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玉門市恒翔油脂有限公司坐落于中國第一個(gè)石油基地――玉門,是生產(chǎn)各類真空油脂和特種潤滑脂的專業(yè)公司,集研究、開發(fā)、生產(chǎn)于一體的生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè),具有幾十年專業(yè)生產(chǎn)真空油脂和特種潤滑脂的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

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高溫潤滑脂的發(fā)展現(xiàn)狀

2017-07-25 10:56 來源: 作者:

  隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,工業(yè)化水平不斷提高,先進(jìn)設(shè)備的使用越來越多。許多潤滑部位工作溫度越來越高,對潤滑脂耐高溫性能的要求也不斷提高。我國目前常用的潤滑脂是以礦物油為基礎(chǔ)油的金屬皂基脂,使用溫度不超過120°C.研究高溫潤滑脂,對滿足某些設(shè)備的高溫潤滑要求具有重要意義。

  潤滑脂是由基礎(chǔ)油和稠化劑組成的,本文作者主要從這兩方面來探討高溫潤滑脂的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。

  1基礎(chǔ)油基礎(chǔ)油是潤滑脂的主要成分,占到潤滑脂重量的70%~90%.基礎(chǔ)油的性能直接影響了潤滑脂各方面的性能。目前潤滑脂的基礎(chǔ)油主要以礦物油為主。礦物油價(jià)格低廉,在一定溫度范圍內(nèi)能夠滿足使用要求,但礦物油成分復(fù)雜,含有較多不飽和烯烴和芳香烴,容易氧化變質(zhì),一般不能用作高溫潤滑脂的基礎(chǔ)油。合成油具有較好的高溫穩(wěn)定性、氧化安定性、較好的粘溫性能、較低的揮發(fā)性,能夠滿足高溫情況下各方面的要求,已經(jīng)成為高溫潤滑脂主要使用的基礎(chǔ)油。作為高溫潤滑脂的基礎(chǔ)油主要有以下幾種合成油。

  1.1合成烴:2005-01-04由化學(xué)合成方法制備的含碳和烴兩種元素的一類油品,統(tǒng)稱為合成烴油。包括聚a烯烴、聚丁烯、烷基苯和合成環(huán)烷烴。作為潤滑脂基礎(chǔ)油使用的合成烴常用的是聚a烯烴,聚a烯烴合成油是一類性能比較全面的油品,主要優(yōu)點(diǎn)有粘度范圍寬,粘溫性好,粘度指數(shù)高;熱氧化安定性好,高溫下不易氧化變質(zhì);與礦物油和其它合成油的相溶性好;對添加劑感受性好,加入適量抗氧化劑后,可大幅度改善氧化安定性;抗水解能力強(qiáng),在有水條件下安定性好。

  由于聚a烯烴性能全面,價(jià)格相對較低,使得它的應(yīng)用越來越廣泛。以聚a烯烴為基礎(chǔ)油的非皂基潤滑脂用途廣泛,在軸承中的使用溫度為-62~204C在軸承溫度為17 ~121C時(shí),使用情況顯示聚a烯烴潤滑脂明顯減少高溫流失。使用普通潤滑脂每次設(shè)備停止都要換脂,使用聚a烯烴潤滑脂只需每六個(gè)月?lián)Q一次。此外,由于蒸發(fā)減少,摩擦部位一直能得到較好的潤滑,軸承壽命大大增加。

  1.2酯類油酯類油和聚a烯烴的化學(xué)性質(zhì)相似,閃點(diǎn)高、熱安定性和氧化安定性好,使用溫度可達(dá)180C.酯類油極性很強(qiáng),使得它的揮發(fā)性更低而潤滑性增加。

