Khảo sát tính bôi trơn hấp phụ của hỗn hợp mỡ dẻo sản xuất từ dầu gốc cá ba sa cho cặp ma sát trục thép – bạc đồng

i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan lu ận văn tốt nghiệp n ày là công trình nghiên c ứu của
riêng tôi.
Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực, những kết luận trong luận
văn chưa từng được công bố ở bất k ỳ tài liệu nào.
Nha Trang, tháng 09 năm 2011
Học viên cao học
Nguyễn Văn Tâm
ii
LỜI CẢM TẠ
Trong suốt thời gian thực hiện đề t ài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt t ình
và hết sức quý báu từ phía l ãnh đạo Khoa Kỹ thuật T àu thủy – Đại học Nha Trang,
sự đóng góp chân tình của đồng nghiệp cũng như sự quan tâm tạo điều kiện giúp đỡ
của Bộ môn Động lực – Khoa Kỹ thuật Tàu thủy, Xưởng Cơ khí – Khoa Cơ khí –
Đại học Nha Trang về trang thiết bị để phục vụ cho thí nghiệm của đề t ài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Quách Đ ình Liên đã tận tình
giúp đỡ và hướng dẫn về mặt chuy ên môn trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Gia Thái, Th.S Nguyễn Thái Vũ, Th.S
Huỳnh Văn Nhu, Th.S Phan Quang Nh ữ đã quan tâm giúp đỡ hỗ trợ và đóng góp
nhiều ý kiến quý báu.
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo đã trực tiếp giảng
dạy trong suốt quá tr ình học tập và nghiên cứu.
Học viên
Nguyễn Văn Tâm
iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ASTM: Hội thử nghiệm vật liệu Mỹ ( American Society for testing and Material )
DCBS: Dầu tinh chế từ mỡ cá ba sa
MBTBS: Mỡ bôi trơn sản xuất từ dầu tinh chế từ mỡ cá ba sa
MBT PHSH : Mỡ bôi trơn phân hủy sinh học

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
iv
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan i
Lời cảm tạ ii
Danh mục các chữ viết tắt iii
Mục lục iv
Danh mục các hình vẽ sử dụng trong luận văn vi
Danh mục các bảng biểu sử dụng trong luận văn viii
Đặt vấn đề 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MỠ BÔI TRƠN 4
1.1. Lịch sử phát triển của mỡ bôi trơn 4
1.2. Khái quát về mỡ bôi trơn 6
1.2.1. Thành phần và cấu trúc của mỡ bôi trơn 7
1.2.2. Đặc điểm và tính chất mỡ bôi trơn 9
1.2.3. Phân loại mỡ bôi trơn 14
1.2.4. Phạm vi sử dụng của mỡ bôi trơn 15
1.3. Mỡ bôi trơn với chất làm đặc là xà phòng liti 16
1.3.1. Dầu gốc 16
1.3.2. Chất làm đặc 18
1.3.3. Công nghệ sản xuất mỡ phân hủy sinh học gốc liti 20
CHƯƠNG 2: CƠ S Ở LỰA CHỌN DẦU CÁ BA SA LÀM D ẦU GỐC ĐỂ SẢN
XUẤT MỠ BÔI TRƠN VỚI CHẤT LÀM ĐẶC LÀ XÀ PHÒNG LITI DÙNG
BÔI TRƠN CHO C ẶP MA SÁT TRỤC THÉP – BẠC ĐỒNG 23
2.1. Đặc điểm bôi trơn hấp phụ 23
2.1.1. Bôi trơn hấp phụ và phân loại 23
v
2.1.2. Ảnh hưởng cấu trúc phân tử của chất bôi trơn đến bôi trơn hấp phụ 30
2.2. Khả năng bôi trơn hấp phụ mỡ dẻo trên cặp ma sát trục thép – bạc đồng 33

2.2.1. Tổng quan về cặp ma sát Trục thép - Bạc đồng 33
2.2.2. Đặc điểm bôi trơn bằng mỡ dẻo đối với cặp ma sát trục thép bạc đồng 37
2.3. Cơ sở lựa chọn dầu cá ba sa làm dầu gốc sản xuất mỡ bôi trơn với chất làm
đặc là xà phòng liti dùng bôi tr ơn cho cặp ma sát trục thép – bạc đồng 39
2.3.1. Cơ sở kỹ thuật 39
2.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của việc sử dụng mỡ có nguồn gốc từ dầu cá ba sa 40
2.3.3. Tính chất, cấu trúc và thành phần của dầu cá ba sa 41
2.3.4. Chất làm đặc sử dụng sản xuất mỡ bôi trơn dầu cá ba sa 48
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 50
3.1. Thực nghiệm sản xuất thử mỡ bôi trơn dầu cá ba sa 50
3.1.1. Lựa chọn phương pháp sản xuất thử mỡ bôi trơn dầu cá ba sa 50
3.1.2. Trang thiết bị và nguyên liệu sản xuất thử mỡ bôi trơn dầu cá ba sa 53
3.1.3. Phân tích đánh giá tính ch ất hóa lý của mẫu mỡ bôi trơn dầu cá ba sa 57
3.2. Thử nghiệm khả năng bôi trơn của mỡ bôi trơn từ dầu cá ba sa trên cặp ma
sát trục thép - bạc đồng 62
3.2.1. Mục đích thử nghiệm 62
3.2.2. Phương pháp khảo nghiệm 63
3.2.3. Thiết bị khảo nghiệm hệ số ma sát 64
3.2.4. Tiến hành khảo nghiệm 67
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 79
4.1. Những kết quả đã đạt được 79
4.2. Đề xuất ý kiến 79
Tài liệu tham khảo .81
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ lịch sử phát triển của vật liệu bôi tr ơn 4
Hình 1.2. Thành ph ần mỡ bôi trơn 7
Hình 1.3. Cấu trúc mỡ bôi trơn 8
Hinh 1.4. Sơ đồ của bộ phận xác định độ xuy ên kim 10
Hình 1.5. Dụng cụ đo nhiệt độ n hỏ giọt của mỡ 12

