Khảo sát một số tính chất lý - hóa cơ bản của mỡ bôi trơn từ dầu tinh chế mỡ cá basa với chất làm đặc là 12-StOLi

Chia sẻ: Danh Tuong Vi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

59
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng mỡ cá basa làm chất bôi trơn. Mỡ bôi trơn từ dầu tinh chế mỡ cá basa (MBTBS) và chất làm đặc là 12-StOLi với hàm lượng từ 5% đến 35% đã được sản xuất thử nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của MBTBS thay đổi đáng kể theo hàm lượng chất làm đặc. MBTBS với 16% chất làm đặc có các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản tương đương với mỡ bôi trơn đa dụng NLGI cấp 3 có nguồn gốc từ dầu khoáng và dầu thực vật đang được sử dụng để bôi trơn thiết bị tàu thủy

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khảo sát một số tính chất lý - hóa cơ bản của mỡ bôi trơn từ dầu tinh chế mỡ cá basa với chất làm đặc là 12-StOLi

Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2013 KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ - HÓA CƠ BẢN CỦA MỠ BÔI TRƠN TỪ DẦU TINH CHẾ MỠ CÁ BASA VỚI CHẤT LÀM ĐẶC LÀ 12-StOLi INVESTIGATING SOME BASIC PHYSICAL AND CHEMISCAL PROPERTIES OF LUBRICANT MADE UP OF THE REFINED FAT FROM CATFISH (CATFISH GREASE) AND THE SOLIDIFYING SUBSTANCE BEING 12- StOLi Nguyễn Văn Tâm1, Quách Đình Liên2, Đặng Thị Sao Mai3 Ngày nhận bài: 05/01/2012; Ngày phản biện thông qua: 15/11/2012; Ngày duyệt đăng: 15/3/2013 TÓM TẮT Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng mỡ cá basa làm chất bôi trơn. Mỡ bôi trơn từ dầu tinh chế mỡ cá basa (MBTBS) và chất làm đặc là 12-StOLi với hàm lượng từ 5% đến 35% đã được sản xuất thử nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của MBTBS thay đổi đáng kể theo hàm lượng chất làm đặc. MBTBS với 16% chất làm đặc có các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản tương đương với mỡ bôi trơn đa dụng NLGI cấp 3 có nguồn gốc từ dầu khoáng và dầu thực vật đang được sử dụng để bôi trơn thiết bị tàu thủy. Từ khóa: chất làm đặc, dầu tinh chế mỡ cá ba sa, mỡ bôi trơn, xà phòng Liti ABSTRACT The investigation into possibilities of utilization of catﬁsh fat as lubricant has been presented in this article. The lubricating grease made up of the reﬁned fat from catﬁsh (catﬁsh grease) and the solidifying substance being 12-StOLi with a content from 5% to 35% has been experimentally produced. The experiment on produced samples showed that technical speciﬁcations of catﬁsh grease considerably vary with the content of 12-StOLi. The catﬁsh grease with 16% of 12-StOLi is equivalent as far as the technical speciﬁcations are concerned to the grease NLGI3, which is derived from mineral oils and vegetable oils and currently used for lubricating marine machines. Keywords: solidifying substance , reﬁned fat from catﬁsh, lubricant, lithium soap I. ĐẶT VẤN ĐỂ Hàng năm, trên thế giới lượng vật