潤(rùn)滑脂是一種由基礎(chǔ)油、稠化劑組成的凝膠結(jié)構(gòu)的膠體分散體系，油為分散相，皂是被分散相，屬于典型的非牛頓流體，具有一定的塑性。流變性是指潤(rùn)滑脂在受到外力作用時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的流動(dòng)與變形的性質(zhì)，與軸承流失、漏油、泵送流動(dòng)性等使用性能密切相關(guān)，表現(xiàn)性質(zhì)有觸變性、屈服應(yīng)力及表觀黏度等。外來(lái)剪切應(yīng)力和溫度浮動(dòng)均會(huì)引起潤(rùn)滑脂表觀黏度的變化，從而影響流動(dòng)性。由外力引起的一般用觸變性表征，以上行、下行剪切曲線閉合而成的觸變環(huán)面積大小作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。目前，有關(guān)觸變性的研究較多，且大多集中在稠化劑類型和含量、基礎(chǔ)油、工藝條件、高分子添加劑及纖維結(jié)構(gòu)等對(duì)流變性的影響方面，而且在本質(zhì)上，絕大多數(shù)潤(rùn)滑脂的觸變性與抗剪切能力具有一致性，均與纖維結(jié)構(gòu)之間結(jié)合力和抗剪切強(qiáng)度有關(guān)。
在外力剪切作用下，皂纖維之間的氫鍵被破壞，并沿剪切方向進(jìn)行定向化重排和堆積，從而使本來(lái)相互交叉成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)纖維的固油能力有所下降，導(dǎo)致分油增多，稠度降低，具有良好流動(dòng)性能。當(dāng)外力消失時(shí)，分子間相互作用力又會(huì)使已定向化排列的皂纖維逐漸聚集，恢復(fù)到之前相互交叉的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。只是恢復(fù)過程并不是完全可逆的，勢(shì)必會(huì)有少部分纖維由于被外力剪斷、破壞等緣故，無(wú)法完全恢復(fù)到初始狀態(tài)，該過程即為潤(rùn)滑脂的觸變性，也即表征從靜止到流動(dòng)，外力消失后又重新恢復(fù)的特性。
溫度變化致使表觀黏度增大或降低，作用機(jī)理也與觸變性完全不同，可看作單純相變過程，不同溫度分子熱運(yùn)動(dòng)結(jié)果起決定作用的不再是外力剪切，而是潤(rùn)滑脂本身性能，特別是基礎(chǔ)油物理特性。在實(shí)際使用過程中，潤(rùn)滑脂基本都是在某個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)工作，表觀黏度的變化將會(huì)直接關(guān)系到儀器設(shè)備在各個(gè)環(huán)境條件下能否得到及時(shí)有效潤(rùn)滑。
基礎(chǔ)油是潤(rùn)滑脂的主要組分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%～97%)，顯著影響潤(rùn)滑脂的流變性，特別是溫度-表觀黏度關(guān)系，而目前礦物油仍是應(yīng)用最多的潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油，市場(chǎng)占比高達(dá)90%。因此，鑒于礦物油自身的復(fù)雜性及其對(duì)潤(rùn)滑脂流變性的決定性作用，筆者系統(tǒng)研究并找出關(guān)鍵影響因素，對(duì)優(yōu)化并改善產(chǎn)品性能等實(shí)際工作具有重要指導(dǎo)意義。
1實(shí)驗(yàn)部分11基礎(chǔ)油組成與性質(zhì)
以不同類型與黏度的11類礦物基礎(chǔ)油為研究對(duì)象，包括尼納斯石油(上海)有限公司提供的環(huán)烷基油NS100、T400、S100B，盤錦北方瀝青股份有限公司提供的環(huán)烷基油的-10#變壓器油，大慶潤(rùn)滑油一廠提供的石蠟基油3#儀表油、400SN、650SN，燕山石化公司提供的石蠟基油500SN、150BS，以及臺(tái)塑石化股份有限公司提供的加氫油150N、500N。
