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

CÔNG TY CP PHÁT TRIỂN PHỤ GIA VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ
(APP)


BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT MỠ BÔI TRƠN CHỊU NƯỚC
TRÊN CƠ SỞ 12-HYDROXYSTEARAT CANXI
Thực hiện Hợp Đồng số 124.11.RD/HĐ-KHCN ngày 23/03/2011
Ký giữa Bộ Công Thương và Công ty CP Phát triển Phụ gia và Sản phẩm dầu mỏ




CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TS. PHẠM THỊ THÚY HÀ
CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: CÔNG TY CP PHÁT TRIỂN PHỤ GIA
VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ

HÀ NỘI – 2011

CÔNG TY CP PHÁT TRIỂN PHỤ GIA VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ
(APP)


BÁO CÁO ĐỀ TÀI NCKH CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT MỠ BÔI TRƠN CHỊU NƯỚC
TRÊN CƠ SỞ 12-HYDROXYSTEARAT CANXI
Thực hiện Hợp Đồng số 124.11.RD/HĐ-KHCN ngày 23/03/2011
Ký giữa Bộ Công Thương và Công ty CP Phát triển Phụ gia và Sản phẩm dầu mỏ

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TS. PHẠM THỊ THÚY HÀ
CÁN BỘ THAM GIA:
1. KS. Nguyễn Toàn Thắng
2. KS. Bùi Hồng Lam
3. KS. Dương Thị Đào
4. KS. Trương Ngọc Đức



Hà nội, ngày 22 tháng 11 năm 2011
TỔNG GIÁM ĐỐC PHÊ DUYỆT

HÀ
NỘI – 2011
Báo cáo được trình bày theo Biểu mẫu 26.12a thuộc QT 26 do Bộ Công Thương ban hành

MỞ ĐẦU
Nhu cầu về mỡ bôi trơn 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 sacci ô tô, bôi trơn một số cơ cấu cần bôi trơn đa dụng làm việc ở nhiệt độ dưới
110
o
C và đặc biệt thích hợp cho các ổ bi 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 liti ở khoảng nhiệt độ dưới 110
o
C, với giá
thành rẻ hơn mỡ liti 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 môi trường của chúng
vượt trội so với các loại mỡ khác.
Tại Việt Nam, mỡ bôi trơn chịu nước trên cơ sở 12 – Hydroxystearat Canxi thường
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
chịu nước cao đang có nhu cầu lớn trong các ngành khai khoáng, công nghiệp xi
măng Tại các ngành này, yêu cầu về khả năng an toàn môi 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 biệt là với nguyên liệu Hiện 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, ổ 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.
− Công nghệ có khả năng triển khai vào thực tế.



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
CÁC TỪ VIẾT TẮT 1
TÓM TẮT BÁO CÁO 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU 3
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6
1.1. GIỚI THIỆU VỀ MỠ BÔI TRƠN 6
1.1.1. Khái niệm chung về mỡ bôi trơn 6
1.1.2. Tính chất của MBT 6
1.1.3. Các tiêu chuẩn phân loại mỡ bôi trơn 8
1.1.3.1. Phân loại theo Tiêu chuẩn ISO 6743-9 8
1.1.3.2. Phân loại theo Tiêu chuẩn Đức DIN 51502 9
1.2. MỠ BÔI TRƠN GỐC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI 11

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GỐC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI
TRÊN THẾ GIỚI 12
1.3.1. Một số kết quả nghiên cứu về mỡ bôi trơn gốc 12HSA canxi 12
1.3.2. Các đơn pha chế mỡ bôi trơn trên cơ sở xà phòng 12 – hydroxystearat canxi 14
1.3.3. Một số sản phẩm MBT gốc 12 –hydroxystearate canxi trên thị trường 18
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GỐC 12-HYDROXYSTEARATE CANXI
TẠI VIỆT NAM 20
1.5. KẾT LUẬN TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TỔNG QUAN TÀI LIỆU 22
2 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 23
2.1. NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 23
2.1.1. Dầu gốc khoáng 23
2.1.2. Canxi hydroxyt 23
2.1.3. Axit 12- hydroxystearic 23
2.1.4. Phụ gia 24
2.1.5. Các hóa chất khác 24
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 25
2.2.1. Phương pháp xác định tính chất hoá lý của nguyên liệu 25

2.2.2.
Phương pháp đánh giá tính chất hóa lý và tính năng sử dụng của MBT trong
phòng thí nghiệm 25

2.2.3. Phương pháp thử nghiệm tính năng sử dụng của MBT trong thực tế 27
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tổng hợp chất làm đặc 12 – hydroxystearat canxi 27
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu xác lập đơn pha chế 28
2.3.2.1. Thiết bị 28
2.3.2.2. Thành phần các mẫu mỡ thí nghiệm 29
2.3.2.3. Quá trình nấu mỡ thí nghiệm 29
2.3.3. Phương pháp nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ 30

3 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
3.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT LÀM ĐẶC 12 – HYDROXY STEARAT
CANXI 31
3.1.1. Tổng hợp chất làm đặc riêng biệt trước khi tạo mỡ trong dầu khoáng 31
3.1.2. Tổng hợp chất làm đặc in-situ trong dầu khoáng 32
3.2. NGHIÊN CỨU XÁC LẬP ĐƠN PHA CHẾ 33
3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn dầu gốc làm môi trường phân tán cho MBT 33
3.2.2. Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ chất làm đặc phù hợp 35
3.2.3. Nghiên cứu lựa chọn phụ gia 38
3.2.4. Xác lập đơn pha chế 40
3.3. NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CÁC GIAI ĐOẠN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 41
3.3.1. Khảo sát lựa chọn phương pháp trung hòa và xà phòng hóa 12HSA 41
3.3.1.1. Khảo sát lựa chọn tỷ lệ axit 12HSA trong giai đoạn phản ứng trung hòa và
xà phòng hóa 41

3.3.1.2. Khảo sát lựa chọn chế độ nạp Ca(OH)
2
vào hỗn hợp phản ứng 42
3.3.2. Khảo sát lựa chọn phương pháp phân tán xà phòng trong dầu gốc ở giai
đoạn xử lý nhiệt 43

3.3.3. Khảo sát lựa chọn chế độ làm nguội 44
3.3.4. Khảo sát lựa chọn phương pháp đồng thể hóa 44
3.3.5. Quy trình công nghệ tổng hợp MBT trong phòng thí nghiệm 45
3.4. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 46
3.5. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 46

3.6. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT MỠ BÔI TRƠN APP CA WR 47
3.7. THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 49

3.7.1. Thử nghiệm tại APP 49
3.7.2. Thử nghiệm tại Công ty CP Đóng tàu Thái Bình Dương 50
3.8. XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CƠ SỞ 51
3.9. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THƯƠNG MẠI HÓA 52
4 KẾT LUẬN 54
KIẾN NGHỊ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
DANH MỤC PHỤ LỤC 57

1

CÁC TỪ VIẾT TẮT
ASTM Tiêu chuẩn Quốc gia Mỹ (viết tắt của tiế
ng Anh American
Society for Testing and Materials)
AP Alkyl phenol
DPA Diphenylamin
12HSA Axit 12-hydroxystearic
12HSACa Xà phòng 12 – hydroxystearat canxi
LZ - ES Olephin sunphua hóa
MBT Mỡ bôi trơn
PHSH Phân hủy sinh học
TAN Trị số axit tổng
TBN Trị số kiềm tổng
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam



2

TÓM TẮT BÁO CÁO
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 dây chuyền 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 dầu mỡ nổi tiếng. Tuy nhiên công nghệ sản xuất là bí mật nên
ít được công bố. tại Việt Nam chưa có công bố về việc nghiên cứu loại mỡ này.
Bằng các phương pháp nghiên cứu có độ tin cậy cao các phương pháp phân tích là
các tiêu chuẩn ASTM hoặc GOST thường được sử dụng trong nghiên cứu dầu mỡ
bôi trơn, với vật liệu hóa chất là các nguyên liệu sẵn có trong nước hoặc do APP
nhập khẩu, đề tài đã tiến hành nghiên cứu lựa chọn công nghệ tổng hợp chất làm
đặc, nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu bao gồm các dầu gốc, tỷ lệ chất làm đặc và
các loại phụ gia để xác lập đơn pha chế và nghiên cứu điều kiện 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 kg/mẻ và 1500 kg/mẻ, hiệu chỉnh lại các điều kiện công nghệ và từ đó
xác lập quy trình công nghệ sản xuất thực thi trên dây chuyền công nghệ sản xuất
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
ổ 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 cẩu 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 dõi để phục vụ nhu cầu sản xuất kinh doanh của APP.

