BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
o0o
BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2010
Nghiên cứu sản xuất và sử dụng dầu bôi trơn máy
dệt kim cao cấp phục vụ ngành dệt may xuất khẩu Chủ nhiệm đề tài
TS. LÊ KIM DIÊN
8338

Hà Nội 12/2010 1
MỞ ĐẦU
Ngành Công nghiệp dệt may Việt Nam năm 2010 đã vượt lên dầu thô,
đạt doanh thu xuất khẩu cao nhất cả nước (tới 7 tỷ USD), trong đó sản
phẩm dệt kim chiếm tỷ lệ lớn nhất.
Ngành đã phải sử dụng dầu bôi trơn dầu máy dệt kim – một loại dầu
chuyên dụng có độ sạch cao, nhập ngoại, hàng năm tính ra lên tới 3.600
tấn/năm với giá trị nhập khẩu tính theo th
ời điểm hiện tại khoảng 160 tỷ
đồng (khoảng 8 triệu USD)
Nếu tạo ra và cung cấp được sản phẩm này trong nước thì có thể đem
lại hiệu quả kinh tế (lợi nhuận) đáng kể, khoảng 40 tỷ đồng
Do đó, Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Công nghệ Lọc,
Hóa dầu thuộc Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam đã được Bộ Công
Th
ương giao nhiệm vụ tiến hành nghiên cứu và đã tạo ra được loại dầu này
đạt tính năng sử dụng tương đương sản phẩm nhập ngoại.
Đề tài đã thực hiện đầy đủ các nội dung nghiên cứu được giao và sản
phẩm dầu dệt kim của Đề tài đã được thử nghiệm đạt kết quả tốt tại một cơ
sở dệt may có uy tín.
Có thể nói
đây là một trong các đề tài nghiên cứu phát triển tạo ra sản
phẩm Khoa học công nghệ thiết thực và có tính khả thi trong triển khai sản
xuất trong tương lai gần.

1.4.11. Độ ăn mòn tấm gang 24

3
CHƯƠNG 2. PHẦN THỰC NGHIỆM 25
2.1. Nghiên cứu xác định thành phần dầu dệt kim và lựa chọn dầu gốc
làm nguyên liệu 25

2.2. Tổng hợp chất tạo nhũ không ion 26
2.2.1. Cơ sở hóa học các quá trình tổng hợp 26
2.2.2. Quá trình tổng hợp amit 29
2.2.2.1. Yêu cầu về nguyên liệu 29
2.2.2.2. Tiến hành quá trình tổng hợp amit 29
2.2.3. Các phương pháp đánh giá sản phẩm amit đã tổng hợp được 30
2.2.3.1. Phương pháp phổ hấp phụ hồng ngoại 30
2.2.3.2. Phương pháp phổ khối 31
2.3. Nghiên cứu sử dụng phụ gia tính năng 32
2.3.1. Lựa chọn phụ gia 32
2.3.2. Thực nghiệm khảo sát các phụ gia 32
2.3.2.1. Khảo sát sử dụng phụ gia chống oxy hoá 32
2.3.2.2. Khảo sát phụ gia ức chế ăn mòn kim loại 33
2.3.2.3. Khảo sát phụ gia chống tạo bọt 34
2.3.2.4. Khảo sát sử dụng phụ gia diệt khuẩn 34
2.4. Lập đơn dầu dệt kim và đánh giá tính chất dầu pha chế 35
2.4.1. Nguyên liệu 35
2.4.2. Các bước tiến hành 35
2.4.3. Đánh giá dầu thành phẩm 35
2.5. Sản xuất thử và thử nghiệm hiện trường 36
2.6. Đánh giá sơ bộ khả năng phân hủy sinh học sau sử dụng 37
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 38
3.1. Kết quả đánh giá lựa chọn dầu gốc làm nguyên liệu 38

KÝ HIỆU VIẾT TẮT

- MEA : Mono Etanol Amin
- GC : Phân tích sắc ký khí
- GC-MS : Phân tích sắc ký khí – khối phổ
- IR : Phân tích phổ hồng ngoại
- VI : Chỉ số độ nhớt
- Ami : Amit dầu thực vật
-
O/W : Dầu/nước
-
HĐBM : Hoạt động bề mặt
-
HLB : Hằng số cân bằng ưa dầu ưa nước
-
RHLB : Hằng số cân bằng ưa dầu ưa nước yêu cầu
-
ASTM : Hiệp hội thử nghiệm vật liệu Mỹ
-
GOST : Tiêu chuẩn quốc gia Liên Bang Nga
-
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
-
HPIP : Hydro Peoxit của Iso Propyl benzen

