
Các ký hiệu từ 1 đến 4 được quy định trong các Bảng 1-1 và Bảng 1-2.
1.1.3.2. Phân loại theo Tiêu chuẩn Đức DIN 51502
DIN 51502 phân loại MBT theo các tiêu chí: ứng dụng cuối cùng, loại dầu gốc và loại phụ gia có chứa trong thành phần MBT, khoảng nhiệt độ làm việc và độ bền chống rửa trôi của MBT. Dưới đây là ví dụ về ký hiệu phân loại theo Tiêu chuẩn DIN 51502 và ý nghĩa của các ký hiệu này:
Bảng 1-3 và Bảng 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 nổi tiếng như Shell, Caltex, Castrol, Mobil... sử dụng rộng rãi. MBT trong đề tài cũng đăng ký để đạt tiêu chuẩn: KP2H20, KP3H20.
.png)
