張俊杰 陳炳耀,2 楊善杰 薛飛 廖輝云

(1．廣東三和控股有限公司，廣東 中山 528429；2．廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429)

潤滑脂的發(fā)展及技術(shù)現(xiàn)狀

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(1．廣東三和控股有限公司，廣東 中山 528429；2．廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429)

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的進步，潤滑脂領(lǐng)域也在蓬勃發(fā)展，但人們對其的認識還需要加強。本文主要對潤滑脂的發(fā)展及目前的技術(shù)現(xiàn)狀進行闡述論證，并對各種潤滑脂的性能及優(yōu)缺點進行探究，最終得出鋰基和復合鋰基潤滑脂占據(jù)目前市場主導，同時礦物基礎(chǔ)油和硫-磷型極壓抗磨劑成本及性能極佳，在潤滑脂領(lǐng)域有著重要的地位。

鈣基;鋰基;聚脲;礦物油;、極壓抗磨劑

0 引言

伴隨著工業(yè)化程度的不斷提高，潤滑脂的應用領(lǐng)域也在不斷擴展，幾乎涵蓋了工業(yè)機械、農(nóng)業(yè)機械、交通運輸行業(yè)、電子信息行業(yè)和各種軍事裝備，同時鋰基和復合鋰基潤滑脂占據(jù)目前市場主導，礦物基礎(chǔ)油也在該領(lǐng)域大放異彩，但最初人們對潤滑脂的研究和認識遠不如對潤滑油的研究，這主要由于初期潤滑脂的年產(chǎn)量和市場占有率大大低于潤滑油。

近年來潤滑脂的生產(chǎn)和應用技術(shù)也在不斷發(fā)展，并且已經(jīng)達到新的高度，但還需加強對其的研究。本文主要對潤滑脂的發(fā)展及技術(shù)現(xiàn)狀進行了分析探究，加深人們對其的認知，并對潤滑脂的研究奠定一定的基礎(chǔ)。潤滑脂按照其發(fā)展歷程和稠化劑不同，主要分為初期的鈣基潤滑脂，成熟期的鋰基潤滑脂和創(chuàng)新階段的聚脲潤滑脂。下文主要是通過這三個階段闡述論證潤滑脂的發(fā)展歷程，性能和優(yōu)缺點，最后對潤滑脂的技術(shù)現(xiàn)狀加以分析總結(jié)。

1 鈣基潤滑脂

鈣基潤滑脂是最早問世的潤滑脂產(chǎn)品，最初人們對潤滑部位要求提高，進而找到了向動植物油脂中加入石灰制成稠化劑，石灰皂化油脂，未被皂化的作為分散介質(zhì)，這種產(chǎn)品是最早最原始的鈣基潤滑脂。我國于20世紀40年代開始生產(chǎn)鈣基脂，當時產(chǎn)量在潤滑脂領(lǐng)域中遙遙領(lǐng)先。

鈣基潤滑脂成為當時潤滑脂領(lǐng)域的主流有著其不可替代的優(yōu)勢，鈣基脂的生產(chǎn)設備簡單，原料易得，產(chǎn)品成本及價格低廉。這些優(yōu)勢對市場造成極大的沖擊，市場占有率隨之提高。產(chǎn)品本身具有良好的抗水性，在潮濕或接觸水的部位可以使用，對金屬表面有較好的粘附性，并具有不錯的膠體安定性，性能指標達到上世紀的潤滑脂要求。鈣基潤滑脂最大的缺點是滴點較低，正常在90℃左右。而水是其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑，當使用溫度超過100℃時，水會蒸發(fā)損失，導致其結(jié)構(gòu)被破壞，失去潤滑作用。所以鈣基潤滑脂在摩擦部位的最大工作溫度不超過60℃。20世紀工業(yè)發(fā)展程度不高，工作負荷較輕，所以各大行業(yè)均可大量使用鈣基潤滑脂。

2 鋰基潤滑脂

隨著科技的進步，各大行業(yè)對潤滑的要求也在不斷提高，主要體現(xiàn)在對抗磨極壓性能和耐高溫性能的提高，這兩項指標決定著工作負荷和工作溫度的極限值。隨著性能提高，新型潤滑脂要求能在更加嚴苛的工作環(huán)境下使用。而繼鈣基潤滑脂之后發(fā)展起來的新型潤滑脂中最典型的代表即鋰基潤滑脂。