6
TÓM TẮT NHIỆM VỤ

- Khảo sát xác định thành phần dầu dệt kim cao cấp
- Đánh giá, lựa chọn dầu gốc khoáng tinh chế cao làm nguyên liệu cho

- Bôi trơn làm mát tốt để hạn chế mài mòn, tránh kẹt kim
- Giải tỏa nhanh nhiệt phát sinh trong máy dệt

8
- Không được tạo cặn trên bề mặt kim, do đó dầu phải có độ ổn
định nhiệt, độ ổn định kháng oxy hóa nhiệt cao và không chứa nhựa
- Độ nhớt của dầu phải ít biến đổi theo tốc độ kim (độ bền trượt
cắt) và điều kiện nhiệt độ môi trường (chỉ số nhiệt nhớt VI phải cao)
- Bảo vệ kim không bị ăn mòn hóa h
ọc
- Tương hợp với các chi tiết kim loại khác của dàn máy và của vải
dệt kim
- Dễ giũ sạch bằng nước (dễ tan trong nước) nhằm làm sạch vải dệt
thành phẩm
Từ đó có thể thấy đây là loại dầu bôi trơn dạng tạo nhũ thuận dầu
trong nước (oil in water O/W) sau khi sử dụng xong. Cho nên theo tài liệu
công bố dầu thường có thành phần như sau:
-
Dầu gốc khoáng hoặc dầu gốc tổng hợp làm chất nền bôi trơn
(Base Oil)
- Hệ chất tạo nhũ thuận dầu trong nước
- Các phụ gia tính năng khác như chất ức chế oxy hóa, ức chế ăn
mòn kim loại, hạn chế mài mòn kẹt xước, hạn chế tạo bọt,…
Tóm lại đây là loại dầu bôn trơn chuyên dụng không thể thay thế
bằng các dầu bôi tr
ơn máy công nghiệp hoặc dầu bôi trơn động cơ, dầu
bánh răng thông thường, kể cả dầu khác của ngành dệt may như dầu máy
khâu, dầu cọc sợi (Spindle Oil)
1.2. Tình hình nghiên cứu về dầu dệt kim cao cấp
Ở nước ngoài

phẩm của Exxon – Mobile (Essotex HP 24), của hãng CPC Đ
ài Loan
(TPX-22), của Mobile (Velocite HP24,…) đều sử dụng dầu gốc khoáng
thông thường (sản xuất từ quá trình chưng cất chân không và tinh chế bằng
dung môi chọn lọc phần cặn hẹp dầu thô), do đó đều chứa hợp chất thơm
và naphtenic (vòng no) nên độ ổn định không cao.
Các phụ gia – chủ yếu là chất tạo nhũ (chất HĐBM) là sản phẩm của
các hãng phụ gia Lubrizol, KAO, Avtol, Akzonobel, Hitech,… cùng với
các chất làm phụ gia tính năng trong dầu d
ệt kim ngoại nhập thường là phụ
gia đóng gói, thậm chí ở dạng pha sẵn vào dầu gốc nên giá cả không hợp lí.

10
Nhìn chung dầu dệt kim tròn cao cấp thành phẩm của nước ngoài
còn khá đắt (thời điểm hiện tại khoảng 55.000VNĐ/lít), do đó hiệu quả
kinh tế sử dụng không cao.
Ngoài ra từ thực trạng sử dụng dầu dệt kim ở nước ta cho thấy độ ổn
định chống tách lớp trong tồn chứa, nhất là về mùa đông còn thấp. Điều đó
chứng tỏ sự tương h
ợp giữa gói phụ gia và dầu gốc bôi trơn nền chưa cao.
Ở trong nước
Nhóm tác giả thực hiện Đề tài này đã làm việc lâu năm trong lĩnh
vực vật liệu bôi trơn. Tác giả Chủ nhiệm đang hoạt động trong chuyên
ngành tổng hợp các chất hoạt động bề mặt thế hệ mới và các sản phẩm tạo
ra từ các hệ phụ gia có tính phân huỷ sinh học cải thiện do đượ
c tổng hợp
từ dầu mỡ động thực vật nhiệt đới.
Đã có một số công trình nghiên cứu về dầu mỡ bôi trơn phân huỷ
sinh học trên cơ sở sử dụng dầu thực vật Việt Nam. Đây là cơ sở tốt để phát
triển nghiên cứu áp dụng vào các sản phẩm cụ thể phục vụ công nghiệp và

