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高温润滑脂的发展现状
1 基础油
      基础油是润滑脂的主要成分,占到润滑脂重量的70% 一90%。基础油的性能直接影响了润滑脂各方面的性能。目前润滑脂的基础油主要以矿物油为主。矿物油价格低廉,在一定温度范围内能够满足使用要求,但矿物油成分复杂,含有较多不饱和烯烃和芳香烃,容易氧化变质,一般不能用作高温润滑脂的基础油。合成油具有较好的高温稳定性、氧化安定性、较好的粘温性能、较低的挥发性,能够满足高温情况下各方面的要求,已经成为高温润滑脂主要使用的基础油? 。作为高温润滑脂的基础油主要有以下几种合成油。
1.1 合成烃
      由化学合成方法制备的含碳和烃两种元素的一类油品,统称为合成烃油。包括聚 一烯烃、聚丁烯、烷基苯和合成环烷烃。作为润滑脂基础油使用的合成烃常用的是聚 一烯烃,聚 一烯烃合成油是一类性能比较全面的油品,主要优点有 :
      (1)粘度范围宽,粘温性好,粘度指数高;
      (2)热氧化安定性好,高温下不易氧化变质;
      (3)润滑性好,四球试验磨损少;
      (4)与矿物油和其它合成油的相溶性好;
      (5)对添加剂感受性好,加入适量抗氧化剂后,可大幅度改善氧化安定性;
      (6)抗水解能力强,在有水条件下安定性好。
      由于聚α——烯烃性能全面,价格相对较低,使得它的应用越来越广泛。以聚α——烯烃为基础油的非皂基润滑脂用途广泛,在轴承中的使用温度为一62—204℃。在轴承温度为107~121℃时,使用情况显示聚α——烯烃润滑脂明显减少高温流失。使用普通润滑脂每次设备停止都要换脂,使用聚α——烯烃润滑脂只需每六个月换一次。此外,由于蒸发减少,摩擦部位一直能得到较好的润滑,轴承寿命大大增加 。
1.2 酯类油
      酯类油和聚.烯烃的化学性质相似,闪点高、热安定性和氧化安定性好,使用温度可达180 oC。酯类油极性很强,使得它的挥发性更低而润滑性增加。同时酯类油对金属,尤其是铁和钢具有很好的吸附作用,可以大大减小高负荷轴承、齿轮、金属切削等设备的磨损。大多数无机和有机稠化剂可以稠化酯类油,制备高低温用润滑脂,使用温度范围随稠化剂及酯类油种类而异。制润滑脂时,根据产品使用要求可选择一种或两种酯类油作基础油,也可以选用酯类油和其它合成油的混合油。例如,7602号高温密封脂是由发烟硅胶经表面处理后稠化酯类油,并加有聚烯烃和固体填料制成。其具有良好的高温稳定性、密封性,对水蒸气、氨、弱酸和天然气介质有良好的适应性。用于高温高压调节阀门和阀杆的密封和润滑,使用温度范围为一40~530℃。
1.3 硅油
      硅油是一类液体聚有机硅氧烷,具有良好的高温热安定性,蒸发性小,低温性好,凝点很低;具有极好的粘温特性;同时硅油具有良好的剪切安定性、无毒、憎水、阻燃,呈化学惰性。硅油的主要缺点是边界润滑性差,同时对普通的润滑型添加剂感受性差,可以与别的合成油混合使用以改进其性能。连接于硅原子上的烃基越小,粘度越小,粘温性能越好,热安定性也越好。例如甲基硅油在200℃ 开始氧化,而乙基硅油在150℃便开始氧化。为改善其高温性能,在硅油分子中引入苯基,在性质上除具有甲基硅油的一般性能外,耐热温度大大增加(250℃)。氯硅油是在硅原子相连的有机基上引入氯原子,可以改善硅油的润滑性能而对硅油粘温性质及热安定性影响不大。高温性仅次于甲基苯基硅油,可单独作为中等负荷脂的基础油。例如7017-1号润滑脂,由聚脲稠化硅油组成,适用于宽温度条件下工作的轴承润滑,使用温度可达250℃ ,短期可达300℃。
1.4 聚苯醚
      聚苯醚是一类比较新的高温润滑液,可以作为润滑脂的基础油,但价格昂贵。国外已合成了多种聚苯醚,性能较好的为间五苯醚。聚苯醚的优点是高温安定性较好,热分解温度为452℃ ,比硅油高,并具有特别强的抗辐射能力和抗氧化能力。由于聚苯醚这些突出的优点,因而很受重视。但是聚苯醚的凝点高,如对四苯醚的凝点达110℃ ,粘温性能也差,因此目前实际应用较少。
1.5 氟醚油
