基础油对锂基润滑脂流变性的影响
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​摘要：为考察基础油对锂基润滑脂流变性的影响，在稳态剪切流和小幅振荡剪切流下研究不同黏度基础油制备的锂基润滑脂的流变参数。通过分析触变性、屈服应力，表观黏度、储存模量和应变幅度等流变参数，探讨基础油黏度对流变性的影响。结果表明：基础油的黏度越小，锂基润滑脂的黏弹性表现更加显著，破坏其结构所需要的能量越大，其结构更加稳定。
关键词:锂基润滑脂；触变性；储存模量；表观黏度；应变幅度
流变学是研究材料变形与流动的一门科学。它主要是从应力、应变、温度、剪切速率和时间等方面研究牛顿流体和非牛顿流体[1-4]。锂基润滑脂是具有胶体结构的一类润滑材料，具有典型的黏弹性[5]，因而,对它的研究属于流变学范畴。
基础油作为锂基润滑脂的分散介质相,被固定在结构骨架中而失去流动性。润滑脂的低温性能、表观黏度和泵送性能很大程度上受基础油性质的影响。另外，润滑脂的胶体安定性与基础油的种类和黏度有关，基础油的黏度愈小，润滑脂愈易分油[6]。
流变性是润滑脂的微观结构的宏观表现，而基础油对锂基润滑脂的微观结构有一定的影响。2006年，DELGADO等[7]分析基础油对12-羟基硬脂酸锂皂的皂纤维结构影响，指出在相同工艺条件下，基础油的黏度越大，锂基润滑脂的皂纤维越长，有效储油空间越大。且曾晖等人[8]也观察到了基础油黏度大的复合锂基润滑脂皂纤维结构疏松。另外，刘妍等人[9]通过改变基础油的性质探究其对锂基润滑脂的胶体性能影响。基础油作为锂基润滑脂的重要组分，其对锂基润滑脂流变性的影响值得深入研究。本文在稳态剪切流和小幅振荡剪切流下研究不同黏度基础油制备的2#锂基润滑脂的流变参数，并探讨基础油黏度对流变性的影响。
1 实验部分
1.1实验原料
主要原料有：稠化剂12-羟基硬脂酸锂皂；4种不黏度的聚-ɑ烯烃基础油PAO4、PAO8、PAO25、PAO100。
1.2锂基润滑脂的制备和性能评定
1.2.1润滑脂的制备和理化性能分析
为较系统研究基础油的黏度对润滑脂流变性的影响，分别以4种不同黏度的PAO4、PAO8、PAO25、PAO100基础油，制备了4种2#锂基润滑脂，其理化指标见表1。
由表1可知，制备的2号锂基润滑脂的工作锥入度、滴点及钢网分油理化指标符合GB/《通用锂基润滑脂》的要求。此外，基础油黏度越大，锂基润滑脂的分油越少，胶体安定较好。
1.2.2润滑脂流变性评定
润滑脂流变性的评定分别进行动态流变实验和稳态流变实验，利用旋转流变仪测试流变参数，选用PP系统进行测试，转子距离平板为1mm。
1）应变控制下的动态流变实验：在控制应变模式下，角速度恒定为10rad/s，温度控制在25℃下，研究锂基润滑脂的储存模量（G&）、损耗模量（G&P）和应力随应变幅度γ的变化过程。
G&反映锂基润滑脂的内部弹性势能，与其的保持能力相关；形变时以热的形式消耗的能量为G&P，由不可逆的黏性形变而损耗的能量大小，反映润滑脂黏性[13]。当G&＞G&P，润滑脂表现为固体，以可恢复的弹性形变为主；当G&=G&P，有部分形变可以恢复，G&=G&P的交点称为流动点，此时储存模量和损耗模量达到平衡，标志着锂基润滑脂从弹性为主向黏性为主的转变[14]；当G&＜G&P，润滑脂表现为不可恢复黏性形变。γ是衡量润滑脂开始流动难易程度的关键指标，当γ的数值越大时，表明在外力的作用下润滑脂转变为流动形态时需要的外力作用的时间和里程越长[15]。