Tiêu chuẩn cơ sở của MBT trong đề 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
o
75:14.12.2011/APP”.
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
kg/mẻ. Sản phẩm đạt yêu cầu KP2K-20 và KP3K-20 theo phân loại DIN 51502.
3

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1– Quy định các ký hiệu trong phân loại mỡ bôi trơn theo Tiêu chuẩn ISO
6743-9 9

Bảng 1-2: Số độ đặc NLGI (cấp NLGI) 9
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 bôi trơn gốc canxi và mỡ bôi trơn đa dụng gốc
liti với môi trường phân tán là dầu gốc khoáng 11

Bảng 1-6: Tính chất MBT 12HSA canxi trên cơ sở các dầu gốc khác nhau 13
Bảng 1-7: Thành phần và kết quả thử nghiệm mỡ 12HSA Canxi có chứa estolid
theo US Patent 2822331 15

Bảng 1-8: Kết quả nghiên cứu MBT trên cơ sở xà phòng hỗn hợp Ca/Na của US
Patent 2822331 15

Bảng 1-9: Thành phần MBT canxi thí nghiệm theo patent WO/2011/015211 16
Bảng 1-10: Tính chất MBT theo kết quả nghiên cứu của Patent WO/2011/015211 17
Bảng 1-11: Một số sản phẩm MBT gốc 12HSA canxi trên thị trường thế giới 18
Bảng 1-12: Thành phần và tính chất MBT phức canxi TN - 150 21
Bảng 2-1: Chất lượng của các loại dầu gốc khoáng sử dụng trong đề tài 23
Bảng 2-2: Các tính chất của các phụ gia sử dụng trong nghiên cứu 24
Bảng 2-3: Các phương pháp phân tích nguyên liệu MBT sử dụng trong nghiên cứu
25

Bảng 2-4: Các phương pháp phân tích MBT sử dụng trong nghiên cứu 25
Bảng 3-1: Tính chất của các mẫu xà phòng 12HSA Canxi tổng hợp theo phương
pháp A 31

Bảng 3-2: Tính chất của các mẫu 12HSACa tổng hợp theo phương pháp a 31
Bảng 3-3: Tính chất của MBT trên cơ sở xà phòng tổng hợp in-situ trong dầu
khoáng (phương pháp B) 32

Bảng 3-4: Kết quả khảo sát lựa chọn loại dầu gốc để tổng hợp MBT 12-HSACa 34
4

Bảng 3-5: Thành phần các mẫu MBT khảo sát với tỷ lệ 12HSA khác nhau 36

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 liti 37

Bảng 3-7: Kết quả khảo sát nghiên cứu lựa chọn hàm lượng kiềm dư phù hợp để
tổng hợp MBT 12-HSACa 37

Bảng 3-8: Đơn MBT 12HSACa đã xác lập 40

Bảng 3-9: Tính chất của các mẫu MBT tổng hợp trong phòng thí nghiệm theo đơn
đã xác lập 40

Bảng 3-10: Khảo sát tỷ lệ 12HSA trong hỗn hợp phản ứng 41
Bảng 3-11: Kết quả khảo sát phương pháp nạp canxi hydroxyt trong công nghệ sản
xuất MBT 12HSACa 43

Bảng 3-12: Tính chất của MBT với chế độ nhiệt phân tán xà phòng khác nhau 44
Bảng 3-13: Kết quả khảo sát tính chất MBT với chế độ làm nguội khác nhau 44
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 48
Bảng 3-16: Kết quả thử nghiệm mỡ bôi trơn đa dụng chịu tải chịu nước APP CA
WR tại Công 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 bôi 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
thương phẩm tại Việt Nam 53


5

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Ví dụ về cấu trúc khung mạng của MBT gốc canxi 6
Hình 1-2: Sơ đồ nhiệt độ trong công nghệ sản xuất MBT TN - 150 21
Hình 2-1: Máy đo độ bền chống rửa trôi Koler K 19200 26

Hình 2-2: Dụng cụ thử nghiệm đánh giá khả năng chịu nước của MBT theo DIN 51
807 phục vụ phân loại MBT theo DIN 51502 26

Hình 2-3: Nồi nấu mỡ thí nghiệm dung tích 5 L tại APP 29
Hình 2-4: Máy nghiền cán ba trục lăn tại APP 29
Hình 3-1: Sơ đồ nhiệt của quá trình tổng hợp chất làm đặc 12HSACa trong hỗn hợp
dầu gốc BS 150/SN 150 33

Hình 3-2: Kết quả khảo sát lựa chọn độ nhớt hỗn hợp BS 150/SN150 phù hợp để
tổng hợp MBT 12-HSACa 35

Hình 3-3: Tính chất các mẫu MBT với tỷ lệ 12HSA khác nhau 36
Hình 3-4: Kết quả nghiên cứu khảo sát lựa chọn phụ gia trong công nghệ sản xuất
MBT 12HSACa 39

Hình 3-5: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn đa dụng chịu tải chịu
nước APP CA WR 47


6

1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. GIỚI THIỆU VỀ MỠ BÔI TRƠN
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.