giữa dầu gốc làm môi trường phân tán và chất tạo nhũ cùng phụ
gia chức
năng làm pha phân tán, hay chính xác đây là hệ đa phân tán.
Do đó cấn có đánh giá sử dụng các hợp phần của nó.
1.3.1. Dầu gốc khoáng
Phân loại dầu mỏ dựa vào bản chất hóa học, có nghĩa là dựa vào
thành phần hydrocacbon có trong dầu. Nếu trong dầu, họ hydrocacbon nào
chiếm phần chủ yếu thì dầu mỏ sẽ mang tên loại đó. Phân loại theo thành
phần hydrocacbon được thể hiện trong bảng 1. 1. Từ
đó ta thấy được sự
khác biệt nhất định trong các loại dầu gốc khoáng.
Bảng 1.
2. Đặc tính vật lý hóa học của các loại dầu khoáng khác nhau
Thành phần hóa học Tính chất
Dầu parafin Dầu napten Dầu aromat
Độ nhớt ở 40
0
C, mm
2
/s 40 40 36
Độ nhớt ở 100
0
C, mm
2
/s 6,2 5,0 4,0
Chỉ số độ nhớt 100 0 185
Tỉ trọng d
4
0,8628 0,9194 0,9826


nhóm)
% CA
% CN
% CP
2
32
66
19
37
44
41
36
23

Các parafin mạch thẳng, dài là loại sáp rắn nên hàm lượng của chúng
trong dầu bôi trơn phải giảm tới mức nhỏ nhất, đặc biệt đối với dầu bôi trơn
sử dụng ở nhiệt độ thấp (dầu parafin).
Mặt khác, đối với iso- parafin là thành phần rất tốt trong dầu bôi trơn
vì chúng có độ ổn định và tính nhiệt nhớt tốt. Mạch nhánh iso- parafin càng
dài thì đặc tính này càng thể hiện rõ rành hơn. Tương t
ự như vậy đối với

hợp chất lưu huỳnh. Do đó cần xem xét khả năng dùng dầu gốc khoáng thế
hệ mới (dầu gốc nhóm III – Group III) là xu hướng sản xuất và sử dụng
hiện nay – còn được gọi là dầu gốc khoáng của thế kỷ 21.
1.3.2. Chất tạo nhũ và đặ
c trung HLB
1.3.2.1. Chất tạo nhũ
Chất tạo nhũ là những chất hoạt động bề mặt, thông thường có trọng
lượng phân tử nằm trong khoảng 200 ÷ 600. Trong phân tử chất hoạt động
bề mặt có hai nhóm với bản chất trái ngược nhau trong phân tử, nhóm dễ
tan trong nước (nhóm ái nước - hydrophile) và nhóm kia dễ tan trong dầu
(nhóm kỵ nước hay nhóm ái dầu - lipophile). Do đó khi có mặt chất hoạt

14
động bề mặt trong một hệ nhũ tương dầu/ nước, thì tại bề mặt phân chia
pha pha phân tử chất hoạt động bề mặt được sắp xếp theo một trình tự nhất
định: nhóm kỵ nước quay vào pha dầu, nhóm ưa nước quay vào pha nước.
Vì thế, các chất hoạt động bề mặt có tính chất hoạt động hấp thụ cao hơn so
với những chất không có nhóm kỵ nước. Sự h
ấp thụ đó làm cho pha dầu/
nước dường như liên kết lại với nhau, sự khác biệt giữa chúng ít đi, sức
căng bề mặt giữa chúng trở nên bé hơn. Sự giảm sức căng bề mặt bởi sự
hấp thụ của chất nhũ hóa là điều kiện cần của sự tồn tại nhũ tương.
1.3.2.2. Hằng số cân bằng ưa dầ
u – ưa nước HLB của chất nhũ hoá
* Định nghĩa HLB: HLB (Hydrophile Lipophile Balance): Là một
hàm số của của phần trăm trọng lượng nhóm ái nước của các chất HĐBM
không ion.
Cân bằng HLB là một trong những đặc tính quan trọng nhất của chất
nhũ hoá, biểu thị mối tương quan về ái lực hút chất nhũ hoá đồng thời giữa
pha nước và pha dầu, giá trị HLB thể hiện tỷ lệ