  同時(shí)酯類油對金屬,尤其是鐵和鋼具有很好的吸附作反應(yīng)。與-大多膠接觸時(shí)膠的溶脹和和收縮的影Msh的的優(yōu)點(diǎn)是e良好的|譽(yù)行行1特的熱逆bookmark3備的磨損。大多數(shù)無機(jī)和有機(jī)稠化劑可以稠化酯類油,制備高低溫用潤滑脂,使用溫度范圍隨稠化劑及酯類油種類而異。制潤滑脂時(shí),根據(jù)產(chǎn)品使用要求可選擇一種或兩種酯類油作基礎(chǔ)油,也可以選用酯類油和其它合成油的混合油。例如,7602號高溫密封脂是由發(fā)煙硅膠經(jīng)表面處理后稠化酯類油,并加有聚烯烴和固體填料制成。其具有良好的高溫穩(wěn)定性、密封性,對水蒸氣、氨、弱酸和天然氣介質(zhì)有良好的適應(yīng)性。用于高溫高壓調(diào)節(jié)閥門和閥桿的密封和潤滑,使用溫度范圍為-40~530°4. 1.3硅油硅油是一類液體聚有機(jī)硅氧烷,具有良好的高溫?zé)岚捕ㄐ?,蒸發(fā)性小,低溫性好,凝點(diǎn)很低;具有極好的粘溫特性;同時(shí)硅油具有良好的剪切安定性、無毒、憎水、阻燃,呈化學(xué)惰性。硅油的主要缺點(diǎn)是邊界潤滑性差,同時(shí)對普通的潤滑型添加劑感受性差,可以與別的合成油混合使用以改進(jìn)其性能。連接于硅原子上的烴基越小,粘度越小,粘溫性能越好,熱安定性也越好。例如甲基硅油在200°C開始氧化,而乙基硅油在150°q更開始氧化。為改善其高溫性能,在硅油分子中引入苯基,在性質(zhì)上除具有甲基硅油的一般性能外,耐熱溫度大大增加(250C)氯硅油是在硅原子相連的有機(jī)基上引入氯原子,可以改善硅油的潤滑性能而對硅油粘溫性質(zhì)及熱安定性影響不大。

  高溫性僅次于甲基苯基硅油,可單獨(dú)作為中等負(fù)荷脂的基礎(chǔ)油。例如70171號潤滑脂,由聚脲稠化硅油組成,適用于寬溫度條件下工作的軸承潤滑,使用溫度可達(dá)250C短期可達(dá)300C. 1.4聚苯醚聚苯醚是一類比較新的高溫潤滑液,可以作為潤滑脂的基礎(chǔ)油,但價(jià)格昂貴。國外已合成了多種聚苯醚,性能較好的為間五苯醚。聚苯醚的優(yōu)點(diǎn)是高溫安定性較好,熱分解溫度為452C比硅油高,并具有特別強(qiáng)的抗輻射能力和抗氧化能力。由于聚苯醚這些突出的優(yōu)點(diǎn),因而很受重視。但是聚苯醚的凝點(diǎn)高,如對四苯醚的凝點(diǎn)達(dá)110C粘溫性能也差,因此目前實(shí)際應(yīng)用較少。7058和7805號潤滑脂都是以氟醚油為基礎(chǔ)油(7058含有少量硅油),具有優(yōu)良粘附性、抗水性、化學(xué)安定性、潤滑性和高低溫性能。

  2稠化劑稠化劑是潤滑脂不可缺少的固體部分,占潤滑脂總重量的5%~30%.稠化劑將基礎(chǔ)油增稠至半固態(tài),它和基礎(chǔ)油一樣決定了潤滑脂的性質(zhì)。稠化劑種類可分4大類,即皂基、烴基、有機(jī)和無機(jī)稠化劑。

  烴基稠化劑一般使用溫度很低(小于80C)高溫稠化劑以皂基、有機(jī)和無機(jī)為主。

  2.1皂基稠化劑皂基潤滑脂是目前最常用的潤滑脂,單金屬皂潤滑脂使用溫度不高(小于120C)不能滿足高溫條件,目前使用的高溫皂基脂主要是復(fù)合皂基脂,主要有復(fù)合鋰、復(fù)合鈣、復(fù)合鋁,其中以復(fù)合鋰使用最多。

