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各类润滑脂的特点

一、钙基润滑脂

  钙基润滑脂是钙皂稠化剂稠化基础油制成的润滑脂,是最早出现的润滑脂产品。随着各行各业对润滑脂要求越来越高,新型润滑脂优良的特性逐步取代了钙基润滑脂的主导地位,其产量所占比例已降到10%以下,钙基脂产品标准为GB/T 491

  钙基润滑脂具有以下几点优点:

  • (1)优良的抗水性,遇水不易乳化变质,适应于潮湿环境或遇水接触的各机械部位的润滑。
  • (2)良好的机械安定性。
  • (3)良好的泵送性,钙基润滑脂纤维较短,具有低的强度极限。
  • (4)良好的润滑性能和防护性能。钙基润滑脂的缺点是滴点较低(75~100℃之间)和质量不稳定,导致使用温度不能超过60℃、寿命较短。

二、钠基润滑脂

  钠基润滑脂是由钠皂稠化剂稠化基础油制成,产品标准为GB/T 492。钠基润滑脂的优点主要有以下两点:

  • (1)较高的滴点,一般都高于140℃,属于高滴点润滑脂,可以在120℃较长时间使用。
  • (2)良好的剪切安定性,具有较长的纤维结构和良好的拉丝性,对金属的附着力强,可用于振动较大、温度高的滚动和滑动轴承上。钠基润滑脂的缺点是抗水性较差,润滑脂中的金属皂容易溶解于水,遇水乳化变质,从而导致润滑失效,使用受到了很大的限制,产量逐年下降。

三、锂基润滑脂

  锂基润滑脂是由锂皂稠化剂稠化基础油制成,产品标准为GB 7324。锂基润滑脂是目前产量最大、应用领域最广泛和最有发展前景的润滑脂品种之一,占润滑脂总产量的70%以上。锂基润滑脂具有以下几点优点:

  • (1)较高的滴点,一般都高于170℃,可以长期在120℃使用或短期在150℃使用。
  • (2)良好的机械安定性和胶体安定性。
  • (3)良好的抗水性,锂在水中溶解度较小,润滑脂抗水性好,可以使用在有水和潮湿的机械部位。
  • (4)稠化剂用量少,锂皂的稠化能力较强,与钙基脂相比稠化剂量降低约1/3,而使用寿命却延长了一倍多,经济性很明显、广泛用于各行各业中。

四、铝基润滑脂

  铝基润滑脂是由脂肪酸铝皂稠化剂稠化基础油制成,并添加一种或多种添加剂以改善润滑脂的使用性能。铝基润滑脂具有良好的抗水性能和黏附性能,适用于水上航运设备润滑及金属表面的防护,其产品标准为SH/T 0371。铝基润滑脂的特点如下:

  • (1)不含水,也不溶于水,抗水性能较好,可用于与水接触的部位。
  • (2)在70℃以上开始软化,因此只能在较低温度下(50℃左右)使用。
  • (3)具有良好的触变性,较少的铝皂量可制成半流体润滑脂,适用于集中润滑系统。

五、聚脲基润滑脂

  聚脲基润滑脂是由分子中含有脲基的有机化合物,稠化矿物油或合成油所制备的润滑脂。聚脲稠化剂不同于金属皂基稠化剂,不含金属离子,从而避免了对润滑脂基础油的催化氧化作用,因此具有良好的氧化安定性和热稳定性。脲基润滑脂自问世以来得到飞速发展,在润滑脂总产量中的比例逐年迅速提高。

  我国已经制定了极压聚脲润滑脂的产品标准SH/T 0789,聚脲基润滑脂性能特点如下:

  • (1)良好的热稳定性和氧化安定性。高温热稳定性和抗氧化安定性比其他类型脂都好,不加抗氧剂可长期使用。
  • (2)良好的低温性能。低温性能与复合钙、复合锂等润滑脂低温性能基本相当。
  • (3)良好的抗腐蚀性和抗水性。
  • (4)良好的相容性。与橡胶和塑料均具有较好的相容性,同时与其他稠化剂制成的脂均具有较好的相容性。
  • (5)长的使用寿命。高温下的使用寿命是其他脂的几倍。
  • (6)良好的胶体安定性、润滑性及泵送性。聚脲基润滑脂的良好性能能够满足高温和水淋条件下工作设备的润滑要求,并具有较长的使用寿命,聚脲基润滑脂能够耐受一定的辐射,因而广泛应用到钢铁、化工、汽车等领域。

六、半流体润滑脂

  半流体润滑脂是指锥人度大于355的润滑脂,相当于000,00、0号稠度等级。它保持着润滑脂固有的特性,也属非牛顿流体。半流体润滑脂与液体润滑油相比有些特殊的优点:若使用于齿轮箱减速器润滑可减少或防止泄漏、简化设备、节省密封费用、降低油脂消耗,以及防止腐蚀和降低噪声等。近年来以半流体润滑脂代替润滑油用于减速器齿轮箱的润滑产生了良好的效果,也广泛地应用于钢铁设备的润滑。