o nhũ có giá trị HLB = 10 sẽ tạo được một
nhũ tương dầu nước của parafin bền hơn rất nhiều so với bất kỳ các nhũ
tương có chất tạo nhũ mang chỉ số HLB nào khác. Tuy nhiên, điều này
không có nghĩa rằng một hệ chẩt tạo nhũ có chỉ số HLB = 10 có khả năng
đáp ứng các đòi hỏi về chức năng và đặc tính của nhũ tươ
ng phải tạo ra.
Trong từng điều kiện cụ thể, ta có thể chọn lựa các hệ chất tạo nhũ có chỉ
số HLB = 10 để thoả mãn các đòi hỏi đặc biệt về chức năng mà sản phẩm
nhũ tương cần phải có.
Bảng 1.2. Chỉ số cần bằng HLB đối với một số pha dầu khác nhau
Chỉ số HLB cần thiết Pha dầu
Kiểu nhũ tương nghịch
Nước trong dầu (W/O)
Kiểu nhũ tương thuận
Dầu trong nước (O/W)
Dầu hoả 6-9 (12,5)
Dầu cọc sợi - 12-14(*)
Dầu máy - 10-13
Parafin lỏng 6-9 -
Dầu bông - 7,5 16
Các chất hoạt động bề mặt có tác dụng gây nhũ bao gồm:
- Các ankenyl sucxinimit
- Các muối sufonat
- Các axit béo và muối của axit béo
- Các este của axit béo
- Các polyankel glylcol
- Các phenol và phenol este

- Hợp chất chứa clo
- Etanolamin
- Formaldehyt và các hợp chất giải phóng ra formaldehyt
- Hợp chất dạng morfin
Các chất chelat như là tetranatri etylendiamintetraxetat khi được bổ
sung vào hệ chứa phụ gia di
ệt khuẩn thích hợp có thể làm tăng hoạt tính
một cách đáng kể.
Có một điều quan trọng cần chú ý ở đây là nhiều phụ gia diệt khuẩn
dùng cho dầu nhũ bị giảm hoạt tính đi khá nhanh. Hơn nữa do thành phần
của dầu dệt kim quá khác nhau nên không có một phụ gia diệt khuẩn nào
có hiệu quả cho tất cả các loại dầu nhũ thuận.
Chú ý có nhiều phụ gia diệt khuẩ
n gây độc hại cho người.
1.3.3.3. Phụ gia chống ăn mòn kim loại
Phụ gia chống ăn mòn tạo thành lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại,
ngăn cách sự tiếp xúc giữa các tác nhân ăn mòn như axit và một số chất
khác với kim loại nền. Màng bảo vệ cũng giảm tối thiếu tác dụng xúc tác
oxi hóa của các kim loại.
Các chất ức chế ăn mòn được sử dụng rộng rãi nhất: mu
ối của axit
cacboxylic, amit, amin, sulfonat.
1.3.3.4. Phụ gia cực áp (phụ gia chống kẹt xước)
Phụ gia này ngăn ngừa sự kẹt xước và hàn dính giữa các bề mặt kim
loại đang hoạt động dưới áp suất cực lớn.

18
Phụ gia cực áp tác dụng với bề mặt ma sát tạo các hợp chất mới
có ứng suất cắt thấp hơn kim loại gốc nên lớp phủ hình thành chịu trượt cắt
trước tiên và nhiều hơn.

- Điều chỉnh nhiệt kế tiếp xúc để có nhiệt độ cần đo
- Chọn nhớt kế đã có hằng số C chuẩn, nhớt kế phải khô và sạch, có
miền làm việc bao trùm độ nhớt của dầu cần xác định, thời gian chảy
không ít hơn 200 giây.
Nạp mẫu sản phẩm với nhớt kế bằng cách hút hoặc đẩy để đưa mẫu
đến vị trí cao h
ơn vạch đo thời gian đầu tiên khoảng 5mm trong nhánh mao
quản của nhởt kế. Khi mẫu chảy tự do, đo thời gian chảy bằng giây từ vạch
thứ nhất đến vạch thứ 2.
Kết quả:
Độ nhớt động học được tính theo công thức:
ν = C. t/d
Trong đó:
ν – Độ nhớt động học, được tính bằng cST hay St
C – Hằng số nhớt kế, mm
2
/s2
d – Khối lượng riêng của chất lỏng
t – Thời gian chảy, giây
Tiến hành đo 2 lần, lấy kết quả trung bình, sai lệch không quá 1,2 ÷
2,5% so với kết quả trung bình.
Độ nhớt dầu nhũ phải hợp lý đảm bảo cho hệ thống máy gia công
hoạt động bình thường.
Trong thực tế, để đảm bảo cho hệ thống máy dệt kim hoạt động bình
thường thì độ nhớt của dầu nhũ phả
i nằm trong khoảng 5÷25cSt ở 50
o
C để
đảm bảo tính năng làm việc.
1.4.3. Độ ổn định cơ học

