稠化剂是润滑脂不可缺少的固体部分,占润滑脂总重量的5% ~30%。稠化剂将基础油增稠至半固态,它和基础油一样决定了润滑脂的性质。稠化剂种类可分4大类,即皂基、烃基、有机和无机稠化剂。烃基稠化剂一般使用温度很低(小于80℃),高温稠化剂以皂基、有机和无机为主。
1.皂基稠化剂
皂基润滑脂是目前最常用的润滑脂,单金属皂润滑脂使用温度不高(小于120℃),不能满足高温条件,目前使用的高温皂基脂主要是复合皂基脂,主要有复合锂、复合钙、复合铝,其中以复合锂使用最多。
(1)复合锂
复合锂基脂的高温性能优越,滴点可达283℃ ,比锂基润滑脂的滴点提高100℃左右,使用温度可达160℃。同时还具有较好的机械安定性和高温轴承性能。复合锂是由锂皂和其它锂盐一起共结晶组成的。研究表明,二元酸或硼酸与l2-羟基硬脂酸制成的复合锂基脂性能较好,三组分锂基脂性能优于二组分,尤其以l2-羟基硬脂酸、硼酸、二元酸三组分复合效果最好,成脂滴点高,热安定性好。
(2)复合钙
复合磺酸钙基脂具有高的滴点(大于260℃),其使用温度可以提高到177℃。复合磺酸钙基脂的稠化体系,主要由两部分组成,一部分是非牛顿体的磺酸钙,另一部分是复合钙皂,它们在体系中既有物理混合,又有化学缔合,是一个较复杂的化合物体系。高碱性磺酸盐复合钙基脂不仅具有良好的高温性、胶体安定性、抗水抗腐性,而且具有突出的极压抗磨性和机械安定性,其低温性能也有很大改善。
(3)复合铝
复合铝基润滑脂具有较高滴点、优良的抗水性、良好的热稳定性和氧化稳定性。它较复合锂基脂突出的优点是良好的泵送行和独特的热可逆性,受热后再冷却短时间就能恢复原来的结构,特别适合集中润滑系统使用。
(4)复合钛
复合钛基润滑脂是一种较新的高温润滑脂, 目前我国还没有工业化生产。复合钛基润滑脂具有很好的高温性能,滴点可达294cI=,在高温下有较长的使用寿命。此外还有较好的极压抗磨性和抗水淋性,性能超过了复合锂基脂和铝基脂。
2.有机稠化剂
有机稠化剂是指金属皂和固体烃以外的有稠化作用的有机物,如芳基脲、酰胺、酞青颜料和阴丹士林染料等。它们多是一些带芳香环的、热安定性好的化合物。有机稠化剂在一定的工艺条件下,在基础油中形成结构骨架,从而制成润滑脂。有机稠化剂中用得较多且具有发展潜力的是脲基稠化剂。脲基稠化剂是分子中含有一个或多个脲基一NH—cO—NH一的化合物。在较高温度下,脲基稠化剂通过分子间氢键连接成管状结构,各纤维又交联为空间网状结构,最后,在同样高温条件下基础油分子活化,并被吸人空间网状结构中,最终形成结合紧密,热稳定性极好的脲基润滑脂。
脲基稠化剂是一种性质较全面的高温稠化剂。
首先脲基稠化剂滴点很高(大于250 cI=),其中环芳胺和芳香胺制得的脂滴点较脂肪胺高,大于280 cI=,最高可达330 cI=。蒸发损失小于0.4% (ASTM D 972)。其次,因为脲基稠化剂不含金属离子,不会对基础油产生氧化催化作用,抗氧化稳定性很好,有试验显示用相同量的复合锂和脲基稠化同种基础油得到的润滑脂,在氧弹试验中,脲基脂压力降了6894.76 Pa,锂基脂则降了0.68MPa。脲基润滑脂除具有上述特点外,还具有良好的胶体安定性,这使得它在轴承中有较长的高温工作寿命。可以在160cI=下长期使用。以某种合成混合油为基础油的脲基脂,200cI=时可以长期在中负荷轴承中使用,轻负荷下甚至可以在220cI=下使用,在某种程度上可以替代全氟脂,大大降低使用成本。在高速下,脲基脂比较容易形成“沟槽”,从而使摩擦力矩和温升保持在较低的水平。有试验显示,脲基脂用在电机轴承上,温度较之前降低约20cI=。此外,脲基脂耐水性好,化学性能稳定,对酸性气体也很稳定,可以在摩擦环境很恶劣的情况下保持较好的润滑。例如二脲型连铸机脂,在高温、多水、多尘、重载的条件下使用周期大大延长。
酞青铜是颜料的一种,其分子式为c H N cu,分子量为576。酞青铜具有良好的化学安定性和热安定性,在600cI=以下, 只挥发不分解。用酞青铜制成的润滑脂可以耐高温,滴点一般大于600 cI=,使用温度大于300cI=。
阴丹士林是一种有机染料,也是一种很好的润滑脂高温稠化剂。它在空气中的分解温度高(469~482cI=),不仅本身不易氧化,而且对润滑脂的氧化有抑制作用。阴丹士林制成的润滑脂有良好的耐高温、抗辐射性能。使用温度可达300℃。
聚四氟乙烯化学稳定性好,并有很好的润滑性能,稠化聚全氟烷基醚制成的润滑脂具有独特的化学惰性、热安定性、良好的润滑性和不燃性。能在特别苛刻的工作环境下提供安全可靠的润滑,已经成为航空、航天、原子能工业的主要润滑脂。
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