  2.1.1復(fù)合鋰復(fù)合鋰基脂的高溫性能優(yōu)越,滴點(diǎn)可達(dá)283比鋰基潤滑脂的滴點(diǎn)提高1WC左右,使用溫度可達(dá)160°C.同時(shí)還具有較好的機(jī)械安定性和高溫軸承性能。復(fù)合鋰是由鋰皂和其它鋰鹽一起共結(jié)晶組成的。

  研究表明,二元酸或硼酸與12羥基硬脂酸制成的復(fù)合鋰基脂性能較好,三組分鋰基脂性能優(yōu)于二組分,尤其以12羥基硬脂酸、硼酸、二元酸三組分復(fù)合效果最好,成脂滴點(diǎn)高,熱安定性好。

  2.1.2復(fù)合鈣復(fù)合磺酸鈣基脂具有高的滴點(diǎn)(大于260其使用溫度可以提高到177°C.復(fù)合磺酸鈣基脂的稠化體系,主要由兩部分組成,一部分是非牛頓體的磺酸鈣,另一部分是復(fù)合鈣皂,它們在體系中既有物理混合,又有化學(xué)締合,是一個(gè)較復(fù)雜的化合物體系。

  高堿性磺酸鹽復(fù)合鈣基脂不僅具有良好的高溫性、膠體安定性、抗水抗腐性,而且具有突出的極壓抗磨性和機(jī)械安定性,其低溫性能也有很大改善。

  2.1.3復(fù)合鋁復(fù)合鋁基潤滑脂具有較高滴點(diǎn)、優(yōu)良的抗水性、良好的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。它較復(fù)合鋰基脂突出冷卻短時(shí)間就能恢復(fù)原來的結(jié)構(gòu),特別適合集中潤滑系統(tǒng)使用。

  2.1.4復(fù)合鈦復(fù)合鈦基潤滑脂是一種較新的高溫潤滑脂,目前我國還沒有工業(yè)化生產(chǎn)。復(fù)合鈦基潤滑脂具有很好的高溫性能,滴點(diǎn)可達(dá)294°C,在高溫下有較長的使用壽命。此外還有較好的極壓抗磨性和抗水淋性,性能超過了復(fù)合鋰基脂和鋁基脂。

  2.2有機(jī)稠化劑有機(jī)稠化劑是指金屬皂和固體烴以外的有稠化作用的有機(jī)物,如芳基脲、酰胺、酞青顏料和陰丹士林染料等。它們多是一些帶芳香環(huán)的、熱安定性好的化合物。有機(jī)稠化劑在一定的工藝條件下,在基礎(chǔ)油中形成結(jié)構(gòu)骨架,從而制成潤滑脂。有機(jī)稠化劑中用得較多且具有發(fā)展?jié)摿Φ氖请寤砘瘎?/p>

