润滑油在工业齿轮箱运行过程中，受到搅拌、震荡等作用，体系中会混入空气，两相介质在界面张力的作用下形成泡沫。此外，润滑油中的表面活性剂富集于气泡表面，分子间的电荷效应、空间位阻效应以及自身的马格朗尼效应会增加润滑油的稳泡倾向。
在机械设备运行过程中，泡沫的出现会破坏齿轮表面油膜的完整性，使得润滑方式从混合润滑向边界润滑靠近，从而导致齿轮表面磨损、疲劳、点蚀、烧结等问题;泡沫的长期存在还会加速油品老化，严重影响油品的使用寿命。在有循环系统的齿轮箱中，通过试车阶段对液压设备排气，调整回油管路位置、控制油温变化、校准液面高度等物理手段可避免工业齿轮油泡沫的产生。然而，由于实际工况的复杂多变，物理手段难以稳定、高效地解决泡沫问题，工业上常使用抗泡剂提高油品的泡沫性能，以减少泡沫的出现。
目前，润滑油中常用的抗泡剂有三种技术路线：丙烯酸酯型、改性硅氧烷型、丙烯酸酯复配改性硅氧烷型。其消泡机理为：微米级的单体富集于气泡壁表面，会使得气泡壁局部的表面张力变低，厚度减小，最终使气泡破裂，如图 1 所示。此外，抗泡剂能够进入气泡壁，并向气液界面扩散。因结构的特殊性，其自身可进行断链分解，从而破坏气泡的稳定性，达到消泡的作用，如图 2 所示。由于抗泡剂属于消耗型添加剂，新油的泡沫性能往往较为优异，但在使用了一段时间后，润滑油受外界环境影响导致自身劣化，体系的泡沫性能会大幅下降。目前，润滑油低碳、长寿命的议题越来越受到关注。随着工业齿轮油换油周期变长，工业齿轮箱会存在因在用油泡沫性能不佳而出现故障的隐患。因此，研究工业齿轮油泡沫长效抑制方案，对于保证工业齿轮箱的安全稳定运行具有重要意义。
本文考察了不同类型抗泡剂在 L-CKD 工业齿轮油中的泡沫性能，并模拟油品的老化进程，探讨了不同类型抗泡剂在工业齿轮油中长效泡沫控制的差异。
一、试验部分
试验材料及油品
所选用的抗泡剂为：丙烯酸酯型A1、A2;改性硅氧烷型B1、B2;丙烯酸酯复配改性硅氧烷型(以下简称复配型)C1、C2。将上述抗泡剂按照 0.03%(质量分数)加剂量与两种黏度规格(VG150、 VG320)的 L-CKD 工业齿轮油进行调配，共获得 12 个油品。
试验方法
相容性试验：相容性试验为实验室自建方法，其是针对润滑油与抗泡剂兼容性作外观评价，在油品的液面、液底和主体外观 3 个维度上评价相容性等级(1~5 级，1 级为稳定性最优，5级最差)，将 3 个维度评级相加得出总评级。本试验相容性等级的观察特性见表 1。
泡沫性能试验：通过 GB/T 12579《润滑油泡沫特性测定法》评估润滑油的泡沫性能。
模拟老化试验(SH/T 0123)：为模拟获得较长使用年限的工业齿轮油，按照 SH/T 0123《极压润滑油氧化性能测定法》，将试验样品通入恒压干燥的空气，在 95 ℃ 下放置 312 h，最终获得老化后的油样。
二、结果与讨论
抗泡剂在 L-CKD 工业齿轮油(VG150)中的性能评价
相容性：室温下静置 14 d 后，开展抗泡剂相容性评价，评价结果见表 2。
由表 1 可以看出，无抗泡剂加入时，相容性评级为 4.0。在 3 种类型的抗泡剂中，改性硅氧烷型的相容性评级较低(B14.5，B24.0)，复配型相容性评级较高(C14.5，C26.0)，丙烯酸酯型居中(A15.0，A24.5)。整体而言，对于 L-CKD 工业齿轮油(VG150)，改性硅氧烷型的抗泡剂与油品的相容性最佳。
泡沫性能：不同抗泡剂调配油品的泡沫性能见表 3。