Hình 1-1: Ví dụ về cấu trúc khung mạng của MBT gốc canxi
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
7

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
o
C.
− 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
o
C 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
o
C 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

8

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
o
C 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
o
C 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
9

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.
Bảng 1-1– Quy định các ký hiệu trong phân loại mỡ bôi trơn theo Tiêu chuẩn ISO 6743-9
Ký hiệu 1: Nhiệt độ vận
hành giới hạn dưới
Ký hiệu 2: Nhiệt độ
vận hành giới hạn trên
Ký hiệu 4: Tính bôi trơn và bảo vệ chống
ăn mòn trong điều kiện nhiễm nước
Nhiệt độ

(
o
C)
Ký hiệu 1
Nhiệt độ
(
o
C)
Ký hiệu 2
Nhiễm
nước
a

Bảo vệ chống ăn
mòn
b

Ký hiệu 3
0
A
60
A
L L
A
− 20
B
90
B
L M
B

− 30
C
120
C
L H
C
− 40
D
140
D
M L
D
< − 40
E
160
E
M M
E


180
F
M H
F


> 180
G
H L
G

a
L = khô; M = tĩnh; H = rửa nước H M
H
b

L = không bảo vệ; M = bảo vệ khi có nước; H = bảo vệ
khi có nước muối
H H
I
Ký hiệu 4: Khả năng chịu tải
Khả năng chịu tải (tính chịu cực áp EP)
Ký hiệu 4
Không
A
Có
B
Bảng 1-2: Số độ đặc NLGI (cấp NLGI)
Phân loại NLGI
Độ xuyên kim làm việc ở
25
o
C, 0,1 mm
Phân loại NLGI
Độ xuyên kim làm việc
ở 25
o
C, 0,1 mm
000
445 - 475
2

265 - 295
00
400 - 430
3
220 - 250
0
355 - 385
4
175 - 205
1
310 - 340
5
85 - 115
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:
10


Ý nghĩa của các ký hiệu như sau:
K: MBT sử dụng cho ổ trượt và ổ lăn
PHC: Chứa phụ gia cực áp (P) và
dầu gốc tổng hợp hydrocacbon (HC)
2: MBT có cấp phân loại NLGI số 2
N: Nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là
140
o
C

- 20: Nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới
là – 20
o
C
Ghi chú: Đôi khi ký hiệu không chỉ
rõ loại dầu gốc, trong trường hợp
này, mặc định dầu gốc là HC (VD:
KP2K-20)
Bảng 1-3: Ký hiệu 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 Ký hiệu c) Loại dầu gốc
K Bôi trơn ổ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt E Poly este
G Bôi trơn cơ cấu truyền động kín FK Dầu tổng hợp chứa flo
OG Bôi trơn cơ cấu truyền động hở HC Dầu tổng hợp chứa hydrocacbon
M Bôi trơn vòng bi trượt hoặc cơ cấu
làm kín
PH Dầu tổng hợp trên cơ sở este
photphat
Ký hiệu b) Phụ gia
PG Dầu gốc trên cơ sở polyglycol
P Phụ gia cực áp SI Dầu gốc silicol
F Chất bôi trơn rắn (phấn chì, molip
đen disunphua
X Dầu gốc khác các loại kể trên
Ghi chú: Nếu trong ký hiệu MBT không có ký
hiệu về dầu gốc tổng hợp thì có nghĩa là MBT
này có chứa dầu gốc khoáng thông thường
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
Ký

hiệu
Nhiệt độ giới
hạn trên,
o
C
Độ bền chống
rửa trôi
Ký hiệu Nhiệt độ giới
hạn trên,
o
C
Độ bền chống
rửa trôi
C + 60 0 hoặc 1 ở 40
o
C M + 120 2 hoặc 3 ở 90
o
C
D + 60 2 hoặc 3 ở 40
o
C N + 140 Chuyển tiếp
E + 80 0 hoặc 1 ở 40
o
C P + 160 -
F + 80 2 hoặc 3 ở 40
o
C R + 180 -
G + 100 0 hoặc 1 ở 90
o
C S + 200 -