鋰基潤滑脂是至今發(fā)展最快、當前生產(chǎn)量最大、應用領(lǐng)域最廣泛、最受各國潤滑脂行業(yè)重視并且是21世紀最具有發(fā)展前景的潤滑脂品種之一。鋰基潤滑脂的發(fā)展歷程可以追溯到20世紀40年代，美國率先展開鋰基潤滑脂的研究及生產(chǎn)工作，隨后在40年代后期將硬脂酸鋰皂引入西歐，并隨之生產(chǎn)滿足航空工業(yè)需要的高性能鋰基潤滑脂。并出現(xiàn)了鋰基潤滑脂規(guī)格DTD577。中國于20世紀60年代初期開始生產(chǎn)鋰基潤滑脂，整體發(fā)展速度緩慢，在1990年產(chǎn)量已達到21.5%，2007年 我國潤滑脂已向國際先進水平發(fā)展，鋰基潤滑脂產(chǎn)量比例提高到81.81%。

鋰基潤滑脂在國內(nèi)初期發(fā)展較慢主要是由于其生產(chǎn)工藝復雜，產(chǎn)品成本高，同時其高性能在當時市場較小。90年代后隨著工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，人們對潤滑脂要求提高，鋰基潤滑脂的市場地位得以確定。鋰基潤滑脂本身具有良好的抗水性，機械安定性和高滴點，屬于多用途、長壽命、使用溫度寬的潤滑脂，適用于-20℃～120℃溫度范圍內(nèi)各種機械設備的滾動和滑動軸承及其他摩擦部位。同時其對多數(shù)添加劑具有良好的配伍性，通過加入少量添加劑，可以有效提高氧化安定性和極壓抗磨性能，使其適用于更加嚴苛的工作環(huán)境。

而在鋰基潤滑脂的基礎(chǔ)上，進一步開發(fā)出來的復合鋰基潤滑脂，也就是我們通常所說的高溫鋰基潤滑脂，可在200℃的工作環(huán)境下長時間工作。復合鋰基脂和通用鋰基脂性能的差異主要取決于其獨特的稠化劑—復合鋰皂。由于不同的稠化劑，其生產(chǎn)工藝也存在區(qū)別。鋰基脂的稠化劑主要通過脂肪酸和氫氧化鋰水溶液經(jīng)過皂化反應制備，在生產(chǎn)工藝中采用一步法直接皂化，后續(xù)進行升溫，急冷，后處理工藝。而復合鋰基脂的稠化劑體系是由脂肪酸鋰皂和低分子酸鋰鹽共同結(jié)晶形成。在生產(chǎn)工藝中采用兩步法通過皂化，復合以及后續(xù)的升溫，急冷，后處理工藝[1]。

3 聚脲潤滑脂

隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，人們對潤滑脂的要求日益苛刻。在高負荷、高速和高溫下連續(xù)運轉(zhuǎn)的機械設備，對潤滑脂高溫使用范圍達到175～250℃，并且要求具有較長的使用壽命，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。為此新型潤滑脂不斷問世，其中最具代表性的即聚脲潤滑脂，其本身屬于優(yōu)質(zhì)高溫潤滑脂。

聚脲潤滑脂是由分子中含有脲基的有機化合物作為稠化劑進而制備的潤滑脂。聚脲稠化劑不同于金屬皂基稠化劑，不含金屬離子，避免了皂基稠化劑中金屬離子對潤滑脂中基礎(chǔ)油的催化氧化作用[2]，因此聚脲潤滑脂具有良好的氧化安定性和熱穩(wěn)定性。同時泵送性，抗氧性，抗水性和機械安定性優(yōu)良，特別適合在高溫高負荷，寬溫度范圍和與不良介質(zhì)接觸的潤滑界面使用。

目前在市場的占有率上沒有鋰基潤滑脂大主要是由于其生產(chǎn)成本和價格較高，同時其優(yōu)良的性能在一些機械使用中會造成性能過剩，多數(shù)企業(yè)考慮到自身生產(chǎn)成本和實際工作環(huán)境后不會選用聚脲潤滑脂。

4 潤滑脂技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)代工業(yè)的大踏步前進，帶動相關(guān)領(lǐng)域的提高。當前的潤滑脂領(lǐng)域，同樣在隨著工業(yè)的進步不斷發(fā)展。而潤滑脂的性能主要取決于基礎(chǔ)油，稠化劑和添加劑。目前的技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀同時也是圍繞這三個板塊。