2）剪切速率控制下的稳态流变实验：①在控制剪切速率模式下，在25℃下，剪切速率从0.01s-1增加到1000s-1，研究锂基润滑脂黏度和剪切应力随剪切速率的变化过程，根据数据拟合流变方程并对方程的参数进行分析[10]；②采用循环法（剪切速率变化过程：2s-1~50s-1~2s-1），研究25℃时锂基润滑脂的黏度和应力随剪切速率变化过程，分析其触变性。
触变性是指在一定剪切速率下受到剪切作用的润滑脂随剪切时间的增加稠度下降，而在剪切作用停止后又开始稠度上升，其结构部分恢复现象[11]。用触变环的面积来研究润滑脂结构恢复速度快慢，衡量润滑脂结构的稳定能力。润滑脂从不流动到开始流动所需要的最小剪切应力，即使润滑脂内部胶体结构被破坏的最小剪切力称为屈服应力，它与润滑脂的密封性有关[12]。润滑脂流动时剪切应力与剪切速率的比值称为表观黏度。
2 结果与分析
2.1基础油黏度对润滑脂触变性的影响
图1示出了25℃时以4种不同黏度PAO为基础油的2#锂基润滑脂的触变环。可知，4种锂基润滑脂的上行流动曲线都在下行流动曲线之上，不同锂基润滑脂的结构破坏和恢复速率不同，形成了不同面积的触变环，表明25℃下锂基润滑脂具有触变依时性，结构以破坏为主。随着基础油黏度增加，锂基润滑脂的触变环面积减小，表明基础油黏度越小的锂基润滑脂，破坏其结构所需要的能量越大，其黏度恢复也越慢。
在循环剪切中，分别以剪切速率上升和下降过程中7个点为间距，计算锂基润滑脂的黏度下降率和增长率，4种不同黏度基础油的锂基润滑脂黏度变化率，见表2。可知，剪切速率增加，锂基润滑脂的黏度下降，结构以破坏为主；随着剪切速率的增加，黏度的下降率不断减小；在低剪切速率区时，黏度的下降率最大，达到80%左右；随着基础油黏度增加，黏度下降率减小。说明低剪切速率区是锂基润滑脂的黏度下降主要区域；基础油黏度越小，锂基润滑脂的黏度对剪切速率反应越敏感。
在最大恒定剪切速率下，随着时间的延长，润滑脂的黏度下降率都比较小，锂基润滑脂的基础油黏度越小，其黏度下降率更大。说明在最大剪切速率下，锂基润滑脂的结构趋于稳定。剪切速率下降，锂基润滑脂的黏度上升，结构以恢复为主。剪切速率下降，润滑脂黏度增长率增大；在最小剪切速率区间内，黏度增长率最高，达到75%左右；基础油黏度越大的锂基润滑脂，表观黏度的增长率越小。说明低剪速率区是锂基润滑脂的结构恢复主要区域；锂基润滑脂的基础油黏度越大，对其结构恢复有阻碍作用。
锂基润滑脂的结构由范德华力、氢键和离子力所决定。而前2种作用力较小，当外力达到这2种作用力后，锂基润滑脂的结构出现变化，宏观上表现为变形或黏度下降。由于这两种作用力较弱，在较低的剪切速率下就达到其值，因而在低剪切速率区内下降较显著。当剪切速率下降到较小时，分子中的这2种力又能充分地表现出来，锂基润滑脂的黏度上升，但是其作用力不能完全恢复，黏度不能完全恢复。
2.2基础油黏度对润滑脂储存模量和应力的影响