      氟醚油是无色无臭液体。氟醚油在主链中接入氧原子,改进了分子的挠度,因此它的粘温性能和低温性比氟油更好,同时因氧原子被周围的氟原子所屏蔽,不易受到攻击,具有突出的化学惰性、热氧化安定性和良好的润滑性能。与大多数橡胶接触时对橡胶的溶胀和收缩的影响均较小,并具有良好的润滑性能、粘温性能、低温性能和耐热、难燃等优点 。氟醚油热分解温度达470℃,在288℃对氧化是安定的,使其非常适合高温情况下使用。用全氟乙烯.丙烯共聚物或聚四氟乙烯稠化氟醚油,可以制得在3l5℃ 内有良好润滑性能的润滑脂。但是这种脂不能防止铁金属在高湿度环境下的锈蚀。此外也缺乏高温抗腐蚀性,需加入添加剂改善这方面性能 。7058和7805号润滑脂都是以氟醚油为基础油(7058含有少量硅油),具有优良粘附性、抗水性、化学安定性、润滑性和高低温性能。
2 稠化剂
      稠化剂是润滑脂不可缺少的固体部分,占润滑脂总重量的5% ~30% 。稠化剂将基础油增稠至半固态,它和基础油一样决定了润滑脂的性质。稠化剂种类可分4大类,即皂基、烃基、有机和无机稠化剂。烃基稠化剂一般使用温度很低(小于80℃),高温稠化剂以皂基、有机和无机为主。
2.1 皂基稠化剂
      皂基润滑脂是目前最常用的润滑脂,单金属皂润滑脂使用温度不高(小于120℃),不能满足高温条件, 目前使用的高温皂基脂主要是复合皂基脂,主要有复合锂、复合钙、复合铝,其中以复合锂使用最多。
2.1.1 复合锂
      复合锂基脂的高温性能优越,滴点可达283℃ ,比锂基润滑脂的滴点提高100 oC左右,使用温度可达160 oC。同时还具有较好的机械安定性和高温轴承性能。复合锂是由锂皂和其它锂盐一起共结晶组成的。研究表明,二元酸或硼酸与l2-羟基硬脂酸制成的复合锂基脂性能较好,三组分锂基脂性能优于二组分,尤其以l2-羟基硬脂酸、硼酸、二元酸三组分复合效果最好,成脂滴点高,热安定性好 。
2.1.2 复合钙
      复合磺酸钙基脂具有高的滴点(大于260 oC),其使用温度可以提高到177 oC。复合磺酸钙基脂的稠化体系,主要由两部分组成,一部分是非牛顿体的磺酸钙,另一部分是复合钙皂,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。高碱性磺酸盐复合钙基脂不仅具有良好的高温性、胶体安定性、抗水抗腐性,而且具有突出的极压抗磨性和机械安定性,其低温性能也有很大改善 。
2.1.3 复合铝
      复合铝基润滑脂具有较高滴点、优良的抗水性、良好的热稳定性和氧化稳定性。它较复合锂基脂突出的优点是良好的泵送行和独特的热可逆性,受热后再冷却短时间就能恢复原来的结构,特别适合集中润滑系统使用。
2.1.4 复合钛
      复合钛基润滑脂是一种较新的高温润滑脂, 目前我国还没有工业化生产。复合钛基润滑脂具有很好的高温性能,滴点可达294 cI=,在高温下有较长的使用寿命。此外还有较好的极压抗磨性和抗水淋性,性能超过了复合锂基脂和铝基脂。
2.2 有机稠化剂
      有机稠化剂是指金属皂和固体烃以外的有稠化作用的有机物,如芳基脲、酰胺、酞青颜料和阴丹士林染料等。它们多是一些带芳香环的、热安定性好的化合物。有机稠化剂在一定的工艺条件下,在基础油中形成结构骨架,从而制成润滑脂。有机稠化剂中用得较多且具有发展潜力的是脲基稠化剂。脲基稠化剂是分子中含有一个或多个脲基一NH—cO—NH一的化合物。在较高温度下,脲基稠化剂通过分子间氢键连接成管状结构,各纤维又交联为空间网状结构,最后,在同样高温条件下基础油分子活化,并被吸人空间网状结构中,最终形成结合紧密,热稳定性极好的脲基润滑脂 。脲基稠化剂是一种性质较全面的高温稠化剂。首先脲基稠化剂滴点很高(大于250 cI=),其中环芳胺和芳香胺制得的脂滴点较脂肪胺高,大于280 cI=,最高可达330 cI= ?。蒸发损失小于0.4% (ASTM D 972)。其次,因为脲基稠化剂不含金属离子,不会对基础油产生氧化催化作用,抗氧化稳定性很好,有试验显示用相同量的复合锂和脲基稠化同种基础油得到的润滑脂,在氧弹试验中,脲基脂压力降了6 894.76 Pa,锂基脂则降了0.68 MPa?。脲基润滑脂除具有上述特点外,还具有良好的胶体安定性,这使得它在轴承中有较长的高温工作寿命。可以在160 cI=下长期使用。以某种合成混合油为基础油的脲基脂,200 cI=时可以长期在中负荷轴承中使用,轻负荷下甚至可以在220 cI=《
 
   
 
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