H + 100 2 hoặc 3 ở 90
o
C T + 220 -
K + 120 0 hoặc 1 ở 90
o
C U > + 220 -
Độ bền chịu nước có các mức đánh giá từ 0 (nhỏ nhất) đến 3 (lớn nhất) đánh giá theo DIN 51807
11

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.
1.2. MỠ BÔI TRƠN GỐC 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-
hydroxystearic. 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 ổn định cấu trúc.
Nếu mất nước các mỡ loại này sẽ bị phá vỡ cấu trúc không còn tính chất của MBT.
Bảng 1-5: So sánh tính chất các mỡ bôi trơn gốc canxi và mỡ bôi trơn đa dụng gốc liti với môi
trường phân tán là dầu gốc khoáng
[27, 14]
Thành phần Mỡ canxi thông thường
Mỡ canxi gốc 12 –
hydroxystearate canxi
Mỡ đa dụng gốc liti
Chất làm đặc Xà phòng canxi của các
axit béo thông thường
(axit stearic, oleic, hỗn

hợp axit tallo, axit béo
động thực vật…)
Xà phòng canxi của
axit 12-HSA
Xà phòng liti của
axit 12-HSA
Hàm lượng nước 0,1 – 0,5 % Không có Không có
Tính chất
Nhiệt độ nhỏ giọt,
o
C
70 - 85 130 – 150 175 - 210
Gới hạn trên của
nhiệt độ làm việc,
o
C
60 - 70 100 - 110 130 - 135
Tính chịu nước Cao Cao Tốt
Khả năng bôi trơn
(chống mài mòn và
kẹt xước)
Tốt Tốt Vừa phải
Nhiệt độ sử dụng,
o
C
-10 đến 70 -20 đến 120 - 20 đến 130
Tính an toàn sức
khỏe và môi trường
của chất làm đặc
An toàn An toàn Ít an toàn hơn do có

mặt liti
MBT gốc 12 – HSA canxi do trong mạch hydrocacbon của phân tử chất làm đặc có
chứa nhóm OH nên không cần chứa nước để ổn định cấu trúc. MBT loại này phát
12

huy các tính chất tốt của MBT canxi thông thường là bền chịu nước, tính chất bôi
trơn tốt hơn mỡ liti, 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
o
C lên 120
o
C
(là giới hạn làm việc phổ biến của các máy móc công nghiệp), không bị mất cấu
trúc khi nhiệt độ tăng cao [9, 16].
Trên Bảng 1-5 là các đánh giá so sánh thành phần và tính chất của các mỡ đa dụng
gốc canxi và gốc liti trên cơ sở MTPT là dầu gốc khoáng. Có thể thấy rằng mỡ
canxi trên cơ sở 12HSA có nhiều tính năng tương đương với mỡ đa dụng gốc liti –
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 110 – 120
o
C, gần tương đương với mỡ liti (120
o
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
o
C). Chúng có độ bền
cơ học tương đương MBT gốc liti và có nhiều ưu điểm vượt trội hơn mỡ liti là khả
năng chịu nước (không cần phải sử dụng phụ gia tăng cường), khả năng bôi trơn ở

nhiệt 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 đòi hỏi về độ an toàn cao, ít độc hại [
9, 16].
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MBT GỐC 12-HYDROXYSTEARATE
CANXI TRÊN THẾ GIỚI
Mỡ bôi trơn gốc 12HSA canxi hiện nay bắt đầu được sử dụng rộng rãi do tính an
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
o
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 trung bình
thuộc nhóm dầu paraphinic – naphtenic. Tính chất nhiệt độ thấp của MBT cũng có
thể được cải thiện nếu dùng hỗn hợp dầu tổng hợp như dioctyl sebacate và dầu gốc
khoáng. Tác giả cũng đưa ra giá trị nhiệt độ nhỏ giọt của MBT là trong khoảng từ
13

145 -149
o
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

o
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
o
C. Tuy nhiên thời gian xử lý nhiệt thì phụ thuộc vào loại
dầu gốc sử dụng.
Bảng 1-6: Tính chất MBT 12HSA canxi trên cơ sở các dầu gốc khác nhau
Tên chỉ tiêu Dầu chưng cất Dầu nặng (Residual oils)
I-20 I-12 I-40 Dầu
vaselin