4种不同黏度PAO基础油的2#锂基润滑脂25℃下的储存模量、损耗模量和应力与应变的关系见图2。可以看出，4种不同基础油的锂基润滑脂都存在G&=G&P的交点（流动点），在应变达到流动点之前，G&＞G&P，锂基润滑脂以弹性为主导，表现为可恢复的弹性形变；而在应变达到流动点之后，G&＜G&P，则表现为不可恢复的黏性变形。25℃下，随着剪切应力的增加，锂基润滑脂由以弹性为主导向以黏性为主导转变。随着基础油黏度减小，锂基润滑脂的G&和G&P都增大，基础黏度越小，锂基润滑脂的内部弹性势能和剪切应力越大。
图3示出了以PAO为基础油的2#锂基润滑脂在屈服点和流动点的应力、应变及储存模量。由图3（a）可知，基础油黏度增大，锂基润滑脂在屈服点的应变增大，但4种锂基润滑脂在屈服点的应变都小于1%。表明基础油黏度越大的锂基润滑，其达到屈服点的响应越缓慢，即它达到其屈服点的变形更大且时间更长。而该点的应力变化规律不显著，可能是后2种基础油黏度跨度太大。
由图3（b）可见，随着基础油黏度增大，锂基润滑脂流动点的应变和储存模量都呈减小趋势。４种锂基润滑脂流动点的应变都大于了35%。表明基础油黏度越大的锂基润滑脂达到流动点的变形越小和时间更短，而该点上弹性势能较小。这表明基础油黏度越大，锂基润滑脂的线性黏弹区越长，屈服区越短，而流动区较长。由于基础油黏度越大，锂基润滑脂的皂纤维较长，其储油的有效空间越大，对外界的作用力的吸收能力较强。因而，在小于1%应变幅度内，黏弹性表现更强，响应更加缓慢；但当外力超过屈服应力，这种结构疏松的锂基润滑脂对剪切应力更加敏感，更容易达到其流动点，且该点的弹性势能较小。
2.3基础油黏度对润滑脂屈服应力和表观黏度的影响
图4示出了不同基础油的2#锂基润滑脂的表观黏度和剪切应力随剪切速率的变化过程。可见，锂基润滑脂表观黏度都随着剪切速率的增加而逐渐降低，最后趋近于一个稳定值；而剪切应力在低剪切速率区呈现一个短暂的屈服区后，都开始明显地增大。锂基润滑脂的结构是由离子力、范德华力和氢键共同作用形成，这些作用力使皂纤维结构骨架形成无序缠绕结构。随着剪切速率增加，约束在分子上较小的范德华力和氢键作用下降，使得缠绕结构变得不紧密。在剪切力作用下，使得锂基润滑脂内部本来杂乱无章的分子排布，开始逐渐出现定向排列，锂基润滑脂的表观黏度下降。达到较高的剪切速率后，这些较弱作用力几乎不起作用，分子之间的排布也趋于固定状态，锂基润滑脂的表观黏度也趋于一个稳定值。
不同基础油的2#锂基润滑脂拟合的Herschel-Bulkley流变方程，见表3。表4给出了锂基润滑脂在低剪切速率时实测的剪切应力。
由表3可见，随着基础油的黏度增大，锂基润滑脂的表观黏度增大，流动指数减小，而屈服应力减小（与动态试验结果一致）。基础油黏度增大，锂基润滑脂容易形成结构疏松的长皂纤维，这使得其屈服应力减小。而长皂纤维要完全伸直定向移动所需阻力大，因而锂基润滑脂的表观黏度增大。
结合表3和表4可知，锂基润滑脂在低剪切速率下达到了屈服应力，且达到屈服应力时的剪切速率都小于1。表明锂基润滑脂要达到屈服应力比较容易。屈服应力越大的锂基润滑脂达到屈服应力值的剪切速率越小。表明结构强度越大的锂基润滑脂，其弹性特征明显（屈服响应越快）。
1）不同黏度基础油的锂基润滑脂具有剪切依时性。表观黏度对时间和剪切速率存在依赖性，低剪切速率时，它的内部结构破坏和恢复速率最快；基础油黏度越小的锂基润滑脂，破坏其结构所需要的能量越大，其结构更稳定。
