鋰基潤滑脂低溫性能影響因素探究

張俊杰+陳炳耀+楊善杰+潘津煉+薛飛

摘 要： 目前人們對(duì)潤滑脂的應(yīng)用不斷延伸，但對(duì)其低溫性能研究不足。本論文主要通過對(duì)組成鋰基潤滑脂的不同VI值基礎(chǔ)油，低凝和通用基礎(chǔ)油及潤滑脂的稠化度試驗(yàn)分析驗(yàn)證，確定影響低溫性能的主要因素。最終得出基礎(chǔ)油的VI值是主要因素，VI值越大，低溫性能越佳。低凝基礎(chǔ)油對(duì)潤滑脂低溫性能有改善作用。

關(guān)鍵詞： 鋰基潤滑脂；VI值；低凝基礎(chǔ)油；稠化度

隨著我國工業(yè)的蓬勃發(fā)展，潤滑脂的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，數(shù)據(jù)表明，潤滑脂的年產(chǎn)量在高速增長，但是人們對(duì)于潤滑脂的研究比起對(duì)潤滑油的研究還是有所欠缺，主要體現(xiàn)在對(duì)于其低溫性能研究不足，該低溫性能主要針對(duì)其低溫啟動(dòng)時(shí)和啟動(dòng)后最初的潤滑性能。潤滑脂是將稠化劑分散在液體潤滑劑中的固體或半流體產(chǎn)品，同時(shí)還可以加入其他添加劑，使之賦予特殊的性質(zhì)。而鋰基潤滑脂更是潤滑脂一個(gè)重要的分支，研究其低溫性能影響因素對(duì)于機(jī)械在特殊作業(yè)環(huán)境下的潤滑有著重要的意義，同時(shí)亦為鋰基潤滑脂的使用提供一定的理論基礎(chǔ)。

一、試驗(yàn)內(nèi)容

1試驗(yàn)藥品及儀器：HVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的鋰基1#，2#MP和HP，MVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的鋰基1#，2#MP和HP，低溫恒溫槽，潤滑脂錐入度試驗(yàn)器。

2試驗(yàn)方法

①試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)驗(yàn)改變潤滑脂錐入度的測定溫度，其余測定采用GB/T269。

②通用鋰基潤滑脂和高溫鋰基潤滑脂的性能參數(shù)

選取HVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的鋰基1#MP和HP，測定其在標(biāo)準(zhǔn)溫度25℃下的工作錐入度，以及在冷溫恒溫槽中降溫到15℃，5℃，-5℃，-15℃的工作錐入度。

③不同粘度指數(shù)的基礎(chǔ)油對(duì)鋰基脂低溫性能影響

實(shí)驗(yàn)分別選取HVI150和MVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的鋰基2#HP，測定其在25℃和各低溫環(huán)境下的工作錐入度。

④通用和低凝基礎(chǔ)油對(duì)鋰基脂低溫性能影響

實(shí)驗(yàn)分別選取MVI150，HVI150和MVIW150基礎(chǔ)油調(diào)制的鋰基2#MP，測定其在25℃和低溫環(huán)境下的工作錐入度。

⑤不同稠化度對(duì)潤滑脂低溫性能的影響

實(shí)驗(yàn)選取MVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的鋰基1#和2#HP，測定其在25℃和各低溫環(huán)境下的工作錐入度。

二、結(jié)果討論

1.MP和HP性質(zhì)測定結(jié)果分析

通用鋰基脂MP和高溫鋰基脂HP主要區(qū)別：耐高溫性能不同，HP因合成工藝不同，耐高溫性能更佳。由表1可知，HVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的1#MP和1#HP在低溫條件下的工作錐入度彼此接近。兩者隨溫度降低工作錐入度在不斷減小，在-25℃時(shí)已經(jīng)小于3#鋰基脂的工作錐入度范圍220-250，下降幅度較大?？芍蜏丨h(huán)境對(duì)鋰基潤滑脂性能有明顯的降低，研究鋰基潤滑脂低溫性能的影響因素可有效改善低溫環(huán)境對(duì)其性能影響。