liệu bôi trơn sử dụng vào khoảng 40 triệu tấn, trong đó khoảng từ 4 đến 12 triệu tấn bị thải ra môi trường gây ô nhiễm rất lớn [4]. Ngoài ra, hầu hết các loại vật liệu bôi trơn hiện nay có nguồn gốc từ dầu mỏ. Tuy nhiên, đây không phải là nguồn nguyên liệu vô tận nên nó cũng đứng trước nguy cơ cạn kiệt trong tương lai. Vì vậy, xu hướng chung của thế giới hiện nay là chế tạo các loại vật liệu có khả năng phân hủy sinh học được sản xuất từ các nguyên liệu có thể tái tạo được như dầu thực vật hay mỡ động vật. Trong khi đó ở Việt Nam, có một lượng lớn mỡ cá tra, cá ba sa được thải ra trong quá trình chế biến thực phẩm. Tính riêng năm 2006, tại đồng bằng sông Cửu Long, có khoảng 500.000 tấn mỡ cá tra và cá ba sa được thải ra gây ô nhiễm môi trường nặng ở một số khu vực có các nhà máy chế biến thủy sản [5]. Về mặt lý thuyết, mỡ cá tra, cá ba sa hoàn toàn có thể sử dụng để sản xuất các chế phẩm công nghiệp như mỡ bôi trơn. Ưu điểm của loại mỡ bôi trơn này là dễ dàng bị phân hủy do tác động của vi sinh vật nên ít gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, nó có khả năng làm giảm nguy cơ gây nhiễm độc thực phẩm khi sử dụng bôi trơn trong các máy móc chế biến thực phẩm. Nghiên cứu này được tiến hành với mục tiêu góp phần cải thiện môi trường từ nguồn mỡ dư thừa Nguyễn Văn Tâm: Lớp Cao học Kỹ thuật Tàu thủy 2008 - Trường Đại học Nha Trang PGS.TS. Quách Đình Liên: Trường Đại học Nha Trang 3 Đặng Thị Sao Mai: Phân viện Thú y miền Trung 1 2 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 145 Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2013 thải ra; gia tăng giá trị kinh tế đối với mặt hàng cá tra, cá ba sa cũng như góp phần tìm ra loại vật liệu thay thế cho nguồn nguyên liệu gốc dầu khoáng đang ngày càng cạn kiệt. Chất làm đặc Xay nghiền chất làm đặc và các chất phụ gia Dầu cá Định lượng II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nạp 12-StOH. Dầu cá 70 - 800C 1. Vật liệu nghiên cứu Chất làm đặc là axit 12 - hydroxystearic và LiOH được cung cấp bởi Công ty cố phần phát triển phụ gia và sản phầm dầu mỏ (APP). Dầu gốc là dầu cá ba sa được cung cấp bởi Công ty TNHH Minh Tú đ/c: 15/9 QL 91, P. Phước Thới, Q. Ô Môn, TP Cần Thơ. Trang thiết bị phục vụ cho đề tài bao gồm: thiết bị tổng hợp MBTBS (nồi nấu mỡ, thiết bị khuấy, thiết bị gia nhiệt và thiết bị điều khiển nhiệt độ), thiết bị nạp dung dịch LiOH, thiết bị đồng thể hóa... được cung cấp bởi Phòng Thí nghiệm thực hành vật liệu Trường Đại học Nha Trang. 