12-羥基硬脂酸，工業(yè)級(jí)，通遼市通化蓖麻化工有限公司產(chǎn)品；氫氧化鋰，工業(yè)級(jí)，上海中鋰實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品。
1.1.1基礎(chǔ)油物理性質(zhì)
按照標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0724-2002、GB/T 3535-2006測(cè)定基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)黏度與傾點(diǎn)，并依據(jù)GB/T 1995-1998計(jì)算出相應(yīng)的黏度指數(shù)，如表1所示。
表111類礦物基礎(chǔ)油物理特性
1.1.2基礎(chǔ)油烴類組成
按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SH/T 0659-1998，使用6890 GC/5973 N MS高分辨質(zhì)譜儀(美國(guó)Agilent公司產(chǎn)品)，分析幾種礦物油的烴類組成，并依據(jù)環(huán)數(shù)的不同對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，結(jié)果如表2所示。研究發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)烷環(huán)上較長(zhǎng)的烷基側(cè)鏈取代，單環(huán)烷烴在性質(zhì)上與鏈烷烴有很大的相似性，而雙環(huán)烷烴是處于從鏈烷烴到環(huán)烷烴的一種過渡狀態(tài)，但帶側(cè)鏈的單環(huán)芳烴卻并未表現(xiàn)出與鏈烷烴有任何相似之處，故將環(huán)烷烴區(qū)分為一環(huán)、二環(huán)及多環(huán)，而將芳烴分為單環(huán)與多環(huán)。
12鋰基潤(rùn)滑脂制備
將部分基礎(chǔ)油置于反應(yīng)釜中，加入12-羥基硬脂酸，加熱攪拌至90℃左右，再加入氫氧化鋰水溶液，反應(yīng)30 min后，繼續(xù)升溫趕水。待溫度升至200℃時(shí)，高溫?zé)捴?0 min，停止加熱，并加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的冷油攪拌冷卻至80℃，關(guān)閉攪拌，自然冷卻至常溫，經(jīng)三輥研磨機(jī)研磨3次成脂(潤(rùn)滑脂樣品編號(hào)與基礎(chǔ)油對(duì)應(yīng)關(guān)系見表3)。
由于各基礎(chǔ)油的稠化能力不同，潤(rùn)滑脂制備時(shí)稠度和皂量往往不能兼得，為排除皂量干擾，實(shí)驗(yàn)采用單因素控制變量法，對(duì)皂量和基礎(chǔ)油對(duì)流變性的影響分別研究，將皂量(油脂中脂肪酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即w(Soap)/%，以下同)定為7%。
13鋰基潤(rùn)滑脂的常規(guī)性能表征
依照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3498-83、GB/T 269-91、SH/T 0324-92測(cè)定潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)、錐入度及鋼網(wǎng)分油，結(jié)果如表3所示。
表211類礦物基礎(chǔ)油烴類組成
表3不同基礎(chǔ)油制備鋰基潤(rùn)滑脂的性能
14流變儀選擇及參數(shù)設(shè)定
選用奧地利安東帕(Anton Paar)公司模塊化智能型Physical MCR 302高級(jí)流變儀，選用PP25-SN3020型轉(zhuǎn)子測(cè)試系統(tǒng)，與底板的距離d取默認(rèn)值1 mm，角速度ω設(shè)定0.1 r/s，振動(dòng)頻率f為1 Hz，應(yīng)變幅度(Strain，即γ)取0.01%～100%，溫度測(cè)試精度±0.1℃。
2結(jié)果與討論21鋰基潤(rùn)滑脂恒溫變速剪切下的黏彈特性
2.1.1黏彈特性參數(shù)的選擇