由表3 可以看出，未加入抗泡剂时，L-CKD 工业齿轮油(VG150)在室温和高温下均易产生泡沫，泡沫性能较差。加入抗泡剂后，油品在常温下表现出优异的泡沫性能，然而，在高温环境中，泡沫性能存在明显差异：加入 A2 或 B1 时，泡沫倾向为 0 mL，而加入 C2 时，泡沫倾向为 90 mL。因此，可优选丙烯酸酯型 A2 和改性硅氧烷型 B1 于 VG150 中使用。
抗泡剂在 L-CKD 工业齿轮油(VG320)中的性能评价
相容性：室温下静置 14 d 后，开展抗泡剂相容性评价，评价结果见表 4。
由表 4 可以看出，无抗泡剂加入时，相容性评级为 3.5。加入抗泡剂后，油品的相容性评级在 3.5~4.0 的区间内，与无抗泡剂加入时差异较小，表明各抗泡剂均与 L-CKD 工业齿轮油(VG320)的相容性较好。
泡沫性能：不同抗泡剂调配油品的泡沫性能见表 5。
由表5可以看出，未加入抗泡剂时，L-CKD 工业齿轮油(VG320)在室温和高温下均易产生泡沫，泡沫性能较差;与 L-CKD 工业齿轮油(VG150)相比，高温下表现出更高的泡沫倾向，消泡时间也更长。然而，加入抗泡剂后，油品在常温和高温下均表现出较好的泡沫性，仅在加入 A1 和 C1 时，在高温下表现出轻微泡沫倾向。
为进一步区分上述抗泡剂的性能差异，同时考察抗泡剂的长效稳定性，将加入抗泡剂的 L-CKD 工业齿轮油(VG320)进行模拟老化试验，将老化后油样再次进行泡沫性试验，结果见表 6、图 3。
由表 6、图 3 可以看出，加入 A2 或 B1 时，老化后油品泡沫性能优异，仍然满足 GB 5903《工业闭式齿轮油》的新油指标要求 [程序 I：≤ 50/50(mL/mL);程序 II：≤ 50/50(mL/mL);程序 III：≤ 50/50(mL/mL)]。
使用 L-CKD 工业齿轮油(VG320)的大型设备，其运行工况相对严苛，齿轮箱难以避免污染物的侵入。在以A2、B1调配的L-CKD工业齿轮油(VG320)中分别加入 1%(质量分数)的水，并进行泡沫性试验，考察抗泡剂在水存在环境下的性能表现，结果见表 7。
由表 7 可以看出，即便加入 1% (质量分数)水，油品均表现出优异的泡沫性能，尤其是加入 A2 时，高温泡沫性能比加入 B1 时更优。其是由于改性硅氧烷体系(B1)中未反应完全的硅氧键，会在过量水环境下发生水解，导致自身结构破坏失去活性，从而影响体系的消泡能力。因此，水存在环境下，A2 与 L-CKD 工业齿轮油(VG320)的配伍性更佳。
三、结论
☆外观评价结果表明，经室温储存 14 d 后，除丙烯酸酯复配改性硅氧烷型抗泡剂 C2 及丙烯酸酯型 A1与 L-CKD 工业齿轮油(VG150)的相容性较差外，其他抗泡剂与 L-CKD 工业齿轮油(VG150)油品的相容性与无抗泡剂加入时差别不大;所有抗泡剂与 L-CKD 工业齿轮油(VG320)油品的相容性与无抗泡剂加入时差别不大。
☆丙烯酸酯型抗泡剂 A2 和改性硅氧烷型抗泡剂 B1，在 L-CKD 工业齿轮油(VG150/ VG320)中均表现出优异的泡沫性能，且加入 A2 或 B1 的 L-CKD 工业齿轮油(VG320)在经过模拟老化试验后，泡沫性能依然符合 GB 5903 的新油指标要求，可为工业齿轮油提供长效的泡沫控制。
☆加入 1%(质量分数)水时，与改性硅氧烷型抗泡剂 B1 相比，丙烯酸酯型抗泡剂 A2 在 L-CKD 工业齿轮油(VG320)中的泡沫性能表现更优，展示出更好的稳定性。使用此种抗泡剂将使油品具有优异的泡沫性能，提供更为长久的润滑保护性能。
参考文献略.