Dầu xy
lanh
C-
220
MC-
20
MK-
22
PC-28

P-40
Độ nhớt ở 50
o
C, cSt 20,8 14,1 39,0 30,8 63,7 66,7 160,7

191,6

217,7 554,4

T đông đặc,
o
C -15 -30 -15 -5 -35 -35 -15 -12 -20 -18
T chớp cháy,
o
C 172 178 213 200 220 222 283 270 239 265
Thành phần hydrocacbon, %
HC 41,0 75,1 62,9 99,95 59,9 99,9 74,1 68,6 35,0 44,8
HC thơm
Nhẹ 32,9 15,7 21,8 - 14,4 - 18,3 16,4 45,8 16,4
Trung bình nhóm I 9,0 8,0 14,6 - 11,8 - 4,4 4,2 15,5 32,8
Trung bình nhóm II 3,3 - - - 1,1 - 1,6 9,0 - -
Nặng 12,0 - - - 9,6 - - - - -
Nhựa, % 1,8 1,2 0,7 0,05 3,2 0,1 1,6 1,8 3,7 6,0
Nhiệt độ chuyển pha (20% xà phòng trong dầu),
o
C
Lần 1 127 130 - 129 130 128 131 - - 130
Lần 2 139 140 - 147 145 144 147 - - 146
Tính chất MBT
Độ bền trượt, Pa ở 50
o
C 580 600 640 600 500 500 560 500 540 600
Độ nhớt hiệu dụng, Pa.s tại
10 s
-1
ở - 20
o
C
1000

430 950 860 1800 970 2000

3300

3300 4200
ở 0
o
C 400 220 350 300 580 380 330 490 580 530
Độ nhớt hiệu dụng, Pa.s tại
100 s
-1
ở 50
o
C
18 9 17 12 20 16 20 18 20 20
Độ ổn định keo, % dầu
tách ra
8,0 17,0 7,9 9,8 3,4 6,3 5,2 3,5 2,8 1,8
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 tồn tại sự phụ thuộc giữa
Ca(OH)
2
dư hoặc 12HSA dư có trong xà phòng vào nhiệt độ chuyển pha, do vậy
cần kiểm soát lượng dư của Ca(OH)
2
hoặc 12HSA dư để đảm bảo có nhiệt độ
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 dầu cọ tinh 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
nhiều, mặc dù MBT dạng thương phẩm vẫn có trong danh mục sản phẩm của các
hãng dầu mỡ bôi trơn nổi tiếng thế giới như Fuchs, Chevron Texaco, Shell, Lubjet
(xem Bảng 1-11). Ngoài ra, chất làm đặc 12HSA canxi rất thích hợp cho các mục
đích bôi trơn có yêu cầu cao về tính an toàn sức khỏe và môi 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 rõ ràng về đơn pha chế
Dilworth J. P. và các cộng sự trong US Patent 2822331 (1958) [11]:
− 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 dụng mỡ hỗn hợp canxi – natri với tỷ lệ Ca/Na khác nhau
Đối với trường hợp sử dụng estolid:
Mỡ được xà phòng hóa ở 85 – 92
o
C. Canxi hydroxyt được nạp dưới dạng huyền
phù tại các nhiệt độ từ 85 – 92
o
C. Duy trì tại nhiệt độ xà phòng hóa từ 4,5 – 6h.
Nâng nhiệt lên 139 – 142
o
C trong thời gian khoảng từ 2 đến 4h và duy trì tại nhiệt
độ này trong khoảng từ 4 – 6 h để đuổi nước. Làm nguội bằng hỗn hợp dầu khoáng
trong thời gian từ 2 – 25h. Không có công bố về việc sử dụng đồng thể hóa để tạo
cấu trúc mỡ. Các thí nghiệm theo các điều kiện đã nêu tạo mỡ có dạng hạt, hơi hạt

hoặc có mảng. Thành phần và tính chất mỡ được đưa ra trong Bảng 1-7.
Về thành phần MBT ngoài dầu khoáng thông thường patent có sử dụng dầu nặng
(residual oils) nhưng với hàm lượng thấp không đáng kể so với tổng lượng dầu sử
dụng. Trong thành phần MBT có một lượng dư nhất định Ca(OH)
2
. 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 giã và sau 100
000 lần 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 số 2.
15

