基于聚-α烯烴油的鋰基潤滑脂流變性

-0-第2期周維貴等基于聚- -ax烯烴油的鋰基潤滑脂流變性3:研究,給正確認識潤滑脂和指導實(shí)際使用帶來(lái)了--定的局限性。稠化劑和基礎油作為潤滑脂的主要組分,對潤滑脂的結構和性能產(chǎn)生重要作用。因此,本文主要從稠化劑含量、基礎油黏度等潤滑脂組分和剪切速率、應力、應變與溫度等實(shí)際使用條件出發(fā),對鋰基潤滑脂屈服應力、表觀(guān)黏度、儲存模量、損耗模量和觸變性等流變學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。1實(shí)驗部分1.1原料和潤滑脂 制備.1.1 原料稠化劑:12-羥基硬脂酸鋰皂?；A油:PA04, PA08, PAO25 , PAO100。1.1.2鋰基潤滑脂的制備和性能評定為了考查稠化劑含量對潤滑脂流變性能的影響,選用PAO8(100C運動(dòng)黏度8.039mm2/s)為基礎油,制備了3,2,1,0,00,000共6種不同稠度等級的鋰基潤滑脂,理化指標如表1所示。為了考查基礎油黏度對潤滑脂流變性能的影響,用4種黏度的PAO基礎油制備了稠度為2號的鋰基潤滑脂,理化指標如表2所示。表16種不同稠度等級的鋰基潤滑脂理化指標Tab. 1 Properties of lithium base grease with six different consistences號稠度.皂分1%工作錐人度/10^'mm滴點(diǎn)/C鋼網(wǎng)分油/%8.992452050.01038.46790.035 198310.037 55.47572060.0687)0.6017004.5559表2不同基礎油黏度等級的鋰基潤滑脂理化指標Tab. 2 Properties of lithium base grease with diferent base oil viscosity基礎油稠度滴點(diǎn)/C鋼網(wǎng)分油/%PA049.992812040.069 3PA08279PA0250671090.051 9PA01008.97由表1和表2可見(jiàn)，實(shí)驗制備的鋰基潤滑脂的工作錐人度、滴點(diǎn)和鋼網(wǎng)分油的理化指標符合GB7324- -2010《通用鋰基潤滑脂》的要求。1.2流變性能實(shí)驗1.2.1 實(shí)驗儀器實(shí)驗采用Anton-paar MCR302旋轉流變儀,選用PP系統進(jìn)行測試,轉子距離平板1mm。旋轉流變儀主要指標:振蕩模式最小扭矩1nN.m;旋轉模式最小扭矩10 nN.m;最大扭矩200 mN.m;扭矩精度0.1 nN.m;轉速10'~ 3000 r/min;角速度10-~628rad/s;應變幅度1purad~∞;法向應力+0.005~+50Pa;可控溫圖1平行板轉 子系統度-40~200 C。Fig. 1 Parallel-plates rheometerrotor system1.2.2實(shí)驗主要內容1)應變控制下的動(dòng)態(tài)流變實(shí)驗:在控制應變模式下,恒定角速度10rad/s,研究25C鋰基潤滑脂的儲存模量損耗模量和應力隨應變幅度的變化過(guò)程。2)剪切速率控制下的穩態(tài)流變實(shí)驗:①在控制剪切速率模式下,研究剪切速率為0.01~1000s-' ,4種溫-φ--0-后勤工程學(xué)院學(xué)報2014年度下鋰基潤滑脂黏度和剪切應力隨剪切速率的變化過(guò)程,對測得的數據擬合出流變方程",并對各個(gè)參數進(jìn)行對比分析;②采用循環(huán)法(剪切速率為2,- -50,-2 s"),研究鋰基潤滑脂的黏度和應力隨剪切速率的變化過(guò)程,分析其觸變性。1.2.3流變參數觸變性是指在--定剪切速率下受到剪切作用的潤滑脂隨剪切時(shí)間的增加稠度下降,而在剪切作用停止后稠度又開(kāi)始.上升,其結構部分恢復的現象川。通過(guò)觸變環(huán)面積變化來(lái)研究潤滑脂結構恢復速度,分析不同潤滑脂的松弛時(shí)間,以衡量潤滑脂結構穩定能力。屈服應力是指潤滑脂內部膠體結構被破壞的最小剪切力,能反映網(wǎng)狀結構強度,與潤滑脂的密封性有關(guān)"。動(dòng)態(tài)流變條件下,研究?jì)Υ婺Ａ縂'、損耗模量G"和應力隨應變幅度y的變化過(guò)程。C' 反映材料內部彈性勢能,與潤滑脂的保持能力相關(guān);G"為形變時(shí)以熱的形式消耗的能量,即由于黏性形變(不可逆)而損耗的能量,反映潤滑脂的黏性"。當G' > G",潤滑脂表現為固體可恢復的彈性形變;當G'=G" ,可認為潤滑脂處于凝膠態(tài),有部分形變可以恢復,G'=G"的交點(diǎn)又叫做流動(dòng)點(diǎn),在流動(dòng)點(diǎn)時(shí)儲存模量和損耗模量達到平衡,標志著(zhù)鋰基潤滑脂從彈性為主向黏性為主轉變";當G'G",鋰基潤滑脂以彈性為主導,表現為可恢復的彈性形變;而在流動(dòng)點(diǎn)之后,C'4050圖5不同基礎油黏度 的鋰基潤滑脂流變曲線(xiàn)圖6觸變環(huán)面積 與鋰基潤滑脂稠度關(guān)系Fig. 5 Rheological curve of lithium lubricating grease ofFig. 6 Thixotropic loop area relationship withdifferent base oil viscositygrease consistency2.2稠度對鋰基潤滑脂流變性的影響2.2.1稠度對鋰基潤滑脂觸變性的影響鋰基潤滑脂稠度與皂纖維之間的作用大小及其變化有直接關(guān)系。圖6為25 C時(shí)以PAO8為基礎油的鋰基潤滑脂的觸變環(huán)面積隨稠度的變化關(guān)系。由圖6可見(jiàn),6種不同襇度的鋰基潤滑脂.上行流動(dòng)曲線(xiàn)與下行流動(dòng)曲線(xiàn)之間都形成了觸變環(huán)。隨著(zhù)稠度增大,鋰基潤滑脂的觸變環(huán)面積增大。這是因為在相同剪切條件下,單位體積皂纖維越多,其接觸點(diǎn)被破壞越多,結構恢復越慢。2.2.2稠度對鋰基潤滑脂模量的影響圖7為動(dòng)態(tài)實(shí)驗條件下25C時(shí)以PA08為基礎油的6種不同稠度的鋰基潤滑脂的模量與應力隨應變的變化關(guān)系。由圖7可見(jiàn), 6種不同稠度的鋰基潤滑脂都存在流動(dòng)點(diǎn)。在該點(diǎn)前, G'