Hình 1.6. Sơ đồ nhiệt trong công nghệ tổng hợp MBT dầu khoáng 20
Hình 1.7. Sơ đồ nhiệt trong công nghệ tổng hợ p MBT dầu DTV 20
Hình 2.1. Ảnh hưởng giữa các thông số p, v, η đến độ dày lớp dầu bôi trơn, chế độ
bôi trơn, hệ số ma sát. 24
Hình 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hệ số ma sát của bề mặt 27
Hình 2.3. Liên kết giữa các phân tử axit béo đảm bảo độ bền cho lớp đ ơn phân tử
hấp phụ 30
Hình 2.4. Sự biến đổi nồng độ axit stearic v à isostearic đến hệ số ma sát 31
Hình 2.5. Sự phá huỷ màng hấp phụ do sự phân nhánh của phân tử 31
Hình 2.6. Cấu trúc của lớp hấp phụ của hỗn hợp silanes 32
Hình 2.7. Sơ đồ sự bám hút của axit béo (a) v à sự trùng hợp ngược (b) 33
Hình 2.8. Một số loại bạc lót ổ tr ượt 33
Hình 2.9. Bạc lót hợp kim nhôm ổ tr ượt 33
Hình 2.10. Bạc lót ổ đỡ 35
Hình 2.11. Bạc lót ổ đỡ chặn 35
Hình 2.12. Một số kết cấu ổ trượt 36
Hình 2.13. Cấu trúc phân tử chung của các axit triglyxerit 43
vii
Hình 2.14. Cấu trúc phân tử một số axit trong dầu cá ba sa 43
Hình 2.15. Ảnh hưởng của nồng độ axit béo đến giá trị của hệ số ma sát 46
Hình 2.16. Sự hấp phụ lại sau khi ma sát phá hỏng m àng hấp phụ 46
Hình 2.17. Cấu tạo Axit 12 – hydroxystearic 48
Hình 3.1. Sơ đồ tiến trình nấu thử MBTBS 52
Hình 3.2. Thiết bị tổng hợp MBTBS 53
Hình 3.3. Nồi nấu MBTBS 54
Hình 3.4. Thiết bị khuấy MBTBS 54
Hình 3.5. Thiết bị điểu khiển nhiệt độ 55
Hình 3.6. Thiết bị nạp dung dịch LiOH .56
Hình 3.7. Thiết bị đồng thể hóa 56
Hình 3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ 12-StOLi đến độ xuyên kim 58

Hình 3.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ 12-StOLi đến ổn định keo 59
Hình 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ 12-StOLi đến nhiệt độ nhỏ giọt 59
Hình 3.11. Các thông s ố đặc trưng cho tính bôi tr ơn 63
Hình 3.12. Máy khảo nghiệm ma sát 65
Hình 3.13. Sơ đồ cấu tạo máy khảo nghiệm ma sát 65
Hình 3.14. Cặp ma sát thử nghiệm bôi tr ơn bằng MBTBS 66
Hình 3.15. Sơ đồ khảo nghiệm 67
Hình 3.16. Mẫu khảo nghiệm ma sát 68
Hình 3.17. Hệ số ma sát của cặp ma sát thép đồng đ ược bôi trơn bằng MBTBS 76
Hình 3.18. Hệ số ma sát của cặp ma sát thép đồng đ ược bôi trơn bằng Castrol-
spheerol AP3 77
viii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các thành phần chính để sản xuất mỡ [3] 8
Bảng 1.2. Các loại MBT PHSH v à đặc tính kỹ thuật của chúng [4] 10
Bảng 1.3. Phân loại mỡ theo độ xuy ên kim [4] 15
Bảng 1.4. So sánh các chất bôi tr ơn sử dụng dầu gốc khác nhau 17
Bảng 1.5. Các tính chất của mỡ t ương ứng với chất làm đặc khác nhau [11] 19
Bảng 1.6. Công nghệ sản xuất mỡ Liti tr ên nền dầu khoáng và dầu thực vật [7] 20
Bảng 2.1. Hệ số ma sát của một số vật liệu khi đ ược bôi trơn bằng axit lauric [2].28
Bảng 2.2. Dải áp lực v à tốc độ làm việc cho phép của một số loại vật liệu l àm bạc
lót [5] 34
Bảng 2.3. Tốc độ trượt tương đối giữa trục và bạc lót của một số thiết bị [5] 38
Bảng 2.4. Tính chất hóa lý của dầu cá ba sa 41
Bảng 2.5. Thành phần các axit béo của một số loại dầu mỡ động vật [6] 42
Bảng 2.6. Thành phần axit béo của Dầu cá ba sa [6] 43
Bảng 2.7. Thành phần axit béo của một số dầu thực vật [11] .44
Bảng 2.8. Chỉ tiêu kỹ thuật của Axit 12 – hydroxystearic 48
Bảng 2.9. Chỉ tiêu kỹ thuật của liti hydroxyt thương ph ẩm 48
Bảng 3.1. Tỷ lệ % chất l àm đặc cho từng mẻ với khối l ượng 500g 57

