水-多元醇型难燃液压液的性能研究.pdf

2 0 1 2年 7月 第4 O卷 第 1 3期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S J u 1 ．2 01 2 Vo 1 ． 4 0 N o ． 1 3 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 1 3 ． 0 2 8 水 一多元醇型难燃液压液的性能研究 宋开财，沈国钦 ，王建华，李春生，宋敏 中国人民解放 军9 2 1 1 7部队，北京 1 0 0 0 7 2 摘要分析了不同组成难燃液压液的难燃性、黏温特性和蒸发特性等主要理化性能，研究了不同含水量、不同类型多 元醇和增黏剂对水基难燃液压液主要性能的影响。结果表明水基难燃液压液的水含量越高，难燃性越好 ，蒸发率越高， 且蒸发率随时间的变化规律是先增大后减少。水 一乙二醇型液压液的低温性能较好 ，水 一甘油型液压液的空气释放性和对 稠化剂的感受性较好。水溶性聚醚的稠化能力远远优于聚乙二醇，低温时无结晶现象。研究结果对于水基难燃液压液的配 方研究和使用具有参考意义。 关键词 液压系统；水基液压液； 含水量； 蒸发特性 中图分类号T E 6 2 6 ． 3 8 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 l 3 0 9 1 3 P r o p e r t i e s Re s e a r c h o f W a t e r - p o l y o l s F i r e Re s i s t a n t Hy d r a u l i c F l l l i d S ONG Ka i c a i ，S HEN Gu o q i n，WANG J i a n h u a ，L I C h u n s h e n g ，S O NG Mi n 9 2 1 1 7 U n i t o f P L A， B e i j i n g 1 0 0 0 7 2。C h i n a A b s t r a c t T h e m a j o r p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f fi r e r e s i s t a n t h y d r a u l i c fl u i d s w i t h d i ff e r e n t c o m p o s i t i o n h a v e b e e n a n a - l y z e d，s u c h a s fi r e r e s i s t a n t ，v i s c o s i t y t e mp e r a t u r e a n d e v a p o r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ．T h e i n f l u e n c e s o f d i ff e r e n t w a t e r c o n t e n t ，d i f f e r e n t t y p e s o f p o l y o l s an d t a c k i fi e r o n t h e ma i n p r o p e r t i e s o f wa t e r b a s e d fi r e r e s i s t a n t h y d r a u l i c fl u i d h a v e b e e n s t u d i e d ．T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e h i g h e r w a t e r c o n t e n t o f wa t e r b a s e d fi r e r e s i s t a n t h y d r a u l i c fl u i d， t h e b e t t e r t h e fl a me r e s i s t a n c e i s ，a n d t h e h i g h e r t h e e v a p o r a t i o n r a t e ．Th e r u l e o f c h a n g e a t e v a p o r a t i o n r a t e alo n g wi t h t i me w a s fi r s t i n c r e a s e d a n d t h e n d e c r e a s e d ．T h e l o w t e mp e r a t u r e p e r f o r m- a n c e o f wa t e r - g l y c o l - b ase d h y d r a u l i c fl u i d wa s b e t t e r ，b u t t h e a i r r e l e asi n g p r o p e r t y and t h e s u s c e p t i b i l i t y o n t h i c k e n i n g a g e n t o f wa t e r g l y c e r o l b a s e d h y d r a u l i c flu i d w e r e b e t t e r ．