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

關鍵詞： 鋰基潤滑脂；VI值；低凝基礎油；稠化度

隨著我國工業的蓬勃發展，潤滑脂的應用領域也在不斷擴展，數據表明，潤滑脂的年產量在高速增長，但是人們對于潤滑脂的研究比起對潤滑油的研究還是有所欠缺，主要體現在對于其低溫性能研究不足，該低溫性能主要針對其低溫啟動時和啟動后最初的潤滑性能。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品，同時還可以加入其他添加劑，使之賦予特殊的性質。而鋰基潤滑脂更是潤滑脂一個重要的分支，研究其低溫性能影響因素對于機械在特殊作業環境下的潤滑有著重要的意義，同時亦為鋰基潤滑脂的使用提供一定的理論基礎。

一、試驗內容

1試驗藥品及儀器：HVI150基礎油調制的鋰基1#，2#MP和HP，MVI150基礎油調制的鋰基1#，2#MP和HP，低溫恒溫槽，潤滑脂錐入度試驗器。

2試驗方法

①試驗標準

實驗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

選取HVI150基礎油調制的鋰基1#MP和HP，測定其在標準溫度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不同粘度指數的基礎油對鋰基脂低溫性能影響

實驗分別選取HVI150和MVI150基礎油調制的鋰基2#HP，測定其在25℃和各低溫環境下的工作錐入度。

④通用和低凝基礎油對鋰基脂低溫性能影響

實驗分別選取MVI150，HVI150和MVIW150基礎油調制的鋰基2#MP，測定其在25℃和低溫環境下的工作錐入度。

⑤不同稠化度對潤滑脂低溫性能的影響

實驗選取MVI150基礎油調制的鋰基1#和2#HP，測定其在25℃和各低溫環境下的工作錐入度。

二、結果討論

1.MP和HP性質測定結果分析

通用鋰基脂MP和高溫鋰基脂HP主要區別：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基礎油調制的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℃時已經小于3#鋰基脂的工作錐入度范圍220-250，下降幅度較大。可知低溫環境對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境對其性能影響。

2不同粘度指數的基礎油對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量指標。它是指在規定的質量、時間和溫度條件下，標準錐體垂直刺入固體或半固體產品的深度，單位以0.1mm表示。本實驗改變其測定溫度，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。

基礎油的粘度指數VI是粘溫性能的重要指標。對于礦物基礎油，VI越大，則基礎油低溫和高溫粘溫性能更佳，并具有良好的低溫流動性。

由圖1可知，隨著溫度降低，MVI150、HVI150和VHVI150基礎油調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℃時小于3#鋰基脂的工作錐入度下限值220，遠遠小于其他兩種基礎油調制的鋰基脂。

而VHVI150下降趨勢較小，-25℃時工作錐入度是245.3。主要因為MVI150的VI最小，基礎油低溫粘溫性能和低溫流動性最小，而基礎油占鋰基脂的比例在75%以上，導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通用和低凝基礎油對鋰基脂低溫性能影響

低凝基礎油低溫性能優良，對鋰基潤滑脂的低溫性能有良好的改善作用。由圖2看出，隨著試驗溫度的降低，鋰基脂低溫下的錐入度減小。MVI150和低凝MVIW150基礎油調制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改善鋰基脂常溫下的性能。在5℃以下時，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，MVIW150的低溫錐入度241.5，略大于HVI150的錐入度，在-25℃時，低凝中粘度指數基礎油MVIW150調制的2#鋰基脂的低溫錐入度大于高粘度指數基礎油HVI150。分析看出，MVIW150調制的2#鋰基脂的常溫性能不及HVI150調制的2#鋰基脂，但低溫性能更加優良。同時對比相同粘度指數MVI150調制的2#鋰基脂，低溫性能大幅度提高。

4不同稠化度對潤滑脂低溫性能的影響

由圖3可知，隨著試驗溫度的不斷降低，不同稠化度的鋰基脂錐入度降低幅度不同。在-25℃時，HVI150基礎油調制的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，基礎油不斷接近自身的傾點，導致低溫性能彼此接近。可以得出，稠化劑加入量不同，導致稠化度不同，但對低溫性能沒有決定性的影響效果。分析MVI150基礎油調制的1#鋰基脂和HVI150基礎油調制的2#鋰基脂可得，在-25℃時，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油的粘度指數，稠化度并不是主要影響因素。

結論

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