Bảng 3.2. Tính chất hóa lý của MBTB S 58
Bảng 3.3. Thành phần nguyên liệu để tổng hợp 500g MBTBS cho cặp ma sát thép –
đồng 60
Bảng 3.4. Kết quả phân tích MBTBS cho cặp ma sát thép - đồng 61
Bảng 3.5. So sánh MBTBS với một số MBT t ương ứng 61
ix
Bảng 3.6. Thông số kỹ thuật Castrol -Spheerol AP3 64
Bảng 3.7. Thông số kỹ thuật của máy khảo nghiệm ma sát 64
Bảng 3.10. Các đại lượng đặc trưng ứng với v = 0,5 m/s 72
Bảng 3.12. Các đại lượng đặc trưng ứng với v= 1,0 m/s 72
Bảng 3.13. Các đại lượng đặc trưng ứng với v= 1,5 m/s 72
Bảng 3.14. Các đại lượng đặc trưng ứng với v= 2,0 m/s 73
Bảng 3.16. Các đại lượng đặc trưng ứng với v= 3,0 m/s 73
Bảng 3.17. Các đại lượng đặc trưng ứng với v= 0,5 m/s 73
Bảng 3.18. Các đại lượng đặc trưng ứng với v= 1,0 m/s 74
Bảng 3.19. Các đại lượng đặc trưng ứng với v= 1,5 m/s 74
Bảng 3.20. Các đại lượng đặc trưng ứng với v= 2,0 m/s 74
Bảng 3.21. Các đại lượng đặc trưng ứng với v=2,5 m/s 75
Bảng 3.22. Các đại lượng đặc trưng ứng với v=3,0 m/s 75
Bảng 3.23. Kết quả đo hệ số ma sát khi đ ược bôi trơn bằng MBTBS 76
Bảng 3.24. Kết quả đo hệ số ma sát khi đ ược bôi trơn bằng Castrol-spheerol AP3 76
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
I. CƠ SỞ HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI
Hàng năm, trên thế giới lượng vật liệu bôi tr ơn sử dụng vào khoảng 40 triệu
tấn trong đó mỡ bôi trơn (MBT) chiếm khoảng từ 2 – 5%. Trong đó khoảng từ 4
đến 12 triệu tấn bị thải ra môi tr ường gây ô nhiễm môi tr ường rất lớn [7,10,11].
Ngoài ra, nguồn nguyên liệu gốc khoáng không phải l à vô tận. Vì vậy, xu hướng
chung của thế giới hiện nay l à chế tạo các loại vật liệu an to àn cho môi trường,
trong đó có các vật liệu có khả năng phân hủy sinh học đi từ các nguy ên liệu có thể

tái tạo được. Trước tình hình đó, một số nhà khoa học đã bắt tay vào nghiên cứu
những sản phẩm như MBT cao cấp phân hủy sinh học từ dầu gốc l à dầu thực vật,
xuất nhiên liệu sạch như biodiesle từ thực vật như dầu dừa, dầu cọ, mỡ động vật, gia
súc, gia cầm, v.v Cụ thể là tại Công ty cổ phân phát triển phụ gia APP đ ã thành
công và đưa vào s ử dụng rất hiệu quả mỡ bôi trơn phân hủy sinh học (MBT PHSH)
có nguồn gốc từ dầu thực vật .
Với mục đích mở rộng phạm vi sử dụng của các loại vật liệu có thể tái tạo
được, tại An Giang một số nhà nghiên cứu đã chế tạo và sản xuất thành công dầu
biodiesel từ dầu mỡ cá ba sa, cá tra.
Trong thực tế, quá trình chế biến cá ba sa, cá tra d ùng trong thực phẩm phục
vụ cho con người vẫn có một lượng lớn mỡ được thải ra ngoài môi trường mà
không được tận dụng một cách triệt để v à hậu quả đã gây ô nhiễm môi trường nặng
tại một số khu vực có các nhà máy chế biến thủy sản đóng tr ên địa bàn. Về mặt lý
thuyết các loại mỡ này có thể sử dụng để chế biến thức ăn cho gia súc, sản xuất các
chế phẩm công nghiệp như sản xuất sản phẩm biodiesel , v.v Mỡ bôi trơn có
nguồn gốc từ mỡ cá, mỡ thải đ ã qua sử dụng có thể dễ dàng bị phân hủy do tác động
của vi sinh vật ít gây ô nhiễm môi tr ường. Hơn nữa nó không gây nhi ễm độc thực
phẩm khi sử dụng bôi tr ơn trong các máy móc chê biến thực phẩm mà có sự rò rỉ .
Vì thế việc nghiên cứu nhằm sử dụng một cách hợp lý nguồn phế liệu mỡ cá n ày là
hết sức cần thiết. Với ph ương châm “Tăng cường chế biến sản phẩm tinh chế và sản
2
xuất các sản phẩm có giá trị gia tăng ” từ nguyên liệu kém giá trị kinh tế hay phế
liệu thủy sản. Việc nghiên cứu chế biến và khảo nghiệm các tính năng mỡ cá Ba sa
và cá Tra thành thực phẩm hay dầu mỡ bôi tr ơn trong công nghi ệp nhằm nâng cao
giá trị thương phẩm cho cá Ba sa v à cá Tra sẽ góp phần sử dụng một cá ch có hiệu
quả nguồn phế liệu mỡ cá vốn rất sẵn có đồng thời góp phần cải thiện môi tr ường.
Từ những luận điểm trên mà chúng tôi đề xuất đề tài “Khảo sát tính bôi trơn
hấp phụ của hỗn hợp mỡ dẻo sản xuất từ dầu gốc cá ba sa cho cặp ma sát Trục
thép – Bạc đồng”
Đề tài sẽ góp phần giải quyết các vấn đề li ên quan trong lĩnh vực nghiên cứu

vật liệu bôi trơn thay thế nguồn nguyên liệu gốc dầu mỏ và giảm thiểu tác động đến
môi trường và vấn đề nhiễm độc thực phẩm.
II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:
Mục tiêu của đề tài là khảo sát tính bôi trơn hấp phụ của hỗn hợp mỡ dẻo bôi
trơn với chất làm đặc là xà phòng gốc liti trên nền dầu cá ba sa (DCBS) cho cặp ma
sát trục thép – bạc đồng. Từ yêu cầu đó mục tiêu của đề tài được cụ thể hóa nh ư
sau:
1, Sản xuất thử mỡ bôi t rơn từ dầu cá ba (MBTBS),
2, Thử nghiệm MBTBS với các chỉ tiêu sau:
- Các chỉ tiêu kỹ thuật như tính chất hóa lý của MBTBS,
- Khảo sát khả năng bôi tr ơn hấp phụ của MBT với chất làm đặc là xà
phòng gốc liti trên nền dầu cá ba sa để bôi trơn cho cặp ma sát Trục thép – Bạc
đồng.
III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Tính bôi trơn hấp phụ của mỡ bôi tr ơn sản xuất từ dầu cá ba sa.
IV. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Sản xuất thử MBT với chất làm đặc là xà phòng gốc liti trên nền dầu cá ba sa,
3
Các tính chất hóa lý của MBTBS,
Đặc tính bôi trơn hấp phụ của MBTBS với chất làm đặc là xà phòng gốc liti
cho cặp ma sát Trục thép – Bạc đồng. Cụ thể ở đây l à khảo sát hệ số ma sát của cặp
ma sát thép - đồng được bôi trơn bằng MBTBS.
V. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
- Bước đầu sản xuất thử nghiệm vật liệu bôi trơn mới,
- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nhiễm độc thực phẩm,
- Cơ sở cho việc nghiên cứu tiếp theo sâu hơn về MBTBS.
VI. BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI
Với những mục tiêu của nghiên cứu nói trên, ngoài phần đặt vấn đề, mục lục
và tài liệu tham khảo, bố cục của đề tài bao gồm 4 chương với các nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về mỡ bôi tr ơn

