锂基润滑脂流变学的特性.pdf

石油学报(石油加工
2011年10月
ACTA PETROLEI SINICA (PETROLEUM PROCESSING SECTION)
增刊
文章编号:1001-8719(2011)增刊0o1-05
锂基润滑脂流变学的特性
姚立丹.杨海宁、孙洪伟.段庆华
中国石化石油化工科学研究院,北京10083
摘要.通过锂基润滑脂流变学特性的研究.润滑脂是一种典型的宾汉型非牛顿流体.而且随着温度升高.其表观黏
度降低,在试验范围内,可将表观貓度的变化分为2个阶段.70~100℃和>135℃,井且从分子角度分析了锂基润
滑脂触变性随温度变化的原因根据表观黏度的变化,不推荐锂基润滑脂长期在高于130℃的环境中使用
关键词,润滑脂,流变
中图分类号:TE626.4文献标识码:Adoi:10.3969/,isn.1001-8719.201.增刊.oo1
Research of Rheology for the Lithium Grease
YAO Lidan, YANG Haining, SUN Hongwei, DUAN Qinghua
(Research Institute of Petroleum Processing, SINOPEC, Beijing 100083)
Abstract: The lubricating grease was typical Binghamrtype non-newton fuid by the research of
rheology for the lithium grease. The apparent viscosity of lubricating grease was reduced with the
increasing of temperature. At the range of experiment, the change of apparent viscosity was divided
two stage: 70-100, 135C. The reason of lithium grease changing with the temperature in
opinion of the molecular was analyzed. According to the change of apparent viscosity, the long term
using of lithium grease higher than 130C was not recommended
Key words: lubricating grease; rheology
延生于1946年!的锂基润滑脂早已经发展成为流变学研究的范畴4
种普遍用于工业各领域的重要润滑脂根据美国
润滑脂是一类稠化剂在基础油中的分散体系
润滑脂协会对2010年全球润滑脂产量的调查结也就是将稠化剂分散在基础油中得到的固体或半固
果a,全球有超过57%的润滑脂是鋰基润滑脂,即体的涧滑材料a,为获得某些特殊性能,还可以加
使在美国,锂碁润滑脂所占比例也超过29%,是美入相应的添加剂。这翀固体或半固体体系在无外力
国仅次于复合锂基润滑脂的第2种产量最大的润滑作用时可以保持原来的形态,而当受到外力剪切应
脂:在中国,尽管从2006年以来,锂基润滑产量力作用后,原有的形态会发生変化(屈服.例如在
呈逐年下降的趋势.但是2010年所占比例仍然达到受到摩擦副持续作用后,润滑脂出现变软(剪稀或触
67%9]。由此可见,对锂基涧滑脂的研究仍然十分变)的现象。因此,通过对涧滑脂的流变学研究,可
必要
以更好地理解润滑脂在使用过程中流体状态的变化
流変学是力学的一个新分支它主要研究物理从而指导润滑脂的研究与应用
材料在应力应变温度湿度辐射等条件下与
李静等研究了锂基润滑脂屈服应力的测量方
时间因素有关的变形和流动的规律润滑脂显然是法对比发现稳态和动态试验测定的屈服应力为确
收稿日期.2011-0817
通讯联系人,姚立丹,Email:vaolidan,ripp(asinopec.com
石油学报(石油加工
增刊
定值。而瞬态试验得到的应力值是一个范围
入12羟基硬脂酸,当温度升到85℃时,逐渐加入
孟永刚等η研究锂基润滑脂得出锂基润滑脂是7%的氢氧化锂水溶液,加热升温并脱水.当温度升
具有屈服应力()、对剪切(x)和时间()具有依赖性高到210℃时加入剩余的基础油,待温度降至100℃
的触变性流体并建立了更加精确的模型如下
以下时,最后研磨制得润滑脂样品,基础油40℃和
r=toa +(By
100℃貓度分别为90.15和10.06m2/s,黏度指数
为90,倾点为-9℃。稠化剂含量为10%。制得润
滑脂的1/4工作锥入度为650.1mm,滴点为192℃。
其中,为结构参数
f(污)和m是回归
系数
2结果与讨论
蒋明俊等8]利用布氏黏度计研究了温度范围
不同温度下锂基润滑脂表观黏度的变化
20℃~+40℃之间的半流体润滑脂的流变特性
为更加精确測量不同温度下的锂基润滑脂表观
试验表明,半流体润滑脂的表观黏度随温度升高或黏度、測试时选择了在测试前先恒温然后确定“∞~位
剪切速率増加而减小。甚至表现出塑性流体性质
置的方法在放好样品且转子到达规定测量位置后
F。等?采用了混合型的流变测量技术,研
还需要根据试验温度进行适当的恒温
究了润滑脂制备过程中流变性変化和制备过程中的
剪切速率10-1~102s范围内锂基润滑脂表观
能量消耗変化.对于锂基润滑脂皂化反应阶段(搅拌
黏度随剪切速率和温度的变化见图
的)能量消耗将达到最大值.在最终阶段降低冷却速
率润滑脂的线性黏弹性和黏性会略有提高
Delgado等也采用了混合型的流变测量技术,
30
10
研究了润滑脂制备过程中流变性质和微观结构的关
系发现润滑脂的流变性和微观结构与反应阶段稠
化剂浓度高温下稠化剂的晶型转变冷却三者之
120℃
间有密切关系、锂基润滑脂具有较高的结构体系
135
这是一种基于锂皂结晶发展而来的三维网状结构。
10上1sc
笔者采用 Anton Paar公司 Physica MCR3o1型
流变仪在更宽的温度范围内测试锂基润滑脂不同
10
温度下的表观黏度变化触变性等重要参数分析
切速率/sl
了影响锂基润滑脂流变性的内在因素
图1锂基润滑脂表观黏度随剪切速率的变化
1实验部分
锂基润滑脂在10-1、109、10和103s-14个剪
1.1实验仪器
切速率下表观黏度随温度的变化见图2.表观黏度
采用德国 Anton Paar公司生产的 Physica
随温度和剪切速率的变化见图3。
MCR301流变仪.其最小扭矩0.1Nm大扭矩
由图1~3可以看出,温度和剪切速率对锂基润
200mNm,转矩分辨率0.001Nm;速率范围,恒滑脂的表观黏度都有很大影响。随温度的增加,剪
剪切应力10-7~3000mini
恒剪切速率
切速率对润滑脂表观黏度的影响逐渐降低,在30
3000min1:频率范围10~~100Hz。仪器温度控70℃、80~100℃C、110~135℃、140℃~180℃4个
制系统由电加热系统和空气