潤滑脂的定義

根據(jù)美國潤滑脂協(xié)會（NLGI）的國際公認(rèn)定義，潤滑脂是一種由稠化劑在液體潤滑劑中分散而成的固體或半流體產(chǎn)品。它本質(zhì)上是在潤滑油中加入稠化劑制成的，特別適用于軸承潤滑。在潤滑脂的組成中，基礎(chǔ)油占據(jù)70％～90％的比例，稠化劑占5％～30％，而添加劑則約占10％。稠化劑的特性對潤滑脂的耐溫與防水性能產(chǎn)生關(guān)鍵影響，而基礎(chǔ)油和添加劑的種類與比例則共同決定了潤滑脂的潤滑性和耐磨性。

潤滑脂的微觀結(jié)構(gòu)

在顯微鏡下，潤滑脂展現(xiàn)出一種網(wǎng)狀的纖維結(jié)構(gòu)，其中潤滑油被妥善地保存在纖維的空隙之中。這些纖維的長度、形態(tài)以及扭曲程度，都受到制造工藝的深刻影響，并直接決定了潤滑脂的各項關(guān)鍵性能。

潤滑脂的構(gòu)成

潤滑脂是由多種成分精心配制而成的。這些成分包括基礎(chǔ)油、增稠劑以及添加劑等，它們各自發(fā)揮著獨特的作用，共同賦予潤滑脂出色的潤滑性能和穩(wěn)定性。通過深入了解這些成分的相互作用，我們可以更好地理解潤滑脂的宏觀表現(xiàn)和微觀結(jié)構(gòu)。

潤滑脂的組成—基礎(chǔ)油

潤滑脂的多種性能，如潤滑性能、低溫流動性、高溫蒸發(fā)性能以及粘溫性能等，都受到基礎(chǔ)油類型和組成的影響。基礎(chǔ)油的選擇是潤滑脂配制過程中的關(guān)鍵一步，它主要依據(jù)潤滑脂的預(yù)期用途和使用條件來確定。

常用的基礎(chǔ)油包括礦物油和合成油。礦物油，如環(huán)烷基潤滑油、石蠟基潤滑油以及中間基潤滑油，各有其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)。例如，環(huán)烷基潤滑油密度大、傾點低，而石蠟基潤滑油則密度小、硫含量低。這些礦物油作為基礎(chǔ)油，具有來源廣泛、價格低廉的優(yōu)點，同時也能滿足許多普通潤滑需求。

然而，對于一些極端的特種條件，如高溫、低溫、高轉(zhuǎn)速、長壽命、耐化學(xué)介質(zhì)或耐輻射等，礦物油可能就顯得力不從心。為了滿足這些苛刻條件下的潤滑需求，就需要采用各種合成油，如聚烯烴、聚醚、聚硅氧烷和合成酯全氟油等。這些合成油具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、低溫性能和抗氧化性，部分產(chǎn)品甚至可生物降解，盡管其價格相對較高。

在潤滑脂的配制過程中，增稠劑起著至關(guān)重要的作用。它通過吸附基礎(chǔ)油并形成網(wǎng)狀纖維結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成潤滑脂的骨架。這種結(jié)構(gòu)不僅賦予了潤滑脂良好的抗水性、耐高溫性和流動性，還確保了其在受到外力時能夠釋放基礎(chǔ)油進(jìn)行潤滑，而在外力消失后又能重新吸附基礎(chǔ)油。

此外，皂化機(jī)理也是潤滑脂配制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。皂分子在基礎(chǔ)油中通過羧基端的離子力和烴基端的范德華力相互吸引，聚結(jié)成皂纖維。這些纖維相互交錯，形成網(wǎng)格骨架，使基礎(chǔ)油被固定在空隙中、吸附在纖維表面并膨化到纖維內(nèi)部，從而成功制得潤滑脂。