Chương 2: Cơ sở lựa chọn dầu cá ba sa l àm dầu gốc sản xuất mỡ bôi trơn với
chất làm đặc là xà phòng liti dùng bôi trơn cho cặp ma sát Trục thép – Bạc đồng.
Chương 3: Thực nghiệm
Chương 4: Kết luận và đề xuất ý kiến.
4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MỠ BÔI TR ƠN
1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MỠ BÔI TR ƠN
Lịch sử phát triển của các sản phẩm MBT đ ược trình bày trên sơ đồ 1.1. Từ
khoảng những năm 1750 khi công nghiệp bắt đầu phát triển người ta đã sử dụng dầu
mỡ động, thực vật để bôi trơn cho máy móc, trong đó MBT s ử dụng chủ yếu là mỡ
bò, mỡ cá voi. Khi các vật liệu này chưa được chú ý về vấn đề môi tr ường và sự
phân hủy sinh học.
Hình 1.1. Sơ đồ lịch sử phát triển của vật liệu bôi tr ơn
Đến năm 1789, khi bắt đầu c ó nền công nghiệp khai thác dầu mỏ, các sản
phẩm bôi trơn bằng mỡ gốc động, thực vật đ ược thay thế bằng MBT gốc dầu
khoáng do giá thành r ẻ và độ bền cao [23].
Trong chiến tranh thế giới lần thứ hai, do thiếu dầu mỏ n ên đã có những
nghiên cứu MBT gốc dầu t hực vật. Đến khoảng những năm 1970, khi ý thức đ ược
5
vấn đề bảo vệ môi tr ường và do nhu cầu bảo vệ an toàn thực phẩm cho một số
ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, bắt đầu có những nghi ên cứu đầu tiên về
chế tạo MBT PHSH đầu tiên là MBT có dầu gốc là hỗn hợp dầu paraphin và dầu
thực vật.
Cuối những năm 1980 các h ãng sản xuất MBT lớn đã có các sản phẩm MBT
PHSH thương mại, do phải cạnh tranh với các mỡ có độ bền cao, các sản phẩm
MBT PHSH dạng thương phẩm đều được chế tạo trên cơ sở tổng hợp dầu mỏ hoặc
dầu tổng hợp gốc dầu thực vật [ 22].
Một số được chế tạo hỗn hợp giữa dầu khoáng paraphin v à dầu tổng hợp hoặc
hoàn toàn bằng dầu tổng hợp. Các mỡ n ày, có nhiều tính chất hơn hẳn MBT gốc

dầu khoáng về tính chất nhiệt độ thấp, tính bền nhiệt nh ưng giá thành cao và khả
năng phân hủy sinh học không cao [ 10].
Đến những năm 1990, bắt đầu có các nghiên cứu MBT PHSH có dầu gốc
hoàn toàn bằng dầu gốc động, thực vật. Để đáp ứng nhu cầu an to àn về thực phẩm,
sức khỏe và bảo vệ môi trường và cũng là một trong những giải p háp thay thế sản
phẩm dầu mỏ ngày càng cạn kiệt.
Do nhu cầu về số lượng cũng như chất lượng của MBT ngày càng cao, các m ỡ
PHSH thương phẩm gốc dầu thực vật bắt đầu đ ược phát triển vào những năm 1999
– 2000 chủ yếu là ở Mỹ, Nhật Bản. Một số nước ở Châu Âu đã phát triển mạnh
MBT PHSH được sử dụng để bôi trơn cho máy móc, thi ết bị làm việc ở những nơi
có khả năng rơi vãi ra ngoài môi trường, máy chế biến thực phẩm, v.v
Ở Việt nam, đi sau các nước tiên tiến trong việc phát triển MBT PHSH nhưng
cũng đã đạt được những thành tựu bước đầu trong việc nghi ên cứu chế biến dầu
thực vật, dầu động vật th ành MBT PHSH. Nh ững năm gần đây, n ước ta đã có
chuyển biến mạnh mẽ trong chính sách quốc gia tạo điều kiện cho các nh à khoa học
quan tâm nghiên cứu sản xuất và sử dụng nguồn dầu động vật, thực vật v ào nghiên
cứu và phát triển MBT PHSH. Đặc biệt, tại Công ty Phát triển Phụ gia - Sản phẩm
Dầu mỏ năm 2005 v à đứng đầu là PGS.TS Đỗ Huy Định đã nghiên cứu sản xuất
6
thành công MBT PHSH cao c ấp trên cơ sở biến tính dầu thực vật (t ừ các loại dầu
đậu tương, dầu sở, dầu ve).
Trường Đại học Cần Th ơ có nhóm tác giả nghiên cứu như (Lưu Kiều Oanh,
Trần Thanh Thảo) năm 2010 cũng đã ứng dụng thành công dầu mỡ cá trong việc
tổng hợp mỡ bôi trơn sinh học. Nguyễn Thị Mỹ Trang, trường đại học Nha Trang,
nghiên cứu tinh chế dầu mỡ cá tra v à basa dùng làm nguyên li ệu sản xuất mỡ bôi
trơn cho máy chế biến thuỷ sản. Bộ môn hóa Đại họ c Bách khoa TPHCM c ũng đã
ứng dụng thành công mỡ thải làm vật liệu bôi trơn. Tại trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội, GS. Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Hữu Trịnh tập trung v ào xúc tác dị thể, kiềm…
để điều chế BDF từ mỡ cá, dầu n ành, dầu thực vật [8, 9].
1.2. KHÁI QUÁT VỀ MỠ BÔI TRƠN