圖1為400SN制備的鋰基潤(rùn)滑脂樣品2在不同溫度下的模量曲線，圖中G′為儲(chǔ)能模量(Storage modulus，代表著黏彈性中的彈性部分)，G″為損耗模量(Loss modulus，代表黏性部分)，儲(chǔ)能模量曲線開始減小的點(diǎn)為屈服點(diǎn)(Yield point)，對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力叫屈服應(yīng)力τy，儲(chǔ)能與損耗模量曲線的交點(diǎn)為流動(dòng)點(diǎn)(Flow point)，應(yīng)力叫流動(dòng)應(yīng)力τf。
圖1400SN制備的鋰基潤(rùn)滑脂在不同溫度下的模量曲線
由圖1可知，3個(gè)溫度區(qū)間，潤(rùn)滑脂的黏彈特性明顯不同，-25℃時(shí)的線性黏彈區(qū)(Linear viscoelasticity，即LVE)最小，而70℃與25℃的基本相近，只要保證此時(shí)所有的樣品均位于該區(qū)域即可，最終選取γ為0.02%，使整個(gè)研究過程始終處于可恢復(fù)的彈性變化區(qū)間。
2.1.2-25℃和25℃恒溫條件下的模量曲線
為保證結(jié)果準(zhǔn)確性，試驗(yàn)溫度降至-25℃時(shí)，測(cè)前恒溫15 min，使樣品充分適應(yīng)，確保在測(cè)試時(shí)各處溫度均勻一致，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。
圖2-25℃和25℃恒溫條件下鋰基潤(rùn)滑脂的模量曲線
由圖2可見，在-25℃時(shí)，不同基礎(chǔ)油制備的鋰基潤(rùn)滑脂，模量曲線存在明顯不同；而在室溫25℃時(shí)，各模量曲線之間的差異較小，由此亦可計(jì)算出黏彈性特征參數(shù)，以及溫度由25℃降至-25℃時(shí)各鋰基潤(rùn)滑脂的黏彈性特征參數(shù)的變化值，結(jié)果見表4。
τf/τy為流動(dòng)轉(zhuǎn)變指數(shù)，或稱塑性指數(shù)，表征的是破壞潤(rùn)滑脂骨架結(jié)構(gòu)的難易程度，其值越靠近于1，內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞所需增加的剪切應(yīng)力越小，即破壞過程趨向于時(shí)間短、速率快，與材料的脆性有一定相似性。由表4可見，在25℃條件下，各基礎(chǔ)油制備鋰基脂的τf/τy基本相近，均在12～14范圍內(nèi)，樣品10的稍低為8.71，但樣品2和9的明顯要大(>20)，說明潤(rùn)滑脂的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，柔韌性和延展性好，易于鋪展和進(jìn)入滾道面。當(dāng)溫度降低時(shí)，潤(rùn)滑脂一般變硬、變脆，轉(zhuǎn)變指數(shù)也隨之降低，在-25℃時(shí)，樣品2、3、5、6、9的τf/τy均小于10，特別是樣品2和9，減小值高達(dá)18，說明上述潤(rùn)滑脂的低溫流動(dòng)性能不太理想。但樣品1、7、10、11的τf/τy較之25℃時(shí)的不但沒有減小，反而有所增大，低溫下的延展性要比常溫好，而樣品4、8的變化不大。
損耗系數(shù)(Damping factor，也叫阻尼系數(shù))，是在線性黏彈區(qū)內(nèi)損耗模量與儲(chǔ)能模量的商，即tanδ=G″/G′，表征的是黏性和彈性之間的相對(duì)大小關(guān)系。由表4看到，在常溫25℃條件下，所考察樣品的tanδ值均很小(?1)，樣品9最大，樣品1和10最小，說明黏彈性中彈性占據(jù)主導(dǎo)地位，且變化趨勢(shì)與其基礎(chǔ)油組成、黏度的差異有一致性，組分過輕的基礎(chǔ)油對(duì)成脂后的結(jié)構(gòu)體系貢獻(xiàn)有限，損耗系數(shù)也趨向于0，黏性的影響不大。當(dāng)溫度降至-25℃時(shí)，tanδ明顯增大，也即低溫環(huán)境下油的作用開始凸顯，黏彈性中黏性的地位得到提升，彈性退居其次。由表4可見，樣品6和9的損耗系數(shù)甚至逼近于1，變化值(Δtanδ)也均大于0.5，而樣品2和8的增幅也較大，但樣品8的τf /τy變化卻并不大，說明低溫下油的影響雖然加劇，但并未脆化，這與低溫黏度有關(guān)。