在潤滑脂的組成中，基礎(chǔ)油的質(zhì)量分數(shù)大約在75%以上，因此其對潤滑脂的性能影響很大。主要的發(fā)展歷程經(jīng)過最初的動植物油脂階段，當時主要用于鈣基潤滑脂的生產(chǎn)。隨后在高性能潤滑脂中礦物油和合成基礎(chǔ)油的大量使用?？梢钥闯觯A(chǔ)油的性能直觀反映出潤滑脂性能的高低。目前以礦物油作為基礎(chǔ)油的潤滑脂占到全部潤滑脂的85%以上。在一些特殊的設備和工作環(huán)境中，潤滑脂需采用部分或全部合成油做基礎(chǔ)油。合成基礎(chǔ)油相比礦物油，具有更佳的抗氧化性能，同時高低溫性能優(yōu)良，但價格昂貴和性能過剩限制其在潤滑脂中的大范圍使用。礦物油價格便宜，同時潤滑性能優(yōu)良，其中的Ⅲ類基礎(chǔ)油低溫性能接近PAO型合成基礎(chǔ)油，在潤滑脂中有極大的使用空間。

稠化劑在潤滑脂中占20%以下，一般是以膠體狀態(tài)分散在液體潤滑劑中形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或僅以分散相的形式分散在基礎(chǔ)油中，起到吸附和限制基礎(chǔ)油流動的作用。稠化劑的選擇直接影響潤滑脂的耐高溫性，氧化安定性和抗水性等性能。

目前主要有金屬皂基和有機化合物皂基稠化劑。金屬皂基相比有機化合物皂基，抗磨性能更佳，同時價格相對較低。而有機化合物作為皂基主要優(yōu)勢是其不含金屬離子，對潤滑脂中基礎(chǔ)油沒有催化氧化過程，氧化安定性更佳。目前潤滑脂中最常見的稠化劑是鋰基皂和復合鋰基皂，這是由于其性能優(yōu)良，同時生產(chǎn)成本較低。鋰基潤滑脂屬于通用脂，在一些沒有高溫工作環(huán)境的機械上使用極佳。復合鋰基脂屬于高溫脂，相比于聚脲潤滑脂，兩者性能基本一致，氧化安定性可以通過少量添加劑進行改善。

添加劑在潤滑脂中占10%以下，可以改善或賦予潤滑脂某些使用性能。主要包括極壓抗磨性能，抗氧化性能和防銹性能。潤滑脂最基本也是最主要的目的即減少摩擦，而極壓抗磨劑作為核心添加劑，可大幅度改善其潤滑性能和使用壽命。其發(fā)展歷程由最初的硫型、氯型、磷型、鉬型，到后期的有機金屬型、硼型。目前主要使用復合型極壓抗磨劑，主要含有硫型和磷型，硫型耐負荷性能優(yōu)良，磷型抗磨性能極佳。

對于新型添加劑的研發(fā)亦是當下的技術(shù)現(xiàn)狀。目前主要是針對納米粒子型極壓抗磨劑進行分析探究。研究發(fā)現(xiàn)納米材料具有易燒結(jié)、熔點低等特性，因此以其為基礎(chǔ)制取的新型極壓抗磨劑作用機理并不是傳統(tǒng)的在兩摩擦副表面形成一層低剪切強度的物理化學膜，使摩擦磨損發(fā)生在生成的保護膜之間，而是將單一的滑動摩擦改變?yōu)榛瑒优c滾動的復合摩擦，通過改變摩擦方式達到減小摩擦的目的[3]。

5 結(jié)語

(1)潤滑脂的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，各階段代表是鈣基潤滑酯，鋰基潤滑脂和聚脲潤滑脂。其中鈣基脂工藝簡單，成本低廉，在上世紀占據(jù)主導地位。鋰基和復合鋰基潤滑脂是目前使用最廣的潤滑脂，高溫性能極佳，占據(jù)市場主導地位。聚脲潤滑脂是高性能的潤滑脂，目前用于一些特殊的工作環(huán)境，市場占有量不大。

(2)潤滑脂的技術(shù)現(xiàn)狀圍繞基礎(chǔ)油，稠化劑和添加劑展開，目前85%以上的潤滑脂采用礦物油作為基礎(chǔ)油，其成本及性能滿足目前主流潤滑脂的需求。稠化劑主要采用鋰基皂和復合鋰基皂，兩者性能極佳，且成本相比聚脲皂更低。添加劑中極壓抗磨劑目前主要采用硫-磷型劑，同時有極壓和抗磨性能。

[1]何懿峰,孫洪偉,段慶華.潤滑脂合成機理探索[J].石油學報(石油加工)，2009,(S9):98-102.

[2]朱延彬.潤滑脂技術(shù)大全[M].中國石化出版社.2005.

[3]張宜哲,郭小川,何燕.納米材料在潤滑脂中的應用[J].合成潤滑材料，2017,(01):29-31.

張俊杰(1993- )，男，陜西寶雞人，主要研究方向潤滑劑。