Bảng 1-7: Thành phần và kết quả thử nghiệm mỡ 12HSA Canxi có chứa estolid theo US
Patent 2822331
NLGI 0 NLGI 1 NLGI 2
Thành phần
Xà phòng canxi của 12HSA và estolid 7,1 10,7 11,8
Canxi hydroxyt dư 0,2 0,2 0,2
Dầu paraphin chưng cất SUS 100 F = 335s 91,2 87,6 86,5
Dầu khoáng cặn SUS 210 F = 760s 1,0 1,0 1,0
Diphenylamin 0,5 0,5 0,5
Kết quả thử nghiệm
Hàm lượng nước Vết Vết Vết
Ca(OH)
2
dư, % 0,2 0,23 0,30
Nhiệt độ nhỏ giọt,
o
C 141 142 145

Độ xuyên kim ở 25
o
C
Không giã 377 273 231
Giã 60 lần 375 337 284
Sau 100000 lần giã 352 328 270
Độ bền chống oxi hóa theo ASTM D 942, giảm áp suất
sau 100 h, lbs
4 2 2
Độ bền chịu nước, % 5,4 2,8 2,8
Bảng 1-8: Kết quả nghiên cứu MBT trên cơ sở xà phòng hỗn hợp Ca/Na của US Patent
2822331
Mẫu 1 2 3
Tỷ lệ xà phòng Ca/Na 9/1 4/1 2/1
Xà phòng làm đặc, % 9,0 20,0 27,4
Nhiệt độ nhỏ giọt, F 337 304 297
o
C
Độ xuyên kim không giã, 0,1 mm 220 241 227
Độ xuyên kim giã 60 lần, 0,1 mm 279 311 400
Với MBT sử dụng hỗn hợp 12HSA Canxi và 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 phần làm
nên một loại mỡ bôi trơn có tính chất đáp ứng nhu cầu thực tế. Số liệu đưa ra rất ít
ngoài độ xuyên kim, không có số liệu phân tích các đặc tính khác của MBT. Trong
các mẫu đã đưa ra, mẫu số 1 với tỷ lệ xà phòng Ca/Na = 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
16

đo độ xuyên kim không giã và giã 60 lần có thể thấy rằng độ bền cơ học của MBT
là rất kém.

Patent WO/2011/015211 [24] đã công bố kết quả nghiên cứu của hãng vòng bi nổi
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 – 9 h đối với MBT truyền thống. Các thí nghiệm với các nhiệt độ và phương
pháp phối trộn khác nhau thực hiện với quy mô 5 kg/mẻ và có thành phần được đưa
ra ở Bảng 1-9.
Bảng 1-9: Thành phần MBT canxi thí nghiệm theo patent WO/2011/015211
Số
TT
Thành phần
Thành phần %
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3
1 Dầu khoáng ExxonMobil có
độ nhớt ở 40
o
C 68 Cst
- 79 50+36,5
2 Dầu khoáng poly-
alphaolephin có độ nhớt ở 40
o
C 40 Cst
77 - -
3 12-StOCa 15 12 4
4 StOCa - - 4
5 C
21
H
43
COOH -
6 Phụ gia Aerosil ® 200 5 3,5 2,0

7 Rhein Chemie 2410 (dầu thực
vật và este axit béo sunphua
hóa)
1 - -
8 Rhein Chemie 3560 1 - -
9
Rhein Chemie 3760
(Photphoric acid ester, amine
neutralized)
0,5 - -
10
Irgamed 39 (CIBA)
(Tolyltriazole)
0,2 - -
11 Benzotriazole (CIBA) 0,5 0,5
12 Igralube 349 (CIBA) (hỗn
hợp mono-
và dialkyl
phosphate amine)

0,5 0,5 0,5
17

Số
TT
Thành phần
Thành phần %
Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3
13 Triphenylphosphorothionate

- 3,0 0,5
14 NaCOO-(CH
2
)
8
-COONa - 1,5 2,0
Các thí nghiệm cụ thể được thực hiện với các điều kiện như sau:
– Thí nghiệm 1: Trộn tất 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
o
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 hỗn hợp 12-StOCa
và StOCa và phụ gia Aerosil 200 10 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó nghiền 30
phút ở nhiệt độ phòng, Nâng nhiệt lên 80
o
C và duy trì tại nhiệt độ này 6h.
Làm 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.
Từ các 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: đặc 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.
Bảng 1-10: Tính chất MBT theo kết quả nghiên cứu của Patent WO/2011/015211
Chỉ tiêu Phương pháp Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3
Ăn mòn đồng 100
o