表425℃與-25℃下鋰基潤(rùn)滑脂的黏彈性特征參數(shù)及變化值
tanδ=G″/G′; Δ(τf/τy)=(τf/τy)-25℃-(τf/τy) 25℃；Δtanδ =(tanδ)-25℃-(tanδ) 25℃
一般而言，基礎(chǔ)油的傾點(diǎn)越高，低溫黏度越大，而黏溫性能差的油，黏度隨溫度的降低也是急劇增加，且本身黏度很大，雖然黏度指數(shù)不低，但低溫下的黏度也比常溫大出許多。由表4可知，低溫性能優(yōu)良的幾種潤(rùn)滑脂，無(wú)一例外的均是由傾點(diǎn)低、黏度小、黏度指數(shù)較高或適中的基礎(chǔ)油制備而成的；而成脂后低溫性能較差的基礎(chǔ)油中，150BS傾點(diǎn)高且自身黏度太大， T400不僅黏度大而且黏度指數(shù)極低，400SN、500SN傾點(diǎn)高，-10#油黏度較大且黏度指數(shù)極低。
2.2變溫恒速剪切下鋰基潤(rùn)滑脂的表觀黏度
2.2.1不同溫度下鋰基潤(rùn)滑脂的表觀黏度
為保證整個(gè)研究過程始終處于可恢復(fù)的線性黏彈區(qū)內(nèi)，設(shè)定應(yīng)變幅度γ為0.02%，振動(dòng)頻率f 為1 Hz，角速度ω為0.1 r/s，溫度區(qū)間-25～70℃，升溫速率3℃/min，溫度精度±0.1℃，且初次冷卻至-25℃時(shí)，測(cè)前恒溫15 min，不同鋰基潤(rùn)滑脂的表觀黏度試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。
圖3不同溫度條件下不同鋰基潤(rùn)滑脂的表觀黏度
由圖3看到，隨溫度的不斷升高，不同鋰基潤(rùn)滑脂的表觀黏度(|η*|)急劇下降，但超過臨界轉(zhuǎn)折點(diǎn)(Turning point)后，曲線逐漸趨于平緩，變化速率減慢，即轉(zhuǎn)折點(diǎn)可在一定程度上衡量潤(rùn)滑脂對(duì)溫度變化的敏感程度，臨界點(diǎn)越高，溫度影響越明顯。表5為-25～70℃時(shí)不同鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度的變化值及其轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)。
表5-25～70℃時(shí)不同鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度的變化值
由表5看到，幾種基礎(chǔ)油制備鋰基脂的臨界轉(zhuǎn)折溫度均在0℃以下，樣品2、3、4基本低于-10℃，且三者表觀黏度的增加速率也是最快的，樣品3高達(dá)1.33×104 Pa·s/℃，也即高溫時(shí)溫度的影響并不明顯，可一旦到達(dá)臨界點(diǎn)，潤(rùn)滑脂的表觀黏度會(huì)在極短的溫度范圍內(nèi)急劇增加，此種現(xiàn)象在實(shí)際應(yīng)用過程中是極其不利的。
150BS和T400均是高黏度基礎(chǔ)油，雖然T400的黏度沒有150BS高，但黏度指數(shù)卻僅有28(見表1)，致使兩者成脂后低溫表觀黏度較大，增速也快，但略低于400SN、650SN制備的樣品2、4，這與其高含量芳烴(質(zhì)量分?jǐn)?shù)>35%)有關(guān)，而樣品9的轉(zhuǎn)折溫度稍低于樣品5，又與其基礎(chǔ)油的傾點(diǎn)較低有關(guān)(T400為-21℃，而150BS僅為-12℃)。
基礎(chǔ)油在不同溫度時(shí)表觀黏度之間存在顯著差異，轉(zhuǎn)折點(diǎn)也各不相同，但也只不過是溫度影響開始變得明顯的起始點(diǎn)而已，變化范圍才是決定低溫環(huán)境下潤(rùn)滑脂流變性能好壞的關(guān)鍵因素。由表5可知，-25℃時(shí)，除樣品9之外，4種石蠟基油制備鋰基脂的表觀黏度均遠(yuǎn)大于其余幾類，而樣品1和10則小于0.5×104 Pa·s，約為樣品3的1/20。70℃時(shí)，各個(gè)樣品的表觀黏度相差不大，均在0.10～0.25×104 Pa·s之間，說明在高溫條件下基礎(chǔ)油的貢獻(xiàn)不大，影響有限。
