超细二硫化钼抗氧化实验研究

唐军利，崔玉青，唐丽霞，席 莎，陈 强

（金堆城钼业股份有限公司技术中心，陕西西安710077）

0 引 言

二硫化钼是优良的固体润滑剂，全球每年消费量在6 000 t左右，占全球钼总消费量的1%左右，目前主要生产厂家为美国Climax公司，约为2 000 t／a，第二为中国企业，约为1 800 t／a，第三为日韩公司，大约800 t／a。国内二硫化钼的需求在 200～260 t／a，大部分用于石油化工的润滑行业。

超细二硫化钼（粒径1μm及1μm以下），具有很强的附着力，与器件结合紧密，在摩擦部位不易脱落，摩擦系数小，粒度更小的甚至可用作超滑材料。但是随着粒度减小，颗粒比表面积增大，与氧气接触多，易被氧化，一般要求二硫化钼的氧含量（以MoO3计）为0.2%～0.3%，酸值不大于3%，油分不大于0.5%。目前国内供应的超细二硫化钼的氧含量为0.5%～1.0%，因此开展二硫化钼抗氧化处理研究很有必要。

本文采用油封方法[1-3]对超细二硫化钼进行抗氧化处理，实验研究了抗氧剂的种类、用量、配比对二硫化钼氧含量、酸值、油分等的影响，取得较为理想效果。

1 试验部分

1.1 试验方法

配制抗氧剂油，将液体混合有机油（T5057、T5060）溶解无水乙醇中，按比例混合：T5057、T5060与无水乙醇的质量比为1∶（400～1 200），形成透明油封液，将油封液加入二硫化钼，搅拌均匀，过滤后将二硫化钼真空干燥。

在空气中暴露一定时间，检测粉体氧含量、酸值、油分等。

1.2 仪器与试剂

真空干燥箱、日本日立S-570型扫描电子显微镜、超音速气流粉碎机[4]。

2 结果与讨论

2.1 抗氧剂的种类型号

选取不同的抗氧剂有机油T5057、T5060，按照上述试验方法，同比例配制油封液，然后对二硫化钼超细粉油封，二硫化钼在空气中暴露一定时间，检测粉体氧含量、酸值、油分等，结果见表1，油封前SEM照片见图1，油封后SEM照片见图2。

表1 不同的抗氧剂有机油T5057、T5060油封试验

图1 油封前超细二硫化钼扫描电镜照片（左T5057、右T5060）

图2 油封后超细二硫化钼扫描电镜照片（左T5057、右T5060）

由表1、图1、图2可以看出：（1）超细二硫化钼未经处理，直接暴露空气3个月后，氧含量（以MoO3计）、酸值、油分各项指标均超出润滑剂使用要求（见前言部分），而经过油封处理后的超细二硫化钼暴露空气3个月后，氧含量、酸值、油分各项指标均下降，未超出润滑剂使用要求。（2）由图1、图2可以看出，抗氧剂油封液在二硫化钼颗粒表面形成非常薄的油膜覆盖，对颗粒形貌无影响。（3）由表1还可以看出，T5060抗氧化效果较T5057好。

2.2 抗氧剂用量浓度

选取抗氧剂有机油T5060，按照上述试验方法，不同浓度比例（抗氧剂∶乙醇 ＝1∶400、1∶1 200））配制油封液，然后对二硫化钼超细粉油封，二硫化钼在空气中暴露一定时间，检测粉体氧含量、酸值、油分等，油封前后检测结果见表2、表3。

表2 抗氧剂∶乙醇＝1∶400对二硫化钼油封结果

表3 抗氧剂∶乙醇＝1∶1 200对二硫化钼油封结果

由表2、表3可以看出：（1）二硫化钼经过不同浓度配比形成的油封液，油封后的超细二硫化钼暴露空气1～2个月后，氧含量（以MoO3计）、酸值、油分各项指标均下降，未超出润滑剂使用要求。（2）由表1还可以看出，抗氧剂∶乙醇＝1∶400和1∶1 200油封后效果相当，氧含量（以MoO3计）、酸值、油分等指标均未超出润滑剂使用要求，前者稍好，说明T5060抗氧剂有机油与乙醇可以配制的油封液适用性较好，在1∶400～1 200比例范围内都可以起到防止二硫化钼氧化的作用。

2.3 讨 论

2.3.1 不同抗氧剂对二硫化钼氧含量的影响

一般情况下，二硫化钼性质稳定，不溶于水、稀酸和浓硫酸以及有机溶剂中。但作为固体润滑剂，对其粒度提出较高要求，粒度越小越容易附着在摩擦部件，润滑效果越好，然而随着粒度减小，颗粒比表面积增大，与氧气接触多，易被氧化，缓慢发生如下反应：

其中，MoO3是增摩剂，二硫化钼中混有氧化钼会降低润滑性能，据齐尚奎、薛群基等人的研究，二硫化钼摩擦失效是Mo4+氧化为Mo6+的结果已被广泛证实[5]，因此需对二硫化钼采取抗氧化处理。T5057、T5060是良好的油性抗氧化剂，浅色液体，可溶于乙醇、甲醇，形成透明油封液，将二硫化钼放置油封液混合均匀，烘干，使甲醇、乙醇挥发后，在二硫化钼颗粒表面形成一层油性薄膜，阻止与空气的接触。T5057为酚类化合物，T5060为胺类化合物，由2.1的结果可以看出，T5060抗氧化效果较T5057好，说明胺类化合物T5060更适应于二硫化钼处理，表面形成的油膜更利于抗氧化作用。

2.3.2 抗氧剂浓度对二硫化钼氧含量的影响

作为抗氧剂，T5060可溶解于甲醇、乙醇，这一点非常有利于在二硫化钼表面形成油膜：要在二硫化钼表面涂抹保护层，并非添加越多越好，二硫化钼成品对油分作出规定，油分不大于0.5%，而其本身油分在0.2%～0.3%（二硫化钼由钼精矿经有机药剂浮选而来），因此要在其表面添加油性保护物质，含量限制在0.5%-（0.2% ～0.3%）＝0.2% ～0.3%之间很小的量，不能超过这个范围，而要将如此少量的粘稠油性物质添加在二硫化钼表面非常不易，所以可将T5060先溶解于甲醇、乙醇中，烘干，使甲醇、乙醇挥发后，在二硫化钼颗粒表面形成一层油性薄膜，使问题得以解决。由2.2的结果可以看出，T5060可以很大限度溶解于乙醇中，配制的油封液适用性较好，在T5060∶乙醇＝1∶400～1 200浓度范围内都可以起到抗氧化的作用。

3 结 论

采用油封方法对超细二硫化钼进行抗氧化处理，实验研究了抗氧剂的种类、用量、配比对二硫化钼氧含量、酸值、油分等的影响，取得较为理想效果：

（1）将抗氧剂溶解无水乙醇中，形成透明油封液，将油封液加入二硫化钼，在二硫化钼表面形成油性薄膜，起到很好的抗氧化保护作用；

（2）抗氧剂T5060效果较T5057好，可以很大限度溶解于乙醇中，配制的油封液适用性较好，在T5060∶乙醇＝1∶400～1 200浓度范围内都可以起到抗氧化的作用。