MBT là các chất bôi trơn dạng bán rắn với thành phần chủ yếu là một chất
lỏng (dầu gốc hay còn gọi là dầu nền) trộn với một chất làm đặc, ngoài ra còn chứa
một số thành phần khác (phụ gia) nhằm cải thiện hoặc thay đổi một số tính chất
riêng biệt của từng loại mỡ.
Xét về bản chất hóa keo, MBT l à một hệ đa phân tán keo gồm ít nhất hai
thành phần: dầu nền và chất làm đặc.
Xét về đặc tính lưu biến MBT là loại vật liệu bôi trơn thể hiện tính chất vật
liệu rắn khi chịu tác động của tải trọng nhỏ trong điều kiện nhiệt độ th ường và bắt
đầu bị biến dạng dẻo, thể hiện tính chất vật liệu lỏng khi tải trọng đạt tới giá t rị tới
hạn, khi không còn chịu lực tác động thì lại phục hồi tính chất vật liệu rắn.
Chất bôi trơn dẻo còn được gọi là hỗn hợp keo, trong đó các phân tử dầu bôi
trơn được sắp xếp treo trên mạng lưới của các phân tử các chất l àm đặc, đường kính
của mỗi giọt dầu không vượt quá 1 micromet. H ình dáng của chúng phụ thuộc v ào
đặc tính của chất l àm đặc cũng như phương pháp tạo thành chất bôi trơn dẻo, các
yếu tố chính là tốc độ làm nguội trong quá trình chế biến.
Chất dẻo bôi trơn là chất lỏng phi Newton. Sự khác biệt giữa chất lỏng
Newton và chất lỏng phi Newton l à ở chỗ, độ nhớt của chất bôi tr ơn dẻo không chỉ
7
phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất mà nó còn phụ thuộc vào gradient của tốc độ
trượt (cắt) giữa các lớp chất lỏng. Độ nhớt nh ư thế được gọi là độ nhớt cấu trúc.
Tính chất này làm cơ sở để chế tạo các dụng cụ chuy ên dùng cho bôi trơn và các
cặp ma sát khi được bôi trơn bằng vật liệu dẻo. So với các chất lỏng, chất bôi tr ơn
dẻo có các tính chất đặc tr ưng, là nguyên nhân khi ến nó được dùng ngày càng phổ
biến.
1.2.1. Thành phần và cấu trúc của mỡ bôi trơn
1.2.1.1. Thành phần của mỡ bôi trơn
MBT được cấu tạo gồm hai th ành phần chính là chất làm đặc có tỷ lệ từ 5
đến 25 % trong mỡ và thường là những xà phòng kim loại như liti, natri, canxi hay
một số loại bentonite đ ược phân tán trong dầu gốc (dầu khoáng, dầu động thực vật
hay dầu tổng hợp) chiếm từ 75 đến 95% trong mỡ. Ngo ài ra, trong MBT còn có h ệ

phụ gia để tăng cường tính năng cho mỡ khi sử dụng m à trong dầu không có hoặc
một số tính chất còn bị hạn chế như tính chịu áp, khả năng chống oxy hóa, tính bền
cơ học Các phụ gia dù ít hay nhiều đều có thể làm thay đổi cấu trúc của mỡ v à ảnh
hưởng đến tính chất lý hóa của mỡ nh ư nhiệt độ nhỏ giọt, độ xuyên kim, độ ổn định
thể keo và hệ phụ gia thường chiếm từ 0,5 đến 10% trong mỡ. Các thành phần cụ
thể được minh họa trong hình vẽ 1.2 và bảng 1.1.
Hình 1.2. Thành phần mỡ bôi trơn
8
Bảng 1.1. Các thành phần chính để sản xuất mỡ [3]
Dầu gốc
Chất làm đặc
Phụ gia
Dầu khoáng
Các chất hydrocarbon tổng hợp
Các chất Di-ester
Silicon
Photsphate esters
Perfluoropolyesthers
Fluorinated silicones
Polyglycol
Xà phòng natri
Xà phòng can xi
Xà phòng li ti
Xà phòng nhôm
Xà phòng li ti phức
Xà phòng li ti phức
Xà phòng can xi phức
Xà phòng nhôm phức
Bentonite clay
Silica

Carbon/graphite
Polyurea
PTFE
Polyethylene
Chất màu indanthrene
Chất màu phthalocyanine
Ức chế ô xy hóa
Phụ gia chống mòn (AW)
Phụ gia EP
Ức chế ăn mòn
Molybdenum disulphide
Phụ gia biến đổi ma sát
Chất khử kích hoạt kim loại
(metal deactivators)
Phụ gia cải thiện chỉ số nhớt
Chất ức chế điểm chảy
Phụ gia dính
Phụ gia không thấm nước
Các loại thuốc nhuộm màu
Phụ gia biến đổi cấu trúc
1.2.1.2. Cấu trúc mỡ
Mỡ có cấu trúc mạng được tạo bởi các hạt rắn của chất l àm đặc, dầu được giữ lại
trong mạng lưới này nhờ lực tương tác Van der Waals. Mỡ nhờn gốc xà phòng có cấu
trúc dạng sợi, đối với từng loại mỡ nhờn kích th ước, hình dạng, sự phân bố và định
hướng không gian của các sợi xà phòng rất khác nhau. Chúng có thể có dạng dải băng,
dạng lá, dạng đũa, dạng kim (hình 1.3)
Hình 1.3. Cấu trúc mỡ bôi trơn
A- Chất bôi trơn cấu tạo dạng matit, B- Cấu tạo dạng lưới.
9
1-dầu, 2-chất làm đặc, 3- chất phụ gia tham gia v ào thành phần chất