Chú ý
: Khi tiến hành thử 8 mẫu, nếu sau 5 mẫu thử đạt thì kết luận
đạt yêu cầu.
Tỷ lệ pha Hóa
chất
5:1 10:1 15:1 20:1 25:1 30:1 50:1 80:1
H
2
O, ml 150 200 180 200 200 180 200 240
Cl, ml 30 20 12 10 8 6 4 3

21
1.4.6. Tính bôi trơn, chống ăn mòn và khả năng làm mát
Tính bôi trơn và khả năng làm mát là đặc tính quan trọng của dầu
nhũ sử dụng.
Bôi trơn để làm giảm ma sát, làm giảm năng lượng tiêu hao trong
quá trình gia công.
Làm mát tốt sẽ giảm nhiệt, phân tán nhiệt cục bộ tốt nhất.
Để tránh hiện tượng mài mòn trong gia công. Người ta pha vào dầu
nhũ các phụ gia chống mài mòn và nhờ đó tại nhiệt độ nhất định nó sẽ tạo
ra lớp màng bảo vệ trên bề mặt ma sát.
Dầu nhũ đáp ứng được các yêu cầu vận hành khác nhau là các dầu
nhũ đảm bảo bôi trơn bề mặt thép, không phá hủy các chi tiết bằng hợp kim
khác nhau.
Ăn mòn kim loại mầu thường do tác động của các axit hữu cơ tạo
thành khi dầu nhũ và một số phụ gia bị oxy hóa. Quá trình ăn mòn kim loại
màu sẽ tăng lên cùng với sự tăng nhiệt độ. Hợ
p kim của đồng và bạc đặc
biết rất nhạy cảm với sự ăn mòn này.
Tính chống ăn mòn chủa dầu nhũ được tăng lên khi pha vào dầu các

của hai lần thử. Chênh lệch giữa hai lần thử không lớn hơn 0,1mg đối dầu
chưa tinh chế và 0,06mg đối với dầu đã tinh chế.
Trị số axit dùng để đánh giá quá trình và mức độ oxy hóa của dầu
nhũ. Trị số axit không phải là chỉ tiêu đặc trưng của dầu nhũ vì nó không
đặc tả được đặc tính axit trong thành phần dầ
u nhũ bị oxy hóa.
1.4.8. Độ bền oxy hóa
Tính ổn định oxy hóa là đặc tính thể hiện tính ổn định của dầu với
oxy trong không khí.
Hầu hết các dầu nhũ khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao đều
tác dụng với oxy và đều bị oxy hóa. Sản phẩm của oxy hóa không tan và
tạo thành cặn ở dạng màng hoặc gỉ, làm giảm thời gian hoạt động của dầu
nhũ và tăng tính ăn mòn.
Quá trình oxy hóa d
ầu nhũ trong hệ thống máy gia công bị ảnh
hưởng của nhiều yếu tố: nhiệt độ, khả năng tạo bọt, axit hữu cơ, mảnh kim
loại vụn do bị mài mòn và các chất bẩn khác.

23
Việc tăng cường độ ổn định oxy hóa cho dầu nhũ nhờ sử dụng dầu
gốc đã qua quá trình tinh luyện và sử dụng phụ gia chống oxy hóa.
1.4.9. Điểm aniline
Điểm aniline của dầu thể hiện tính tương hợp của cao su với chất dầu
nhũ.
Do dầu nhũ thường phải tiếp xúc với các vật làm kín dầu nên tính
tương hợp của dầu với vậ
t làm kín (thường là cao su) của hệ thống máy gia
công là một trong các tính chất quan trọng. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao
và khi tiếp xúc với các dung dịch làm việc các vật làm kín của hệ thống gia
công sẽ mất tính dẻo, trở nên cứng và giòn, khiến dầu nhũ sẽ bị rò rỉ qua