  脲基稠化劑是分子中含有一個(gè)或多個(gè)脲基一NH?CO一NH?的化合物。在較高溫度下,脲基稠化劑通過分子間氫鍵連接成管狀結(jié)構(gòu),各纖維又交聯(lián)為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),最后,在同樣高溫條件下基礎(chǔ)油分子活化,并被吸入空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,最終形成結(jié)合緊密,熱穩(wěn)定性極好的脲基潤滑脂。蒸發(fā)損失小于0.4%(ASTMD972)。其次,因?yàn)殡寤砘瘎┎缓饘匐x子,不會對基礎(chǔ)油產(chǎn)生氧化催化作用,抗氧化穩(wěn)定性很好,有試驗(yàn)顯示用相同量的復(fù)合鋰和脲基稠化同種基礎(chǔ)油得到的潤滑脂,在氧彈試驗(yàn)中,脲基脂壓力降了6894.76Pa鋰基脂則降了0.68MPa.脲基潤滑脂除具有上述特點(diǎn)外,還具有良好的膠體安定性,這使得它在軸承中有較長的高溫工作壽命??梢栽?60C下長期使用。以某種合成混合油為基礎(chǔ)油的脲基脂,200C時(shí)可以長期在中負(fù)荷軸承中使用,輕負(fù)荷下甚至可以在220C下使用,在某種程度上可以替代全氟脂,大大降低使用成本。在高速下,脲基脂比較容易形成“溝槽”,從而使摩擦力矩和溫升保持在較低的水平。有試驗(yàn)顯示,脲基脂用在電機(jī)軸承上,溫度較之前降低約20C.此外,脲基脂耐水性好,化學(xué)性能穩(wěn)定,對酸性氣體也很穩(wěn)定,可以在摩擦環(huán)境很惡劣的情況下保持較好的潤滑。例如二脲型連鑄機(jī)脂,在高溫、多水、多塵、重載的條件下使用周期大大延長。

  酞青銅是顏料的一種,其分子式為CiHWu分子量為576酞青銅具有良好的化學(xué)安定性和熱安的潤滑脂可以耐高溫,滴點(diǎn)一般大于600C使用溫度大于300C陰丹士林是一種有機(jī)染料,也是一種很好的潤滑脂高溫稠化劑。它在空氣中的分解溫度高(469~482C)不僅本身不易氧化,而且對潤滑脂的氧化有抑制作用。陰丹士林制成的潤滑脂有良好的耐高溫、抗輻射性能。使用溫度可達(dá)3W°C.聚四氟乙烯化學(xué)穩(wěn)定性好,并有很好的潤滑性能,稠化聚全氟烷基醚制成的潤滑脂具有獨(dú)特的化學(xué)惰性、熱安定性、良好的潤滑性和不燃性。能在特別苛刻的工作環(huán)境下提供安全可靠的潤滑,已經(jīng)成為航空、航天、原子能工業(yè)的主要潤滑脂。

  2.3無機(jī)稠化劑常用的無機(jī)稠化劑有膨潤土、硅膠、氮化硼、碳黑等。無機(jī)稠化劑一般都具有良好的高溫性能,是制造高溫潤滑脂比較理想的稠化劑,具有良好的高溫性能和高溫氧化安定性,但是其它性能(如防護(hù)性、基礎(chǔ)油揮發(fā)后固體殘留等)相對不足。

  1膨潤土膨潤土是一種含有90%以上微晶高領(lǐng)土(蒙脫石)的粘土礦物。膨潤土潤滑脂沒有滴點(diǎn),高溫下稠度較大,有較好的抗氧化安定和抗水性。當(dāng)稠化耐高溫的基礎(chǔ)油時(shí),其使用溫度可達(dá)250C適用于高溫、重負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速的機(jī)械潤滑。在制備膨潤土稠化劑時(shí),首先將原土粉碎,在水中分散并除去雜質(zhì),再經(jīng)過表面改型,使其它類型的膨潤土變成鈉型,然后再用覆蓋劑覆蓋其表面,接著是分離、洗滌、干燥和粉碎。膨潤土常用的覆蓋劑有酰胺基胺和季胺鹽。有機(jī)取代基,特別是碳鏈鏈長和類型不同,對親油性有明顯影響,可根據(jù)用途選擇適當(dāng)?shù)幕鶊F(tuán)。王重。我國高滴點(diǎn)脂比例近年有所提高,但由于我國工業(yè)發(fā)展及機(jī)械設(shè)備狀況等原因,高溫潤滑脂起步晚,發(fā)展較慢,品種還不夠理想。努力發(fā)展高溫潤滑脂,尤其是復(fù)合鋰基脂和聚脲潤滑脂,是目前我國潤滑脂發(fā)展的主要方向。