七、复合皂基润滑脂

  复合皂基润滑脂的稠化剂是两种或多种化合物共同结晶形成,这些化合物中包括普通皂(如硬脂酸或12-羟基硬脂酸的金属皂)和复合剂(如短链的有机酸的金属盐或无机盐),复合的结果导致了润滑脂性能的改变,主要表现在滴点提高。性能较为优良的复合皂基润滑脂有复合钙基、复合铝基和复合锂基润滑脂。随着工业的发展,对润滑脂的性能提出了更为苛刻的要求,润滑脂产品向着高滴点、长寿命和环保性方向发展。其中,复合钛基润滑脂和复合磺酸钙基润滑脂是未来最有发展的润滑脂。

7.1 复合钛基润滑脂

  复合钛基润滑脂的稠化剂与传统的金属皂不同,皂化材料并不是无机金属盐或碱金属化合物,而是有机金属化合物。目前,广泛应用的是C3-C6的烷氧基钛,以钛酸异丙酯(异丙氧基钛)为主。钛酸异丙酯为无色至淡黄色透明液体,钛含量约为17%;脂肪酸主要是硬脂酸、羟基硬脂酸和油酸等。复合钛基润滑脂基础脂(不含任何添加剂)也具有优越的使用性能,而且对添加剂具有良好的感受性,与其他润滑脂具有良好的相容性。

  复合钛基润滑脂具有许多突出的优点,可替代许多传统的高性能润滑脂。与传统的复合锂基润滑脂和复合铝基润滑脂相比,即使不加任何添加剂也能表现出更加优越的使用性能。毒性和安全性研究表明,复合钛基润滑脂对生产者和使用者安全,以植物油作为基础油的复合钛基润滑脂还具有良好的生物可降解性。复合钛基润滑脂的特性如下:

  • (1)优良的剪切安定性。剪切安定性与复合锂基润滑脂和复合铝基润滑脂相当,还具有良好的剪切可逆性,即它受剪切后其锥人度即经过剪切其稠度变化很大,但随着静置时间的延长会很快恢复到原来的稠度。这种特性是其他润滑脂无法比拟的。
  • (2)良好的高温性能,具有很高的滴点。在高温下不易软化流失,不易被氧化变质,高温下胶体安定性好,优于复合锂基和铝基润滑脂。
  • (3)良好的抗水性。抗水性与复合锂基、铝基润滑脂相当。
  • (4)良好的生物降解性。这一点也是其他润滑脂所无法比拟。在国外,复合钛基润滑脂已广泛应用于钢铁、水泥、汽车等苛刻条件下的设备润滑和防护,但在国内仅少数企业在进行研究和小批量生产。

7.2 复合磺酸钙基润滑脂

  复合磺酸钙基润滑脂是20世纪80年代中期发展起来的一类新型高温多效润滑脂,与普通皂基脂不同的是稠化剂系统。复合磺酸钙基润滑脂的稠化体系,主要由非牛顿体的磺酸钙和复合钙皂两部分组成。它们在体系中既有物理混合,又有化学缔合,是一个较复杂的化合物体系。主稠化剂是非牛顿体的烷基苯磺酸钙,是由牛顿体的高碱值烷基苯磺酸钙转化来的,牛顿体的高碱值烷基苯磺酸钙的TBN值一般都大于300,它由烷基苯磺酸钙正盐和碳酸钙组成。

  正是依靠碳酸钙的立方堆积结构、复合钙皂的纤维结构以及醋酸钙和磺酸钙的氢键缔合结构将基础油稠化为润滑脂。复合磺酸钙基润滑脂的特点如下:

  • (1)优良的高温性能。滴点可达340℃,且在此温度时润滑脂不会变成液体,再回复到一般温度时,能完全回复到原先的结构。这与一般的高品质润滑脂如复合锂基润滑脂等不同。
  • (2)优良的低温性能。在-54℃的运动性能与聚脲脂在-30℃一样,良好的低温性能来自于体系中含有大量的球形碳酸钙。在低温下,这种颗粒阻止了基础油凝结的趋势,并凭借其自身晶体间的滚动和晶层间的滑移,降低了低温启动阻力。
  • (3)良好的剪切安定性。在同样的试验条件(GB/T 269),剪切后复合磺酸钙基润滑脂的稠度仅改变5个单位,而聚脲润滑脂却改变了20个单位以上。
  • (4)优异的极压抗磨性。即使不加任何添加剂,复合磺酸钙基润滑脂仍然具有良好的极压抗磨性能。其机理仍在研究中,有人认为,其具有突出极压抗磨性能的原因是Ca元素以CaC2,CaS等形式进入摩擦表面形成表面膜,也有人认为,是非牛顿体高碱性磺酸钙、硼酸钙、醋酸钙、12-羟基硬脂酸钙以及它们的相互作用,起到极压抗磨作用。
  • (5)优异的防锈性。磺酸钙本身就是一种防锈剂,含有磺酸钙稠化剂的复合磺酸钙基脂就具有优异的防锈性能和防腐性能,这是其他复合润滑脂无法比拟。不加防腐剂的该类润滑脂在轴承防锈试验中可以达到一级,铜片、钢片腐蚀试验均合格,甚至在人工合成海水的防锈试验中,它的评分还是1级。

  更多信息请参考《润滑油脂及其添加剂》一书。

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