làm đặc, 4- chất phụ gia tham gia vào thành phần của dầu
1.2.2. Đặc điểm và tính chất mỡ bôi trơn
1.2.2.1. Đặc điểm
Cũng như dầu bôi trơn, MBT có công d ụng tạo ra sự bôi trơn toàn bộ bề mặt
để giảm sự ma sát chống đ ược tác hại do mài mòn của cặp ma sát. Với trạng thái
đặc, tính bám dính, ổn định tốt v à ít bị chảy trôi mà mỡ dùng để bôi trơn cho cặp ma
sát làm việc ở tốc độ thấp và chịu áp lực cao như chốt nhíp, trục xe, bộ truyền động
xích, các loại ổ bi và các loại máy tời làm việc ở tốc độ thấp chịu tải nặng . Đồng
thời, mỡ còn có tác dụng ngăn cách những chỗ dễ bị bẩn hoặc bị n ước tác động đến.
Ngoài ra, mỡ có tính năng bảo vệ, chống sự xâm nhập, ăn m òn của môi trường đến
bề mặt của chi tiết, dụng cụ v à thiết bị cơ khí.
Ngoài ra, nhờ có độ nhớt cao, tính bám dính tốt mà mỡ còn được dùng làm
kín các mối lắp ráp như các mối ráp có vòng đệm mềm, có mối ren, các mặt bích
ống, trong các ổ đỡ, ổ bi… Do vậy tùy vào môi trường mỡ sẽ tiếp xúc m à chọn loại
mỡ cho phù hợp.
Tuy nhiên, mỡ không thể thay thế đ ược hoàn toàn cho dầu vì mỡ ở trạng thái
đặc, độ nhớt rất lớn, trở lực ma sát lớn, không thể l ưu thông được nên không thể
làm mát khu vực bôi trơn. Trong trường hợp như vậy nếu dùng MBT sẽ tốn nhiều
năng lượng của động cơ khi máy móc làm vi ệc.
1.2.2.2. Một số tính chất của mỡ bôi tr ơn
Tính chất của MBT phụ thuộc rất lớn v ào dầu gốc, thông thường MBT gồm
hai loại là MBT đa dụng và MBT chuyên dụng, trong đó MBT chuy ên dụng được
chế tạo dựa trên cơ sở các xà phòng chuyên d ụng như xà phòng liti thì chỉ gồm mỡ
chịu tải và mỡ chịu nước, với xà phòng natri thì mỡ chịu nước Các tính chất của
MBT được thể hiện dưới bảng 1.2.
10
Bảng 1.2. Các loại MBT PHSH và đặc tính kỹ thuật của chúng [4]
Tính chất
MBT đa dụng
MBT chuyên dụng

Chịu tải
Chịu nhiệt
Siêu chịu nhiệt
Độ xuyên kim ở 25
o
C
(0,1mm)
NLGI 1:310-340
NLGI 2:256-295
NLGI 3:220-250
NLGI 1:310-340
NLGI 2:256-295
NLGI 3:220-250
NLGI 1:310-340
NLGI 2:256-295
NLGI 1:310-340
NLGI 2:256-295
Nhiệt độ làm việc
o
C
-20 ÷ +120
-20 ÷ +120
-20 ÷ +150
-20 ÷ +180
Độ ổn định keo (%)
NLGI 1:15Max
NLGI 2:15Max
NLGI 3:12Max
NLGI 1:15Max
NLGI 2:15Max

NLGI 3:12Max
NLGI 1:15Max
NLGI 2:15Max
NLGI 1:15Max
NLGI 2:15Max
Nhiệt độ nhỏ giọt (
o
C)
175 min
175 min
230min
Không có
Tải trọng hàn dính (N)
1300 min
2500 min
2500 min
Không quy định
 Độ đặc của mỡ
Độ đặc chỉ trạng thái cứng, mềm của mỡ. Qua độ đặc có thể chọn đ ược loại mỡ
thích hợp cho các bề mặt ma sát d ưới áp lực khác nhau, sơ đồ bộ phận xác định độ
xuyên kim xem hình 1.4 .
Hinh 1.4. Sơ đồ của bộ phận xác định độ xuyên kim
Độ đặc của mỡ được đặc trưng bởi độ xuyên kim, là chiêu sâu của một côn
kim loại tiêu chuẩn xuyên vào mỡ (tính bằng 10
-1
mm) ở một điều kiện tiêu chuẩn về
khối lượng, thời gian và nhiệt độ. Độ xuyên kim được xác định theo tiêu chuẩn
A – Vị trí ban đầu,
B – Vị trí sau 5 giây
1 – bình đựng mỡ, 2. mỡ khảo nghiệm ,

3. kim hính nón.
11
ASTM D – 217 hay ASTM D – 1403 và được phân loại bởi viện dầu mỡ quốc gia
Hoa Kỳ.
Độ xuyên kim phụ thuộc vào độ nhớt của dầu nhờn, tỉ lệ chất l àm đặc, loại xà
phòng và độ no của chất béo x à phòng hóa.
Mỡ được sản xuất từ chất béo no có độ kim xuy ên nhỏ hơn từ cùng loại với
chất béo không no. Nếu tỉ lệ chất l àm đặc càng lớn, độ kim xuyên càng nhỏ. Nếu
mỡ được chế từ xà phòng cùng loại, dầu có độ nhớt khác nhau thì độ kim xuyên
cũng khác nhau. Nếu độ nhớt lớn th ì độ kim xuyên nhỏ. Độ kim xuyên được coi là
một trong những đặc tính chính của mỡ.
 Nhiệt độ nhỏ giọt
Độ nhỏ giọt là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó mỡ nóng chảy nhỏ xuống giọt đầu
tiên hay sợi mỡ chảy xuống chạm đáy ống nghiệm trong dụng cụ đo độ nhỏ giọt. Độ
nhỏ giọt cho biết nhiệt độ cao nhất m à mỡ còn sử dụng được. Thông thường nhiệt
độ sử dụng cao nhất thấp h ơn nhiệt độ nhỏ giọt khoảng 10 đến 20
o
C. Tuy nhiên xét
về kết cấu thì mỡ là một hệ thể keo có kết cấu phức tạp do đó độ nhỏ giọt không đặc
trưng hoàn toàn cho tính nóng ch ảy của mỡ. Nhiều loại mỡ có độ nhỏ giọt gần
giống nhau, những mức độ nóng chảy không giống nhau, nh ư vậy tính ổn định nhiệt
của mỗi loại mỡ cũng khác nhau.
Loại xà phòng và độ no của xà phòng khác nhau thì độ nhỏ giọt của mỡ khác
nhau.
Nhiệt độ nhỏ giọt được xác định theo ASTM D – 566 (với mỡ có nhiệt độ nhỏ
giọt không vượt quá 288
o
C) hoặc D – 2265 (với mỡ có nhiệt độ nhỏ giọt lớn h ơn
288
o