因此，不同鋰基潤(rùn)滑脂的表觀黏度在-25～70℃溫度范圍內(nèi)的變化，主要與其在低溫時(shí)的大小有關(guān)，也即決定潤(rùn)滑脂流變性好壞的關(guān)鍵是低溫流動(dòng)性能。
2.2.2不同溫度下鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度與基礎(chǔ)油的關(guān)系
基礎(chǔ)油對(duì)潤(rùn)滑脂的流變性影響巨大，尤其是在低溫時(shí)，為了進(jìn)一步探究?jī)烧叩年P(guān)系，試驗(yàn)特選取了400SN、150BS、NS100、500N及S100B 5種相互之間存在顯著差異的典型基礎(chǔ)油，在完全相同的試驗(yàn)條件(變溫恒速剪切)下，測(cè)試溫度-表觀黏度曲線，并與潤(rùn)滑脂進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果如圖4所示。
表觀黏度等于一定速度梯度下流體流動(dòng)時(shí)剪切應(yīng)力與速率的比值，可能大于或小于真實(shí)黏度，只是流動(dòng)性好壞相對(duì)比較的參數(shù)。由圖4可見，一般基礎(chǔ)油的表觀黏度遠(yuǎn)低于潤(rùn)滑脂，且在較高溫度時(shí)漸趨于0，這是由于液態(tài)流動(dòng)的油只有黏性，而無(wú)彈性，能量無(wú)法有效儲(chǔ)存，剪切應(yīng)力極小。400SN在0℃以上出現(xiàn)劇烈震蕩，一是由于油品過稀，不能形成有效油膜，剪切應(yīng)力不穩(wěn)定；二是對(duì)數(shù)坐標(biāo)將微小差異放大，實(shí)際變化范圍僅為0.1～1 Pa·s。
圖4基礎(chǔ)油和鋰基潤(rùn)滑脂的表觀黏度與溫度的關(guān)系曲線
但是，在低溫條件下，除了由于分子熱運(yùn)動(dòng)減弱帶來(lái)的油品自身黏度的增大以外，組成復(fù)雜的礦物油中，一些凝點(diǎn)高的烴類，特別是正構(gòu)烷烴極易析出，相變過程不僅形成了黏滯性強(qiáng)的固-液混合體系，而且析出的烴類彼此交聯(lián)締合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又會(huì)固化部分尚未析出的基礎(chǔ)油，類似柴油的低溫凝固現(xiàn)象，致使本來(lái)只有黏性而無(wú)彈性的基礎(chǔ)油也逐漸開始出現(xiàn)黏彈性特征，表觀黏度明顯增大。若溫度再低，基礎(chǔ)油被完全固化，與潤(rùn)滑脂幾無(wú)二致，類似凡士林等烴基脂一樣表現(xiàn)出完美的黏彈特性，150BS和400SN即是如此。
據(jù)此推測(cè)，4種石蠟基油和T400之所以低溫流動(dòng)性能極差，根本原因就在于此。而決定油品低溫表觀黏度的，一是傾點(diǎn)，二是黏度及黏度指數(shù)。
幾種油中，溫度-表觀黏度曲線震蕩起始溫度也不同，400SN為-1.1℃，150BS為25.6℃，500N、NS100和S100B均是13.8℃，但此時(shí)表觀黏度卻均在1 Pa·s左右，即震蕩點(diǎn)大小與油本身性質(zhì)相關(guān)。當(dāng)溫度增大導(dǎo)致的黏度下降不足以維持剪切所需黏滯性時(shí)，油膜會(huì)被徹底破壞，液體自由流動(dòng)，剪切應(yīng)力趨于0。
2.2.3不同溫度下基礎(chǔ)油組成及性質(zhì)對(duì)潤(rùn)滑脂表觀黏度的影響
2.2.3.1基礎(chǔ)油物理特性對(duì)潤(rùn)滑脂表觀黏度的影響
基礎(chǔ)油的各物理性質(zhì)中，與潤(rùn)滑脂流變性密切相關(guān)的是傾點(diǎn)、黏度及黏度指數(shù)，黏度指數(shù)影響低溫黏度，而傾點(diǎn)與油品的低溫凝固有關(guān)。
圖5為基礎(chǔ)油傾點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)黏度與鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度差值(Δ|η*|)的關(guān)系。由圖5(a)可見，在-25～70℃范圍內(nèi)，潤(rùn)滑脂表觀黏度的差值與基礎(chǔ)油傾點(diǎn)呈良好的指數(shù)相關(guān)性，盡管相關(guān)指數(shù)僅為0.6525。