Th e t h i c k e n i n g a b i l i t y o f wa t e r - s o l u b l e p o l y e t h e r i s f a r s u p e ri o r t o p o l y e t h y l e n e g l y c o l ，w i t h n o c r y s t all i z a t i o n p h e n o me n a a t l o w t e mp e r a t u r e ．Th e s t u d y r e s u l t s a r e o f c e rta i n r e f e r e n c e s i g n i fi c an c e t o t h e r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f w a t e r - b a s e d fi r e r e s i s t a n t h y d r a u l i c fl u i d ． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c s y s t e m ；W a t e r - b a s e flu i d；W a t e r c o n t e n t ；Ra t e o f e v a p o r a t i o n 随着现代工业生产向高温、高速和大容量方向发 展，保障机械设备和操作人员的安全 ，解决因油品喷 溅、泄漏引起的爆炸和火灾事故已越来越成为人们所 关心的重要课题。世界上许多国家都在高温高压的液 压 系统 中应用难燃液压液 ，国内冶金 、煤炭 等行 业在热源 附近或易发生火灾区域的液压 系统 中也广泛 采用难燃液压液。难燃液压液是指在明火或高温的作 用下能抗燃烧及在压力作用下发生物理状态变化时能 抗 自燃 的液压介质。水基难燃液压液因具有使用 寿命 长、价格适 中、低凝 、无毒、不存在水解安定性问 题 ，是众 多难燃液压液 中应用较 广泛 的一类 。水 基难燃 液压液 主要 由水 、多元醇 、增黏剂 和功能添加 剂所组成 ，文中重点分析了不同组成难燃液压液的难 燃性、黏温特性和蒸发特性等主要理化性能，研究了 不同含水量、不同类型多元醇和增黏剂对水基难燃液 压液主要性 能的影 响 ，研究结果对于水基难燃液压液 的配方研究和使用具有参考意义。 1 实验设备与实验方法 1 ． 1 实验 设备 电光分析天平 型号 T G 3 2 8 A，最大称量质 量 2 0 0 g ，分度值 0 ． 1 m g ，由上海天平仪器厂生产。 广口保温瓶或圆筒形容器 要具有保温层，容器 的盖子上要有插试管 、温度计和加入干冰 的孔 口。也 可用半导体致冷器。 水银温度计 符合 G B 5 1 4要求，用于测量不低 于 一 3 0℃ 的试样 的温度 。 采用 以下几种化学试 剂 水 蒸馏水或去离子水 ； 乙二醇分析纯试剂 ，纯度大于 9 9 ． 5 ％，由威 尔 昆化学试剂有限公司生产 ； 甘油 分析纯试剂，纯度 大于 9 9 ． 5 ％ ，由威尔 昆化学试剂有限公司生产； 增黏剂不同类型的水溶性聚醚 P A G ，分子 量为 5万左右 ，无 色透 明黏稠液体 。 收稿 日期 2 0 1 1 0 6 0 8 ’ 作者简介 宋开财 1 9 7 6 一 ，高级工程 师 ，长期从事液压 油液技术研究。Em a i l s o n g k c 2 0 0 8 s i n a c o rn。 9 2 机床与液压 第 4 0卷 1 ． 2 实验方 法 低温结晶将盛有 3 0 0 m L试样的干净的标本瓶 置于 一 1 8℃冷浴中，6 h后用肉眼观察是否结晶。 蒸发特性将难燃液压液分别置于几个相同形状 和大小的玻璃烧杯中，在一定的温度下保持不同的时 间后 ，用高精度电分析天平称量恒温前后液压液的质 量 ，数据的测取用重复试验法进行 ，通过求平均值 得到不同条件下该液压液的蒸发率。 2 研究结果与讨论 2 ． 1 不 同含 水量对 液压 液性 能的影 响 求水基难燃液压液中的水 。 。 。 。 分 含 量 应 不 低 于 3 5 ％。 图 1 液压液水含量与火 图2为 7 0 c C条件下，不 焰持续时间的关系 同水含量液压液的蒸发率与时间的关系曲线。根据几 何相似原理，平均蒸发率转换成具有实用意义的单 位％／ m m i’ l l 。 。 。从图 2中可以直观地看出，液压液 的蒸发率随着水含量的增加而不断增加，水含量越 高，蒸发率越大，并且随着试验时间的增加，不同水 含量液压液的蒸发率先是不断增加 ，而后随着试验时 间的增加 ，蒸发率先出现下降，而后趋于稳定值 ，这 一 趋势 随液压液水含量的减少而更加 明显 。 ．暑 昌 昌 椭 图2 不同水含量液压液的蒸发特性曲线 2 ． 2不同类型 多元醇对液压液性能的影响 表 1 列出 了水 一乙二醇型液压液 和水 一甘油型液 压液的理化特性。从表 1中可以看出，多元醇可以显 著改善液压液的低温性能，并且随着多元醇含量的增 加，液压液 的倾 点逐渐 降低。当运动黏度相 当时 ， 水 一甘油型液压液的空气释放性较好，但低温性能略 差一些，抗泡性能相 当。此外，从表 l中还可以看 出 ，水 一 甘油型液压液对水溶性稠化 剂的感 受性更好 一 些，即添加相同量的水溶性增黏剂，甘油型液压液 的运 动黏度增加幅度更大一些。 不同类型多元醇液压液的蒸发特性曲线和黏温特 性曲线见图 3 、图4 。