2）不同黏度的基础油的锂基润滑脂都表现出黏弹性特征，且其黏弹性响应快。基础油黏度越小，锂基润滑脂的黏弹性响应越快。随着基础油黏度增大，锂润滑脂达到其流动点的储存模量减小。
3）不同黏度基础油的锂基润滑脂的表观黏度随着剪切速率增加而逐渐减小，具有明显的剪切变稀现象，其表观黏度最后趋于一个稳定值。基础油黏度越小，锂基润滑脂的剪切应力和表观黏度越大；且不同基础油的锂基润滑脂达到屈服应力的剪切速率都较小，其能否真正表征锂基润滑脂实际使用过程参数需要进一步研究。
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复合锂基润滑脂
复合锂基润滑脂complex lithiumgrease由羟基脂肪酸锂皂与低分子酸锂盐复合生成的复合锂皂稠化基础油并加入添加剂制备的润滑脂，具有优异的高温性能，可以用于汽车、钢铁、铁路、航空等多个领域，是一种多效、长寿命润滑脂。
复合锂基润滑脂简介
复合锂基润滑脂除了保持锂基润滑脂的良好性能外，还具有优异的高温性能，是一种优良的高温润滑脂，在润滑脂中所占比例呈逐年上升的趋势。
复合锂基润滑脂生产工艺
复合锂基润滑脂的稠化剂体系是由脂肪酸锂皂和低分子酸锂盐共同结晶形成的，使得制备的润滑脂滴点在260℃以上。根据所用低分子酸的不同，复合锂基润滑脂的稠化剂主要有12-羟基硬脂酸一壬二酸体系、12一羟基硬脂酸一癸二酸体系、12一羟基硬脂酸一硼酸体系、12-羟基硬脂酸一磷酸体系、12一羟基硬脂酸一水杨酸体系、12一羟基硬脂酸一癸二酸一硼酸体系等。稠化剂体系不同，生产工艺各异。在我国，由于原料来源的关系，生产复合锂基润滑脂主要采用12一羟基硬脂酸一癸二酸体系，也有少部分采用12一羟基硬脂酸一硼酸体系。对于12一羟基硬脂酸一癸二酸复合锂基润滑脂的生产，主要采用常压反应釜一混合釜法和压力反应釜一混合釜法生产工艺。生产工艺与锂基润滑脂的生产工艺相近，所不同的是皂化升温有一个复合过程。因此，在生产工艺上有一步法和两步法之分。
(一)三重搅拌常压反应釜一混合釜法一步法生产工艺
三重搅拌常压反应釜一混合釜一步法生产复合锂基润滑脂工艺主要包括以下儿个过程:
(1)投料 在皂化反应釜中投入部分基础油、12-羟基脂肪酸、癸二酸，启动搅拌，温度升到90一95℃。
(2)皂化、复合 在90 - 95℃下，向反应釜缓慢加入氢氧化锂水溶液(用5 -6倍水溶解氢氧化锂)，反应釜的物料明显变稠，温度在100℃以上时，可以提高氢氧化锂水溶液加入速度。
在此过程，氢氧化锂水溶液的加入温度和加入速度是生产复合锂基润滑脂的关键阶段。
氢氧化锂水溶液的加入速度接近或稍高于在该温度下的水的蒸发速度时，有利于12一羟基硬脂酸锂皂和癸二酸锂盐的复合。
氢氧化锂水溶液加入后，反应釜升温，在135℃左右恒温10一30min完成复合过程。
其余过程包括升温、急冷、后处理等过程，与常压反应釜生产锂基润滑脂过程相同。
(二)三重搅拌压力反应釜一混合釜法一步法生产工艺
三重搅拌压力反应釜一混合釜一步法生产复合锂基润滑脂工艺流程示意图见下图。[1]
压力釜一步法生产复合锂基脂工艺流程
侯芙生，中国炼油技术（第三版），中国石化出版社，2011年
中国化工学会成立于1922年4...