圖5基礎(chǔ)油傾點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)黏度與鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度差值的關(guān)系
傾點(diǎn)是油品能夠流動(dòng)的最低溫度，在規(guī)定條件下，將油品冷卻到預(yù)定溫度，試管傾斜45°，1 min后液面不再移動(dòng)時(shí)的最高溫度即為傾點(diǎn)。由此可見，實(shí)際測(cè)量時(shí)傾點(diǎn)判定帶有人為因素，精度有限，是圖5(a)中傾點(diǎn)與Δ|η*|相關(guān)性差的重要原因。
黏度是表征油品黏滯力大小的指標(biāo)，對(duì)潤(rùn)滑脂表觀黏度影響較大。由圖5(b)可見，除傾點(diǎn)較高的400SN、500SN及650SN外，傾點(diǎn)相近的幾類基礎(chǔ)油中，黏度與Δ|η*|高度線性相關(guān)，R2高達(dá)0.9618。雖然150BS的傾點(diǎn)稍高一些，但黏度極大，而組成特點(diǎn)也是鏈烷烴低，芳烴高，可能致使低溫時(shí)，黏度本身對(duì)表觀黏度的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于部分烴類析出固化的作用，且高碳數(shù)、低含量的鏈狀烴類析出本就較為困難，也減弱了傾點(diǎn)的影響。
2.2.3.2基礎(chǔ)油組成對(duì)潤(rùn)滑脂表觀黏度的影響
基礎(chǔ)油物理特性上的差異，歸根結(jié)底是烴類組成和結(jié)構(gòu)不同造成的，兩者的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，且影響因素眾多，不能單一而論，筆者曾基于烴類分子水平對(duì)此進(jìn)行過深入研究。
圖6基礎(chǔ)油組成對(duì)鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度差值的影響
圖6為基礎(chǔ)油組成對(duì)鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度差值的影響。由圖6(a)可知，隨著鏈烷烴含量增多，Δ|η*|明顯增大，呈現(xiàn)出良好的線性相關(guān)性，與鏈烷烴對(duì)傾點(diǎn)的影響基本一致。但500N、150N及3#油的變化規(guī)律與此并不相符，在根本上仍是傾點(diǎn)的緣故，盡管三者鏈烷烴含量并不低，但傾點(diǎn)卻均低于-20℃，由此可見，鏈烷烴的影響關(guān)鍵在于傾點(diǎn)。
由圖6(b)可知，芳烴的影響要復(fù)雜一些，在降低油品傾點(diǎn)的同時(shí)，卻增大了運(yùn)動(dòng)黏度。而由圖5可知，傾點(diǎn)和黏度對(duì)Δ|η*|的作用明顯相反，最終影響取決于誰(shuí)占優(yōu)勢(shì)地位。隨著芳烴含量的增加，總體上Δ|η*|是上升的，說明基礎(chǔ)油黏度對(duì)潤(rùn)滑脂表觀黏度的貢獻(xiàn)普遍比傾點(diǎn)的大，但個(gè)別油品也有一定偏差。
由表1和表2可見，盡管NS100中芳烴總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)35.8%，但40℃時(shí)黏度僅為97.37 mm2/s，遠(yuǎn)小于芳烴含量相近的150BS和T400，傾點(diǎn)卻很低，也即芳烴對(duì)其傾點(diǎn)的降低作用遠(yuǎn)大于對(duì)黏度的提升作用。這與芳烴的類型有關(guān)，NS100中多環(huán)、短或少側(cè)鏈芳烴居多，而T400卻是以多環(huán)且較多或較長(zhǎng)側(cè)鏈芳烴為主，150BS的單環(huán)芳烴占比高達(dá)86.02%，且相比而言平均碳數(shù)也大，環(huán)數(shù)小意味著取代位置有限，碳數(shù)大即烷基側(cè)鏈長(zhǎng)，流動(dòng)時(shí)油品黏滯力就大。
同理，400SN、500SN及650SN之所以產(chǎn)生偏差，主要與油品傾點(diǎn)太高有關(guān)，而黏度影響不再明顯。