C).
Nhiệt độ nhỏ giọt không có tác dụng nhiều trong việc dự đoán các điều kiện
làm việc của mỡ, nó cho phép phỏng đoán giới hạn nhiệt độ cao khi l àm việc với
MBT.
12
Hình 1.5. Dụng cụ đo nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ
 Độ nhớt hiệu dụng
Độ nhớt hiệu dụng của MBT đ ược xác định theo ASTM D – 1092 được tính
bằng poises tại nhiệt độ và tốc độ trượt nhất định. Nó đ ược đo bằng tỷ lệ giữa ứng
suất trượt và tốc độ trượt của mỡ khi mỡ đi qua một ống mao quản.
Độ nhớt hiệu dụng cho phép dự đoán khả năng l àm việc của mỡ trong ổ trục, xu
hướng rò rỉ của mỡ, khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp, khả năng b ơm của dầu.
 Độ bền cơ học
Là khả năng mỡ nhờn chống lại sự biến dạng của cấu trúc d ưới tác động của các
lực cơ học. Đây là một tính chất quan trọng do mỡ quá mềm d ưới tác động của điều
kiện làm việc sẽ dẫn đến sự dò rỉ làm hỏng các chi tiết máy, mỡ quá cứng d ưới tác
động trượt cắt sẽ không thể đến được các vùng cần bôi trơn.
Tính chất cơ học của mỡ được xác định theo ASTM D – 1831. Người ta đo sự
thay đổi độ xuyên kim của mỡ trước và sau khi chịu tác động cơ học trong một thiết
bị chuyên dụng.
 Độ bền chống oxy hóa
Độ bền chống oxy hóa l à khả năng của mỡ chống lại sự oxy hóa trong điều
kiện tồn chứa và làm việc, đặc biệt ở điều kiện nhiệt độ cao. Có nhiều ph ương pháp
xác định độ bền oxy hóa nh ư ASTM D – 942, GOST 7534.
A –vỏ bọc nhiệt kế cùng mẫu mỡ khảo nghiệm,
B – sơ đồ dụng cụ đo 1 – nhiệt kế, 2 – vỏ bọc
nhiệt kế, 3 – hõm chứa mỡ, 4 – mỡ khảo
nghiệm, 5 – ống nghiệm , 6 –bình cung cấp
nhiệt.
13

 Độ ổn định keo
Tính ổn định keo là khả năng giữ vững kết cấu của mỡ d ưới tác động của nhiệt
độ và áp lực. Tính chất này được đánh giá bằng tỉ lệ phần trăm trọng l ượng dầu bị
tách ra trong điều kiện thí nghiệm. Để đánh giá tính ổn định th ường dùng thí
nghiệm tách dầu dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và áp lực. Mỡ được khuấy kỹ rồi đổ
vào phễu có giấy lọc, giữ ở một nhiệt độ nhất định trong 24 giờ. Cân l ượng dầu bị
tách ra, tính tỉ lệ phần trăm trên lượng mỡ thí nghiệm.
Lượng dầu tách ra càng nhiều, mỡ càng không ổn định. Độ nhớt của dầu
càng nhỏ, lượng dầu tách ra c àng nhiều. Cùng với thí nghiệm tăng nhiệt tách dầu
còn có thí nghiệm tăng áp tách dầu. Trong thực tế bảo quản, chứa đựng do tính chất
này mỡ thường được chứa vào những thùng không quá lớn, quá cao, vì những lớp
mỡ dưới sẽ chịu một áp lực lớn do những lớp mỡ tr ên đè xuống, dầu sẽ bị tách ra,
kết cấu mỡ bị phá vỡ.
Tính ổn định ở thể keo của mỡ phụ thuộc v ào độ dính của dầu, chất l àm đặc
và kỹ thuật chế biến mỡ. Độ dính của dầu tăng, chất l àm đặc có khả năng làm đặc
tốt sẽ làm tăng tính ổn định thể keo mỡ.
Lượng dầu tách ra càng nhiều thì độ ổn định keo càng kém và ngư ợc lại. Độ
ổn định keo có thể đ ược xác định theo GOST 7142 – 74.
 Tính chất chịu nước
Là khả năng giữ vững tính chất của mỡ nhờn trong điều kiện l àm việc có độ
ẩm cao hoặc tiếp xúc với n ước. Đây là một tính chất rất quan trọng đối với mỡ bảo
vệ và mỡ chống ma sát.
Tính chất chịu nước của mỡ được đặc trưng bởi độ rửa trôi. Độ rửa trôi của mỡ
được xác định theo ASTM D – 1264 được tính bằng lượng mỡ trong một vòng bi tiêu
chuẩn bị rửa trôi dưới tác động của nước trong điều kiện thử nghiệm.
14
 Khả năng chống ăn mòn
Là tính chất MBT không gây ra các tác động ăn m òn bề mặt kim loại trong
quá trình mỡ tiếp xúc với các chi tiết máy ma sát. Khả năng chống ăn m òn được xác
định theo ASTM D – 4048; một tấm đồng được nhúng ngập vào mỡ sau đó được

