水-乙二醇抗燃液压液的基本组成是水和乙二醇, 其中乙二醇是起抗燃作用的主体, 根据资料和试验测试结果, 选取去离子水55g , 乙二醇25g 作为基础组分。不仅能达到抗燃要求, 还具有 -20℃ 以下的凝点。此外, 配方中还含有稠化剂, 润滑剂, 防锈剂, 腐蚀抑制剂和抗泡剂等多种添加剂, 其复杂的添加剂组成可赋予水- 乙二醇体系多项性能, 以满足抗燃液压系统的特殊要求。
① 增稠剂
水溶性稠化剂种类很多, 本文选择了原料易得,价格合理, 增稠效果较好的聚乙二醇( PEG) 作稠化剂。以达到VG 46 和粘度指数大于140 的粘度要求,通过对不同分子量PEG的筛选, 确定PEG 6000 作为稠化剂, 用量为20.5g 就可达到粘度和粘度指数要求。
② 润滑剂
为适应水- 乙二醇体系溶解性的要求, 制备了改性的脂肪酸作润滑剂。脂肪酸有较长的碳链, 具有良好的油性, 但其抗磨性较差, 且几乎不溶于水, 故需在脂肪酸分子中引入具有抗磨性的元素和增加水溶性的基团。制备中采用了两步反应: 首先对脂肪酸进行硫化处理, 利用脂肪酸的不饱和键与元素硫加成,得到硫化脂肪酸; 再让硫化脂肪酸与碱反应得到成品润滑剂硫化脂肪酸钠。其反应过程如下:
③ 防锈剂
选择对水- 乙二醇体系稳定性无不良影响的水溶性物质作为防锈剂,它的液相锈蚀、气相锈蚀和金属片防锈性能，均有良好的效果。
④ 抗泡剂
选择多元醇为抗泡剂, 用GB/ T12579 方法测试了其抗泡效果,多元醇抗泡剂在水、乙二醇体系中具有良好的抗泡性能。
⑤ pH 的调节
由于硫化脂肪酸钠和防锈剂A 都是碱性物质, 测得体系的pH 值大于9.0 , 因此不用再加入pH 调节剂就能达到抗燃液压液的酸碱度要求。
多种添加剂加入水- 乙二醇体系后, 个别指标可能会发生变化, 影响抗燃液压液的使用。为此对照抗燃液压液质量指标, 综合评定了抗燃液压液的性能,研制的抗燃液压液组成具有良好的粘温性能、润滑性能、防锈性能和抗泡性能, 可以在较宽的温度范围内使用, 尤其是在负荷为294N 时, 四球机上长磨的磨斑直径较小, 表明它具有良好的润滑保持能力。
① 难燃性
难燃介质的难燃性, 一是指不易着火燃烧; 二是指即使着火也不扩散。水-乙二醇型液压液中含有35~55%的水, 当遇到明火时, 水吸收大量的热变为蒸汽, 可降低周围环境的温度, 同时水变为蒸汽后体积急剧膨胀, 能有效的将空气阻隔在外边,起到阻燃的作用。只有当水-乙二醇液压液中的含水量下降到一定的程度, 才会变成可燃性液体, 但燃烧不会发生蔓延。
② 抗腐蚀性
对于矿物油型液压油而言, 腐蚀试验通常是检验石油产品中硫醇、元素硫或碱性和酸性物质等对金属腐蚀的情况, 同时考察石油产品在规定温度和时间受热情况下有无腐蚀性物质的产生。对于水-乙二醇型难燃液压液来说, 本身就具有腐蚀的因素( 水) , 如所加入的相关添加剂搭配不合理的话, 在运输和使用过程中, 就会对所接触的设备造成腐蚀和损坏。因此, 腐蚀试验是水-乙二醇型难燃液压液的重要控制项目之一。
③ 挥发性
通常水-乙二醇型难燃液压液含有气相防腐剂,可保护封闭油箱内介质上方的金属不被氧化。由于水-乙二醇型难燃液压液在敞开的环境中会慢慢的挥发, 气相防腐剂也会随之被挥发, 这一特点与普通的液压系统不同。
④ 橡胶相容性
橡胶材料在液压系统中通常作为密封材料使用。在液压介质与橡胶的适应性不好的情况下, 会引起橡胶的过度膨胀或过度收缩, 造成液压系统不能正常工作。所以要求液压介质与系统所使用的密封材料相适应。
⑤ 剪切安定性
矿物油型液压油经过泵、阀等元件, 尤其是通过液压元件的小孔、缝隙时, 要经受剧烈的剪切作用。在剪切力的作用下, 液压油中所含大分子发生断裂变成较小分子, 使液压油黏度降低。而水-乙二醇型难燃液压液经剪切后呈现较复杂的变化, 一方面使所含高分子聚合物剪切变成小分子, 使液压液黏度下降, 一方面使水分含量降低, 黏度增大, pH值也降低。
⑥ 抗磨性
抗磨性是指减少机件磨损的能力。机件的磨损主要是由于金属接触而相对运动时摩擦力作用的结果。在摩擦副之间加入润滑介质, 使运动的机件表面不发生直接接触, 从而降低摩擦系数, 减少磨损。比较相同黏度的矿物油而言, 水-乙二醇的润滑性较差, 不易生成牢固的润滑膜。因此, 水-乙二醇型难燃液压液中应添加适量的极压抗磨剂。
⑦ 倾点
水-乙二醇液压液中含有的乙二醇或其他聚合物, 具有比矿物油更好的低温性能。