在添加劑方面，潤滑脂通常包含結(jié)構(gòu)改善劑等成分，旨在進(jìn)一步優(yōu)化其宏觀和微觀性能。通過深入了解這些成分的作用機(jī)制和相互關(guān)系，我們可以更好地調(diào)控潤滑脂的性能表現(xiàn)，以滿足各種復(fù)雜和苛刻的使用條件。

改善皂油的結(jié)構(gòu)是提高其機(jī)械安定性和膠體安定性的關(guān)鍵措施，常用的方法包括添加甘油、環(huán)烷酸、高級醇、乙二醇和水等。這些添加劑能夠優(yōu)化潤滑脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。

此外，功能改進(jìn)劑也是潤滑脂中不可或缺的成分。它們能夠賦予潤滑脂原本不具備的特性，如抗氧性、抗磨性、極壓性等，同時不影響其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這些添加劑對于提升潤滑脂的性能表現(xiàn)至關(guān)重要。

固體填料，如石墨、二硫化鉬、ZnO、TiO2等，具有固體潤滑特性。它們在基礎(chǔ)脂中起到補(bǔ)強(qiáng)作用，能夠增強(qiáng)油膜的承載能力，應(yīng)對重負(fù)荷、振動、沖擊負(fù)荷以及高溫等復(fù)雜環(huán)境。

潤滑脂的獨特結(jié)構(gòu)賦予了它不同于液體潤滑油的特性。它表現(xiàn)出流變特性，即非牛頓性和觸邊性。在無外力作用下，潤滑脂能保持一定形狀，不會自動流失；當(dāng)受到微弱外力時，會產(chǎn)生彈性形變，移去外力后又能恢復(fù)原狀。此外，潤滑脂在流動過程中粘度會隨剪切應(yīng)力增大而減小，易形成流體潤滑；在高剪切應(yīng)力環(huán)境下，其流動性則類似于理想液體，粘度保持恒定；剪切停止后，潤滑脂的稠度會逐漸恢復(fù)。這些特性使得潤滑脂在各種應(yīng)用場合下都能發(fā)揮出色的潤滑效果。

潤滑脂與潤滑油的比較

潤滑脂的優(yōu)點：

簡化潤滑：潤滑脂無需復(fù)雜的密封裝置和供油系統(tǒng)，從而降低了設(shè)備的維護(hù)成本。

強(qiáng)大粘附力：其粘附性使?jié)櫥谀Σ帘砻婢哂谐錾谋３至Γx予其卓越的抗水性、密封性和抗漏失性，特別適用于密封不良或敞開的摩擦部件。

延長壽命：潤滑脂的長使用壽命減少了供油次數(shù)，降低了頻繁添加的需求。

厚油膜保護(hù)：其油膜厚度超過潤滑油，提供更全面的保護(hù)。

節(jié)能優(yōu)勢：較低的摩擦系數(shù)意味著動力消耗的節(jié)約。

優(yōu)異性能：在承載能力、減震能力和降噪能力方面，潤滑脂均表現(xiàn)出色。

潤滑脂的局限：

半固體特性：常溫下潤滑脂呈半固體狀態(tài)，不流動，給摩擦部件上的加脂、換脂和清洗帶來挑戰(zhàn)。

雜質(zhì)難以分離：混入的水分、灰塵和磨屑難以從潤滑脂中徹底分離。

冷卻效果稍遜：相較于潤滑油，潤滑脂的冷卻效果略差，主要因其半固體特性。

轉(zhuǎn)速適用性：普通礦油潤滑脂適用于低轉(zhuǎn)速場合，而合成潤滑脂在高轉(zhuǎn)速方面有所突破，但仍需注意適用范圍。

潤滑脂的極壓性：

在面對大荷載的應(yīng)用場合，如壓鑄機(jī)、研磨機(jī)或齒輪中的重荷軸承，極端壓力添加劑可顯著增強(qiáng)潤滑脂的承受能力。此外，它還有助于重型卡車、汽車底盤及輪轂軸承的性能提升。