gia nhiệt đến 100
o
C trong 24h sau đó l ấy ra so sánh với tấm đồng ti êu chuẩn.
 Khả năng bôi trơn
Để đáp ứng yêu cầu bôi trơn nhiều loại máy móc khác nhau, các chất bôi tr ơn
không những cần có phổ rộng về thuộc tính vật lý v à hóa học, mà còn phải có khả
năng bôi trơn. Tính bôi trơn đánh giá tính năng c ủa chất bôi trơn mới hay một đơn
pha chế mới được sử dụng trong sản xuất chất bôi tr ơn. Người ta thường sử dụng
các phương pháp thử nghiệm tính bôi trơn của vật liệu bôi trơn như ASTM D1947,
ASTM D2670, ASTM D2783.
1.2.3. Phân loại mỡ bôi trơn
Trên thị trường hiện nay, mỡ bôi tr ơn rất đa dạng và phong phú. Do nh ững yêu
cầu phát triển của các lĩnh vực khoa học khác nhau, các chủng loại m ỡ không ngừng
mở rộng, đổi mới. Do vậy m à có rất nhiều cách phân loại mỡ khác nhau:
- Theo phạm vi sử dụng, có hai nhóm: mỡ công nghiệp v à mỡ động cơ,
- Theo nhiệt độ làm việc: mỡ làm việc ở nhiệt độ cao, nhiệt độ th ường và nhiệt
độ thấp,
- Theo tính năng s ử dụng: mỡ thông dụng, mỡ đa dụng v à mỡ đặc dụng,
- Theo tính chất của chất làm đặc: mỡ xà phòng và mỡ không xà phòng,
- Theo kh ả năng chịu tải: mỡ chịu tải th ường, mỡ c hịu tải v à chịu áp suất rất cao,
- Phân loại theo các tổ chức ti êu chuẩn hóa. Đây là cách phân loại tiện dụng,
hiệu quả cho các nhà máy chế tạo và người sử dụng,
15
- Theo dầu gốc: MBT có nguồn gốc từ dầu mỏ, MBT có nguồn gốc từ dầu gốc
động vật, MBT có nguồn gốc từ dầu thực vật. Theo cách phân loại n ày thì hỗn hợp
mỡ dẻo sản xuất từ dầu gốc cá ba sa (MBTB S) là MBT có nguồn gốc dầu động vật.
Ngoài ra cũng có thể phân loại MBT dựa tr ên độ xuyên kim của mỡ theo NLGI
(National Lubricating Grease Institue) b ằng phương pháp ASTM D217 như bảng 1.3.
Bảng 1.3. Phân loại mỡ theo độ xuyên kim [4]
Loại mỡ

Độ xuyên kim, ở 25
o
C (0,1mm)
Trạng thái
000
00
0
1
2
3
4
5
6
445 – 475
400 – 430
355 – 385
310 – 340
265 – 295
220 – 250
175 – 205
130 – 160
85 – 115
Nửa lỏng
Nửa lỏng
Nửa lỏng
Mềm
Kem
Hơi cứng
Hơi cứng
Hơi cứng

Cứng
Đây là phương pháp phân lo ại đơn giản và được ứng dụng rộng rãi. Tuy
nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không ph ản ánh được các tính chất hóa
lý và khả năng ứng dụng của mỡ bôi tr ơn. Hiện nay, chất lượng của mỡ được đánh
giá theo tiêu chuẩn như ISO 6743-9 hoặc DIN 51825.
1.2.4. Phạm vi sử dụng của mỡ bôi trơn
Với vai trò của mỡ bôi trơn có tác dụng bôi trơn phụ trợ cho dầu nhờn, đặc
biệt với đặc điểm của mỡ l à trạng thái đặc sệt, tính bám dính, ổn định tốt, ít bị chảy
trôi nhờ vậy mà mỡ có thể làm việc ở những chỗ yêu cầu tính năng khốc liệt mà dầu
nhờn không thể làm được.
Mỡ bôi trơn thường dùng thay thế chủ yếu cho dầu bôi tr ơn ở những nơi đòi
hỏi chất bôi trơn phải giữ nguyên được trạng thái cấu trúc ban đầu của nó; đặc biệt
là những nơi có điều kiện bôi trơn thường xuyên bị hạn chế.
Do tính chất đặc và dẻo, tính lưu động kém của nó cho n ên MBT thường ứng
dụng để bôi trơn cho các cặp ma sát chịu tải nặng v à làm việc ở tốc độ thấp.
16
Mỡ bôi trơn sử dụng để bôi trơn phổ biến nhất là ở các ổ bi cầu và các con lăn
của các máy công cụ, mô t ơ điện và nhiều loại ổ trục khác nhau. Để có đ ược đặc
tính thích hợp và nhiệt độ nhỏ giọt cao, ng ười ta thường sử dụng mỡ x à phòng Liti,
Natri hoặc mỡ phức canxi-natri.
1.3. MỠ BÔI TRƠN VỚI CHẤT LÀM ĐẶC LÀ XÀ PHÒNG LITI
1.3.1. Dầu gốc
Dầu gốc là thành phần chủ yếu đảm nhiệm chức năng bô i trơn, vì thế phẩm
chất của mỡ phụ thuộc rất nhiều v ào phẩm chất của dầu gốc hợp phần. Dầu gốc có
thể là dầu gốc khoáng, dầu gốc tổng hợp hay dầu gốc động thực vật.
Dầu gốc khoáng là dầu chủ yếu để sản xuất mỡ bôi tr ơn hiện nay do giá thành
thấp và tạo ra được mỡ phù hợp với phần lớn các ứng dụng trong công nghiệp ,
trong các loại dầu gốc khoáng thì dầu naphten được ưa chuộng dùng để chế tạo mỡ
bôi trơn hơn cả.
Tùy thuộc vào chất làm đặc, dầu nhờn có thể thay đổi trong khoảng từ 70 – 95

%. Nếu chất làm đặc là xà phòng thì dầu chiếm khoảng 80 -90%. Nếu chất làm đặc
là cácbuahidrô rắn (sáp) thì dầu chiếm khoảng 70%.
Dầu nhớt có trong mỡ bôi trơn thường có tính chi phối đến các tính chất:
- Tính bôi trơn,
- Làm thay đổi các tính chất phụ thuộc v ào nhiệt độ,
- Khả năng bền ô xy hoá,
- Các tính chất ở nhiệt độ thấp,
- Xu hướng bay hơi,
- Và các tính chất khác của mỡ.
Với vai trò là pha lỏng trong sản phẩm mỡ ng ười ta thường dùng các loại dầu
được gọi là dầu nền (gốc):
- Dầu khoáng,
- Dầu tổng hợp hydrocđrocacbon, dầu poliglicol,
- Dầu este tổng hợp,