提供资源类型：内容某日，应邀参加一高校安全论坛。
结束后，有个学安全工程专业的小迷弟扑腾扑腾地
【转载罗胖60秒】
1. 前两天我说，一场好的演讲，首先是找对听众。
其实，做任何
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请问润滑脂的牌号怎么分的？
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才可以下载或查看，没有帐号？
各位高手，润滑脂的稠度等级分为000,00,0,1,2,3,4,5,6等等，那么它的牌号是不是就是指它的稠度等级。比方说通用锂基润滑脂共三个牌号，１~３号，那么2#锂基脂是不是它的稠度等级是
２啊？再问一下，锂基脂中２#是不是最常用的。谢谢。
论坛这个资料比较多的
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这应该是一个弱弱的问题吧？怎么没有回答啊？我单位新进一台泵，制造厂家只说轴承润滑用锂基脂，销售员也不知道用什么型号的，我查了一下，锂基脂有三个型号，1，2，3号，我想选用２号锂基脂，应该没有问题吧？
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这个问题我也关注一下，确实，平时一直用的是3#锂基脂，但具体的参数指标完全没关心过。期待熟悉的人的答复。
我们原来常用2#锂基脂，现用长城7014
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长城7014可代替2#锂基脂
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润滑脂的牌号是按其锥入度的大小区分的，锥入度越大，牌号越小，就是脂月软，锥入度越大小，牌号越大，脂就月硬，其单位是十分之一毫米
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稠度是一个与脂在润滑部位保持能力和密封性能以及脂的输送和加注有关的重要指标，其大小按锥入度划分。
目前国际上通用的稠度等级是按照美国润滑脂协会（NLGI）的稠度等级划分的。
& & 将润滑脂的稠度分为九个等级：000、00、0、1、2、3、4、5、6。稠度等级用锥入度度量，号数愈低油脂愈软，号数愈高油脂愈硬。一般常见用于工业上的号数为NLGINO.2＆NLGINO.3，而0，1号则常用于中央供油式油脂帮浦机。重要的一点是号数的高低不影响其耐温性。通常视作业的环境、给油的方式来判断号数的选择。
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锂基 2# 锥入度265--295&&单位1/10mm
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锂基脂是黄油吗?
锂基脂不是黄油。黄油是固体，主要用于金属表面润滑和防水防腐蚀。原来是黄色的，用过之后会变成黑色！锂基脂是胶状的。属于高温用油，具有较好的抗水性，可以便用于潮湿和与水接触的机械部位。黄油是钙基润滑脂的俗称。俗称的由来大概是最早的一类润滑脂是钙基润滑脂，外观黄色，像猪板油，人们就形象地将它称为黄油了。现在的润滑脂已经发展出多品种多系列的润滑产品了。早已不仅仅有钙基润滑脂，还有锂基润滑脂、复合锂基润滑脂等，还有按用途分类的轴承润滑脂、齿轮润滑脂等，颜色也变得多种多样。锂基润滑脂是由羟基脂肪酸锂皂稠化矿物油并加入抗氧、防锈防腐等多种极压抗磨等多种添加剂调制而成。锂基润滑脂具有优良的抗水性、机械安定性、耐极压抗磨性能、防水性和泵送性、防锈性和氧化安定性。锂基润滑脂在极端恶劣的操作条件下，还能发挥其超卓的润滑效能。
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不是 一般钙基脂才俗称“黄油”。杭州新港石油化工有限公司 小费 回答
我玩轮滑，向轮滑鞋的轴承里面涂什么油比较好？很小的轴承，黄油耐高温吗？为什么涂过以后转速极具的下降啊？工业轴承刚刚涂过黄油以后转速下降吗？
润滑脂的作用是保证机器运转中不会出现磨损消耗，如果会对机械造成减速效果就不需要存在了。你滑轮需要的是对于转速、抗水等方面的要求。一般的锂基脂符合你的要求。关于你说的会出现减速的情况，你试下查看你的润滑脂是否正规，现在有很多的黑心厂家生产的劣质锂基脂，质量问题非常严重。所以，建议你去正规厂家购买锂基脂。
谢谢啊。我用的是黄油，是那种能拉成丝一类的，从修摩托车那里弄的，半透明的，这样的油脂好吗？ 适合轮滑轴承吗？ 谢谢你哦
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是的，我们一般用的是3号锂基脂
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