2. Phương pháp nghiên cứu Đề tài được tiến hành dựa trên qui trình sản xuất mỡ bôi trơn gốc xà phòng Liti trên nền dầu thực vật [6]. Tuy nhiên, do nhiệt độ nóng chảy của mỡ cá basa thấp hơn dầu thực vật nên chúng tôi đã tiến hành thay đổi nhiệt độ nấu mỡ ở từng giai đoạn cho phù hơp. Quy trình cụ thể được trình bày tại hình 1. Dựa vào tỷ lệ pha trộn giữa chất làm đặc và dầu gốc, chúng tôi tiến hành nấu thử 7 mẫu với tỷ lệ chất làm đặc lần lượt như sau: 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% và 35%. Mỡ bôi trơn tạo ra được phân tích một số tính chất cơ bản (độ xuyên kim, nhiệt độ nhỏ giọt, độ ổn định thể keo). Từ kết quả này, chúng tôi tiến hành xác định tỷ lệ chất làm đặc thích hợp để nấu mỡ bôi trơn. Mỡ bôi trơn được nấu với tỷ lệ thích hơp sẽ tiếp tục được phân tích toàn diện về các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của MBT. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mỡ được phân tích theo phương pháp ASTM D được đề xuất bởi hiệp hội vật liệu và thử nghiêm Hoa Kỳ ASTM (American Society for Testing and Materials) [2]. Phương pháp cụ thể để xác định từng chỉ tiêu được trình bày trong bảng 4. Các phân tích được thực hiện tại Phòng Thử nghiệm Trung hòa và xà phòng hóa 90 - 1050C Đuối nước 120 - 1300C Phân tán cơ nhiệt tạo cấu trúc 190 - 1950C Làm nguội đến dưới 1750C bằng dầu cá Làm nguội nhanh đến 1100C Nạp phụ gia 90 - 1000C Đồng thể hóa MBT Hình 1. Sơ đồ tiến trình nấu thử MBT BS quốc gia dầu mỡ bôi trơn VILAS 292, Công ty cổ phần phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏ (APP). Mỡ tạo ra được đánh giá dựa vào tiêu chuẩn MBT loại 3 của theo phân loại của tổ chức National Lubrication Grease Institute (NLGI grade) và tiêu chuẩn kỹ thuật cơ bản của MBT do ASTM đề xuất. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Khi tăng tỷ lệ chất làm đặc từ 5% - 35%, tính chất của mỡ bôi trơn thay đổi rõ rệt. Kết quả phân tích được trình bày trong bảng 1. Bảng 1. Tính chất hóa lý của mỡ bôi trơn từ dầu tính chế cá ba sa Kết quả STT Tên chỉ tiêu 1 Độ xuyên kim 2 Nhiệt độ nhỏ giọt 3 Độ ổn định thể keo Đơn vị tính Mẫu 1 5% Mẫu 2 10% Mẫu 3 15% Mẫu 4 20% Mẫu 5 25% Mẫu 6 30% Mẫu 7 35% 10-1 mm 345 252 232 210 193 170 150 C 157 162 170 187 200 215 235 18,5 14,4 11,3 8,5 6,74 6,2 5,4 0 146 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Qua bảng 2 ta thấy khi tỷ lệ chất làm đặc tăng thì nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ tăng dần (từ 1570C đến 2350C) trong khi độ xuyên kim (từ 345x10-1mm Soá 1/2013 xuống 150 x10-1mm) và độ ổn định thể keo (từ 18,5 xuống 5,4) giảm dần. Xu hướng này được minh họa bởi hình 2. Hình 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất làm đặc đến một số tính chất lý hóa của MBT Khi tăng hàm lượng chất làm đặc tử 5 - 10% tính chất của mỡ thay đổi độ xuyên kim tăng và độ tách dầu giảm dần, nhiệt độ nhỏ giọt cũng tăng, Với tỷ lệ chất làm đặc từ 20% đến 35% thì nhiệt độ nhỏ giọt tăng đến 2350C và độ ổn định thể keo giảm tới 5,4. Độ xuyên kim giảm mạnh đến150, với chỉ số độ xuyên kim 130 - 160 thì mỡ thuộc nhóm 4 theo tiêu chuẩn phân loại NLGI thuộc trạng thái mỡ cứng không phù hợp để bôi trơn cho cặp ma sát thép đồng. Trong thực tế MBT sử dụng cho hầu hết các cặp ma sát trục thép bạc đồng hiện nay là loại mỡ có độ xuyên kim từ 220 - 250 thuộc nhóm 3 theo tiêu chuẩn phân loại NLGI. Để có được MBTBS có khả năng bôi trơn cho cặp ma sát trục thép bạc đồng đề tài tiếp tục tiến hành nấu thử MBTBS theo tỷ lệ phần trăm chất làm đặc trong khoảng từ lớn hơn 10 và nhỏ hơn 20%. Qua khảo sát thì tỷ lệ % của chất làm đặc được chọn là 16% có tính chất tương ứng với mỡ NLGI 3 thường được sử dụng để bôi trơn cho các cặp ma sát trục thép bạc đồng. Từ kết quả đã phân tích ở trên, chúng tôi tiến hành nẫu mỡ với tỷ lệ chất làm đặc và thành phần pha trộn theo bảng 2. Bảng 2. Thành phần nguyên liệu để tổng hợp 500g mỡ bôi trơn từ dầu tính chế cá ba sa STT Nguyên liệu Khối lượng (g) 1 Axit 12 – hydroxystearic 69,6 2 Liti hydroxit 10,4 3 Tổng KL dầu cá ba sa: • Dầu phản ứng • Dầu làm nguội 420 315 105 Sau khi hoàn thành mẫu mỡ tiếp tục được phân tích. Kết quả tính chất hóa lý được cho dưới bảng 4. Bảng 4. Kết quả phân tích mỡ bôi trơn từ dầu tính chế cá ba sa STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tên chỉ tiêu Độ xuyên kim Nhiệt độ nhỏ giọt Ăn mòn tấm đồng Hàm lượng nước Độ rửa trôi Độ bền keo Độ bền cơ học Hàm lượng kiềm Tải trọng hàn dính Phương pháp Đơn vị tính Kết quả ASTM D217-10 ASTM D566-06 ASTM D130-04 ASTM D95 - 05 ASTM D1264-00 GOST 7142 ASTM D1831-99 GOST 6370 ASTM D2783-03 10 mm 0 C % % % %NaOH N 224 180 1a 0,4 5,2 10,52 17 0,15 1750 -1 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 147 Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2013 Qua bảng 4 ta thấy MBTBS được tổng hợp từ 16% chất làm đặc có tính chất gần tương tự như tính chất của mỡ gốc dầu thực vật và dầu khoáng theo yêu cầu của MBT cấp NLGI số 3. Để thể hiện rõ điều này, đem so sánh với một số mỡ thông dụng hiện nay (thể hiện bảng 5). Bảng 5. So sánh MBTBS với một số MBT tương ứng Chỉ tiêu MBTBS Mỡ dầu thực vật [6] 224 Mỡ dầu khoáng [1] Yêu cầu [3] PLC L3 UV Litol 3 230 230 230 220 - 250 10,52 9, 1 12 11,5 < 12 Nhiệt độ nhỏ giọt (0C) 180 197 200 205 > 175 Độ bền cơ học trên máy Shell roll, 0,1mm 17 + 22 22 21 < 27 Ăn mòn tấm đồng 1a 1a - - 1a 1750 2500 1800 2200 1300 - 2500 Độ xuyên kim ở 250C (0,1mm) Độ ổn định keo (%) Tải trọng hàn dính (N) MBTBS tổng hợp với 16% chất làm đặc có độ đang sử dụng trên thị trường. Tuy nhiên, việc xuyên kim 224 tương ứng với mỡ NLGI số 3 theo nghiên cứu sản xuất MBT và khảo sát tính chất bôi tiêu chuẩn của Hoa Kỳ, trạng thái mỡ hơi cứng. trơn của MBTBS cần đòi hỏi nhiều thời gian cũng Độ xuyên kim tăng cũng có nghĩa là độ cứng như công sức của nhiều người, nhiều lĩnh vực mới của mỡ giảm, nhiệt độ nhỏ giọt cũng giảm theo. có thể thực hiện được. Ở đây với phạm vi thời gian Thành phần chất làm đặc ảnh hưởng đến độ cứng cũng như phương tiện thí nghiệm, thực nghiệm còn nhiệt độ nhỏ giọt của mỡ. Độ ổn định thể keo là phần trăm dầu tách ra khỏi mỡ, do vậy tỷ lệ dầu tách ra càng lớn thị mỡ càng bị giảm phẩm chất. Khi tăng tỷ lệ chất làm đặc từ 10 ÷ 20% thì độ ổn định keo giảm rất mạnh từ 18 xuống còn dưới 8. Tuy nhiên nếu tăng tiếp tục thì độ ổn định keo giảm không nhiều nhưng mỡ sẽ chuyển sang trạng thái rắn. Do vậy với tỷ lệ chất làm đặc khoảng 16% thì độ ổn định keo là 10,52. Đối với yêu cầu của mỡ bôi trơn thì ổn định keo nằm trong khoảng ≤12 là đạt yêu cầu. Từ kết quả này, chúng tôi đã bước đầu xác định được tỉ lệ thích hợp của chất làm đặc để sản xuất mỡ bôi trơn từ dầu tinh chế mỡ cá ba sa. IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Mỡ được đặc trưng bởi các tính chất hóa lý nhiều hạn chế, chúng tôi tạm dừng ở phạm vi khá hẹp với mục đích rất khiêm tốn đồng thời có một số đề xuất như sau: Xây dựng quy trình sản xuất là một vấn đề lớn. Có thể tiếp tục các nghiên cứu xét đến những ảnh hương của nhiệt độ, tốc độ khuấy trộn, thời điểm nạp dầu, tạo xà phòng... để hoàn thiện một quy trình sản xuất MBTBS hoàn chỉnh. Tiếp tục tiến hành nghiên cứu cải thiện chất lượng dầu gốc. Tiếp tục nghiên cứu sự ảnh hưởng của các chất phụ gia, các loại chất làm đặc (Ca, Na, Al...) đến tính chất của MBTBS để sản xuất được MBT có nhiều chủng loại đa dạng và đặc dụng sử dụng trong những điều kiện yêu cầu khác nhau. và các tính chất sử dụng. Việc xác định các tính Tính chất của MBTBS ở đây vẫn chưa phản chất này không những cho phép đánh giá đúng chất ánh một cách toàn diện và thực tế cho thấy một loại lượng, giá trị sử dụng của mỡ nhờn mà còn đặt ra MBT dù có chất lượng tốt cho mấy cũng cần phải được chế độ bảo quản với từng loại mỡ. Với tỷ lệ được kiểm chứng thực tế. Chính vì vậy việc đưa chất làm đặc 16% mỡ bôi trơn sản xuất từ dầu cá MBTBS dùng thử trên một số thiết bị trên tàu như ba sa có thể đáp ứng được yêu cầu bôi trơn của mỡ máy tời lưới kéo, tời neo, thiết bị nâng... là hết sức bôi trơn và có tính chất tương ứng với sản phẩm cần thiết. 148 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 1/2013 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Arnold C.Witte (1991), Technology of Moadern Greases, Lubrication Vol 77, No 1, 3 2. C. Kajdas. Những kiến thức cơ bản về dầu mỡ bôi trơn. Trung tâm phụ gia dầu mỏ biên dịch. NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1993. 7 - 35 3. Đỗ Huy Định (2005), Nghiên cứu sản xuất mỡ bôi trơn cao cấp trên cơ sở biến tính dầu thực vật, Đề tài độc lập cấp Nhà nước. 4. Quách Đình Liên (2009), Nguyên lý bôi trơn và vật liệu bôi trơn, Trường Đại học Nha trang. 5. Lê Thị Thanh Hương, Trần Thị Việt Hoa, Nguyễn Thị Ngọc Bích (2006), Tổng hợp AKD từ mỡ cá ba sa sử dụng trong công nghiệp xeo giấy, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, số 7, 49 - 56. 6. Phạm Thị Thúy Hà (2007), Nghiên cứu quá trình và công nghệ sản xuât mỡ bôi trơn đa dụng phân hủy sinh học gốc xà phòng Liti trên nền dầu thực vật, Luận án Tiến sĩ Hóa học. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 149