2.2.4皂量對(duì)鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度的影響
選取150N為研究對(duì)象，制備7%、12%、17%3個(gè)不同皂量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鋰基潤(rùn)滑脂，并在完全相同的試驗(yàn)條件(變溫恒速剪切)下，測(cè)試了溫度-表觀黏度曲線，如圖7所示。
圖7不同皂量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))條件下150N的溫度-表觀黏度曲線
由圖7可見，不同皂量條件下150N潤(rùn)滑脂的表觀黏度存在明顯差異，皂量越高，表觀黏度越大，但其隨溫度變化的總體趨勢(shì)卻基本一致。表6為-25～70℃時(shí)不同皂量條件下150N表觀黏度變化值及其轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)。由表6可知，三者轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度完全一致，說明皂量的升高，只是單純?cè)黾恿藛挝惑w積內(nèi)稠化劑的量，從而提升了固油能力，但并未從實(shí)質(zhì)上改變潤(rùn)滑脂的流變性。
表6-25～70℃時(shí)不同皂量條件下150N表觀黏度的變化值
由表6還看到，皂量增大，除轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度未變之外，150N潤(rùn)滑脂的各項(xiàng)參數(shù)均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，而且變化不是線性的，從12%增至17%時(shí)，表觀黏度的增幅遠(yuǎn)大于7%～12%。
推測(cè)或許是基礎(chǔ)油與稠化劑對(duì)潤(rùn)滑脂流變性的影響存在某種競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，低皂量時(shí)，基礎(chǔ)油的作用大，占據(jù)主導(dǎo)地位，但其本身的表觀黏度較小，對(duì)整體的貢獻(xiàn)有限；可一旦皂量增大到開始起主導(dǎo)作用時(shí)，固油能力的大幅提升必然導(dǎo)致潤(rùn)滑脂表觀黏度的急劇增大，且在低溫時(shí)影響會(huì)愈加明顯。17%皂量時(shí)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)后高達(dá)0.17× 104 Pa·s/℃的增速即是如此。
3 結(jié)論
(1)τf/τy和tanδ可作為評(píng)價(jià)鋰基潤(rùn)滑脂骨架結(jié)構(gòu)破壞難易程度的重要參數(shù)，當(dāng)τf/τy與tanδ均趨近于1時(shí)，在被剪切時(shí)，皂纖維結(jié)構(gòu)極易在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生斷裂或者破碎現(xiàn)象，表現(xiàn)出類似材料的脆性。
(2)同皂量下，-25～70℃內(nèi)鋰基潤(rùn)滑脂表觀黏度變化值(Δ|η*|)與其低溫時(shí)表觀黏度的大小有關(guān)。而決定低溫|η*|的，一是基礎(chǔ)油傾點(diǎn)，二是黏度及黏度指數(shù)，且傾點(diǎn)是關(guān)鍵因素，只有傾點(diǎn)相近時(shí)，黏度作用才逐漸凸顯。
(3)基礎(chǔ)油烴類組成對(duì)鋰基潤(rùn)滑脂的影響，在根本上仍是傾點(diǎn)、黏度的緣故。隨鏈烷烴含量增加，基礎(chǔ)油傾點(diǎn)升高，潤(rùn)滑脂的表觀黏度隨之增大；而芳烴影響則相對(duì)復(fù)雜，芳烴含量增加時(shí)在降低油品傾點(diǎn)的同時(shí)，卻增大了黏度，兩者的綜合作用決定著潤(rùn)滑脂的表觀黏度。
(4)皂量越高，鋰基潤(rùn)滑脂的表觀黏度越大，但隨溫度變化的總體趨勢(shì)卻基本一致，也即皂量升高，只是單純?cè)黾恿藛挝惑w積內(nèi)稠化劑的量，從而提升了固油能力，但并未從實(shí)質(zhì)上改變潤(rùn)滑脂的流變性。