可以看出，水 一乙二醇型液压 液的黏温特性明显好于水 一甘油型液压液，二者的蒸 发特性相 同。 表 1 不同多元醇型液压液的理化特性表 0 ． 4 0 0 ．3 5 基0 ． 3 0 0． 2 姗 0 ． 1 5 0． 1 0 糕 0 ．0 5 0． 00 车 、 昌 邑 旃 龋 擦 图3 不同多元醇液压液 图4 不同多元醇液压液 的蒸发特性曲线 的黏温特性曲线 2 ． 3 不同类型增黏剂对液压液性能的影响 表 2 列出了水溶性聚醚和聚乙二醇在水 一 甘油型 液压 液中的部分理化性能 。由表 2 可知 ，水溶性聚 醚 的稠化能力远远优于聚乙二醇，即添加相同量的稠化 剂，聚醚的增黏效果远远好于聚乙二醇，并且低温时 不会产生固体 聚乙二醇 出现结 晶的现象 ，表 3列 出了 3种使用不同类型水溶性聚醚的液压液的主要理化性 能 ，液压液 的黏温特性 曲线如图 5 所 示。从 中可 以看 第 1 3期 宋开财 等水 一多元醇型难燃液压液的性能研究 9 3 出，3种水溶性聚醚虽然类型不同，但稠化能力和黏 温特性相当，液压液的低温性能接近。在空气释放性 方面 ，聚醚 P A G一 2的空气 释放值在 2 0 m i n以内，聚 醚 P A G一1和 P A G一3的空气释放值均在 2 0 ra i n以 外 。 为进一步考察 3 种聚醚的综合性能，图6为 3种 不同聚醚在 7 0 ℃条件下，液压液经不同试验时间的 蒸发特性曲线。从中可以直观地看出，P A G一1的蒸 发率最大 ，P A G一2的蒸发率最小 ，P A G一3的蒸发 率居中。 表2 2种水溶性增黏剂在液压液中的理化特性 7 0 0 ； 6 0 0 咭5 0 0 目4 0 0 3 0 0 糯 2 0 0 擦 1 O 0 0 表 3 不同聚醚液压液的理化性能 图5 不同聚醚液压液 的黏温特性曲线 2 ‘ i 2 ． 2 瑟 槭 、 ； l 6 1 ． 4 莹 1 ． 2 1 ． 0 图6 不同聚醚的蒸 发特性曲线 3结论 1 水基难 燃液 压液 的水含 量 越高 ，难 燃性 越 好 ，蒸发率越高。在试验条件下 ，不同含水量液压液 的蒸发率随时间的变化趋势相同。 2 多元醇可以显著改善水基难燃液压液的低温 性能，其中乙二醇的降凝效果更好一些。另外 ，水 一 甘油型液压液对水溶性稠化剂 的感受性更 好一些 ，空 气释放性也较好。 3 水溶性聚醚的稠化能力远远优于聚乙二醇， 低温时无结晶现象。不同类型水溶性聚醚的稠化能力 和黏温特性相当，低温性能接近，空气释放性和蒸发 特性略有不 同。 参考文献 【 1 】 前田陆三． 水基润滑添加剂 [ J ] ． 合成润滑材料 ， 1 9 8 5 5 1 7 2 O ． 【 2 】 R A L P H L e n e r ． P l a n n i n g H i 出 W a t e r C o n t e n t H y d r a u l i c F l u - i d U s e [ J ] ． L u b r E n g ， 1 9 9 0 ， 4 6 1 1 7 3 7 7 3 9 ． 【 3 】 WA M B A C H W． H y dr a ul i c S y s t e m s a n d F l u i d s [ J ] ． I z t b r E n g ， 1 9 8 3 ， 3 9 8 4 8 3 4 8 5 ． 【 4 】T A L O R R， WA N G Y ． L u b r i c a t i o n R e g i m e s a n d T r i b o l o g i c a l P r o p e r t i e s o f F i r e - R e s i s t e m t H y d r a n l i c F l u i d s[ J ] ．L u b r E n g ， 1 9 8 5 ， 4 0 1 4 4 5 O ． 【 5 】 茆涛松， 丁元 ， 周纪芗． 回归分析及其试验设计[ M] ． 上 海 华东师范大学出版社， 1 9 8 6 4 4 ． ’H ‘ H ’ H ‘ H ’ H ‘ H ’ H ’ H ‘ H 。 H 。 H ‘ H ’ H ’ H ‘ H ‘ H ‘ H ‘ H ’ H ’ H ’ H ‘ H ‘ H ‘ H ‘ H ’ H H 。 H ‘ H ’ H ‘ H ’H 。 H 。 H ’ H ’ H 。 H ‘ H ’ H ‘ H ’ H ‘ H ‘ H ‘ 丰 高精度数控磨床技术国内首创 车 叩 山 等 在第九届中国 海峡 项目 成果 交易 会上， 辉煌重工集团与 厦门 大学成功 对接， 开始对高精度数控轧辊磨床进行技术} 王 提升。经过1 0 个月的紧张 研发与 科技攻 关， 这种用于 冶金行业、 有色金属行业以 及造纸行业的 高精度数控轧辊磨床， } 实现了非接触自动测量轧辊的精度， 加工误差控制在2 m以内， 在国内尚属首创。 士 士 叩 内 容来源福建省人民政府网站 { } _ { } _ { } _ { } _ { } - { H } _ { } - { } _ { H } _ { } { } - { - H } _ { } _ { } _ { } _ { } ． { } _ { ． } { } - { ． H ． } _ { ． H ． } _ { ． H ． } _ { ．H ． H ． } _ { ． } _ { ． H ． H ． } _ { ． H ． } _ { ． H ． } {．H ． } _ { ． H ． H ． }