2不同粘度指數(shù)的基礎(chǔ)油對(duì)鋰基脂低溫性能影響

工作錐入度是測量潤滑脂稠度大小的質(zhì)量指標(biāo)。它是指在規(guī)定的質(zhì)量、時(shí)間和溫度條件下，標(biāo)準(zhǔn)錐體垂直刺入固體或半固體產(chǎn)品的深度，單位以0.1mm表示。本實(shí)驗(yàn)改變其測定溫度，作為其低溫性能的表征量。稠度增加量越大，則其低溫性能越差。

基礎(chǔ)油的粘度指數(shù)VI是粘溫性能的重要指標(biāo)。對(duì)于礦物基礎(chǔ)油，VI越大，則基礎(chǔ)油低溫和高溫粘溫性能更佳，并具有良好的低溫流動(dòng)性。

由圖1可知，隨著溫度降低，MVI150、HVI150和VHVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的鋰基酯工作錐入度在不斷減小，表明其稠度在不斷增大，低溫性能下降快。MVI150下降最快，在-15℃時(shí)小于3#鋰基脂的工作錐入度下限值220，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩種基礎(chǔ)油調(diào)制的鋰基脂。

而VHVI150下降趨勢較小，-25℃時(shí)工作錐入度是245.3。主要因?yàn)镸VI150的VI最小，基礎(chǔ)油低溫粘溫性能和低溫流動(dòng)性最小，而基礎(chǔ)油占鋰基脂的比例在75%以上，導(dǎo)致鋰基酯的低溫性能越差。而HVI150和VHVI150的VI值大于MVI150，所以其低溫性能更佳。

3通用和低凝基礎(chǔ)油對(duì)鋰基脂低溫性能影響

低凝基礎(chǔ)油低溫性能優(yōu)良，對(duì)鋰基潤滑脂的低溫性能有良好的改善作用。由圖2看出，隨著試驗(yàn)溫度的降低，鋰基脂低溫下的錐入度減小。MVI150和低凝MVIW150基礎(chǔ)油調(diào)制2#鋰基脂相比，在5℃以上，兩者變化趨勢整體接近。說明低凝特性并不會(huì)改善鋰基脂常溫下的性能。在5℃以下時(shí)，MVIW150的低溫工作錐入度相比較MVI150，錐入度下降趨勢明顯減緩，低溫性能得到較大提高。在-15℃時(shí)，MVIW150的低溫錐入度241.5，略大于HVI150的錐入度，在-25℃時(shí)，低凝中粘度指數(shù)基礎(chǔ)油MVIW150調(diào)制的2#鋰基脂的低溫錐入度大于高粘度指數(shù)基礎(chǔ)油HVI150。分析看出，MVIW150調(diào)制的2#鋰基脂的常溫性能不及HVI150調(diào)制的2#鋰基脂，但低溫性能更加優(yōu)良。同時(shí)對(duì)比相同粘度指數(shù)MVI150調(diào)制的2#鋰基脂，低溫性能大幅度提高。

4不同稠化度對(duì)潤滑脂低溫性能的影響

由圖3可知，隨著試驗(yàn)溫度的不斷降低，不同稠化度的鋰基脂錐入度降低幅度不同。在-25℃時(shí)，HVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的1#鋰基潤滑脂比2#鋰基潤滑脂的錐入度大14.1，兩者遞減趨勢在接近。1#鋰基潤滑脂相比2#下降幅度更大，主要由于隨著溫度降低，基礎(chǔ)油不斷接近自身的傾點(diǎn)，導(dǎo)致低溫性能彼此接近?？梢缘贸?，稠化劑加入量不同，導(dǎo)致稠化度不同，但對(duì)低溫性能沒有決定性的影響效果。分析MVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的1#鋰基脂和HVI150基礎(chǔ)油調(diào)制的2#鋰基脂可得，在-25℃時(shí)，2#鋰基脂的錐入度為192.2，大于1#鋰基脂的錐入度，說明決定鋰基脂低溫性能的影響因素是基礎(chǔ)油的粘度指數(shù)，稠化度并不是主要影響因素。

結(jié)論

綜上所述可知，不同粘度指數(shù)的基礎(chǔ)油及低凝基礎(chǔ)油對(duì)鋰基潤滑脂的低溫性能有良好的改善功能。