C DIN 51811 1b 1b 1b
Ăn mòn đồng 120
o
C DIN 51811 1b - -
Emcor, nước cất DIN 51802, IP 220 1-2 1-2 -
Emcor 1,5 %, nước
biển
DIN 51802, IP 220 1-2 1-2 -
Nhiệt độ nhỏ giọt,
o
C IP 186 270 -
DIN ISO 2176 > 246 > 220
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 I.M. trong UA Patent 75843 [20]
đã đưa ra phương pháp kiểm soát chất lượng MBT gốc 12HSA 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
o
C 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
doanh dầu mỡ bôi trơn nổi tiếng đều có sản phẩm MBT 12HSA Canxi.
Bảng 1-11: Một số sản phẩm MBT gốc 12HSA canxi trên thị trường thế giới
[12, 13, 14, 18, 23, 25, 28]

Tên MBT Hãng sản
xuất
Phân
loại
NLGI
Độ lún
xuyên
kim, 0,1
mm
Nhiệt
độ nhỏ
giọt,
o
C
Tải
trọng
hàn
dính, N
Tính chịu
nước
Phân loại
theo DIN
51502 và
ISO 6743/9

Nhiệt độ
làm việc,
o
C
Novatex EP

2
Chevron
Texaco
2 265 -
295
> 140 2500 1,5% - -29 - 93
OLMACAS
E P – 2 –
BIO
Olma 2 265 -
295
> 140 3000 KPE 2G-15

ISO-L-
XABEB2
-15- 100
RENOLIT
CA LZ
Fuchs 2 265 -
295
145 2400 0-90 KP 2K-30
ISO – L- X-
C CHB2
-30- 120
Gadus S3
A1300C
Shell 2 265 -
295
> 140 - x - -30–110
(120)

Mỡ phấn chì
K57
Moris 1 310 -
340
> 140 2800
< 5 %
(38
o
C)
-
-30–110
Mỡ hàng hải
MYSTIK®
JT-6
Mistik 2 265 –
295
143 2500
0,9 (100
F)
-
-20- 120
HYCAL
772 BD
Axel 2 265 –
295
> 140 2800 x KPE2K-20 -30- 120
Moly -
ARC
Jet -
Lub

0 345 -
360
> 140 4000
MoS
2
x - -54- 121
Statoil BIO
CAH - 2
Statoil 2 265 -
295
> 140 2800 x KEP2G
L-XBBIB2
-20- 120
19

Từ Bảng 1-11 có thể thấy rằng với MBT có cùng nhiệt độ nhỏ giọt (> 140
o
C) các
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
o
C, nhiệt độ
làm việc cao nhất đảm bảo an toàn là 110
o
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 dính là
2500 – 2800 N. Một số mỡ có chứa MoS
2
hoặc phấn chì (graphit) có tải trọng hàn
dính đạt 4000 – 5000 N. Về độ bền chịu nước, đa số các mỡ canxi gốc 12HSA

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
o
C. Nhưng 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 trơn ổ trục
cần cẩu, vòng bi máy bơm, cáp, ổ trục ổ bi 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 bố (Bảng 1-11) như sau:
Mỡ OLMACAS E P – 2 – BIO:
– KPE 2G-15: mỡ dùng cho ổ trượt, ổ lăn và bề mặt trượt (bôi trơn đa dụng), có
chứa phụ gia cực áp, là mỡ số 2 theo phân loại NLGI, có độ bền chịu nước ở
mức 0 – 1 tại 90
o
C theo tiêu chuẩn DIN, nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là
100
o
C, nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là -15
o
C
– ISO-L-XABEB2: là MBT có nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là 0
o
C, nhiệt độ
sử dụng giới hạn trên là 90
o
C, chịu được nhiễm nước trong điều kiện tĩnh,
có khả năng chống gỉ trong điều kiện nhiễm nước (điều kiện thử nghiệm là
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: mỡ dùng cho
ổ 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 – 1 tại 90
o
C theo tiêu chuẩn DIN, nhiệt độ sử
dụng giới hạn trên là 120
o
C, nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là - 30
o
C
– ISO – L- X-C CHB2: là MBT có nhiệt độ sử dụng giới hạn dưới là - 30
o
C,
nhiệt độ sử dụng giới hạn trên là 120
o
C, chịu nước trong điều kiện động, có
khả năng chống gỉ trong điều kiện nhiễm nước (điều kiện thử nghiệm là nước
cất) và trong môi trường có độ ẩm cao, có chứa phụ gia cực áp, là mỡ số 2
theo phân loại NLGI