潤滑脂的定義

根據美國潤滑脂協會（NLGI）的國際公認定義，潤滑脂是一種由稠化劑在液體潤滑劑中分散而成的固體或半流體產品。它本質上是在潤滑油中加入稠化劑制成的，特別適用于軸承潤滑。在潤滑脂的組成中，基礎油占據70％～90％的比例，稠化劑占5％～30％，而添加劑則約占10％。稠化劑的特性對潤滑脂的耐溫與防水性能產生關鍵影響，而基礎油和添加劑的種類與比例則共同決定了潤滑脂的潤滑性和耐磨性。

潤滑脂的微觀結構

在顯微鏡下，潤滑脂展現出一種網狀的纖維結構，其中潤滑油被妥善地保存在纖維的空隙之中。這些纖維的長度、形態以及扭曲程度，都受到制造工藝的深刻影響，并直接決定了潤滑脂的各項關鍵性能。

潤滑脂的構成

潤滑脂是由多種成分精心配制而成的。這些成分包括基礎油、增稠劑以及添加劑等，它們各自發揮著獨特的作用，共同賦予潤滑脂出色的潤滑性能和穩定性。通過深入了解這些成分的相互作用，我們可以更好地理解潤滑脂的宏觀表現和微觀結構。

潤滑脂的組成—基礎油

潤滑脂的多種性能，如潤滑性能、低溫流動性、高溫蒸發性能以及粘溫性能等，都受到基礎油類型和組成的影響。基礎油的選擇是潤滑脂配制過程中的關鍵一步，它主要依據潤滑脂的預期用途和使用條件來確定。

常用的基礎油包括礦物油和合成油。礦物油，如環烷基潤滑油、石蠟基潤滑油以及中間基潤滑油，各有其獨特的物理化學性質。例如，環烷基潤滑油密度大、傾點低，而石蠟基潤滑油則密度小、硫含量低。這些礦物油作為基礎油，具有來源廣泛、價格低廉的優點，同時也能滿足許多普通潤滑需求。

然而，對于一些極端的特種條件，如高溫、低溫、高轉速、長壽命、耐化學介質或耐輻射等，礦物油可能就顯得力不從心。為了滿足這些苛刻條件下的潤滑需求，就需要采用各種合成油，如聚烯烴、聚醚、聚硅氧烷和合成酯全氟油等。這些合成油具有優異的穩定性、低溫性能和抗氧化性，部分產品甚至可生物降解，盡管其價格相對較高。

在潤滑脂的配制過程中，增稠劑起著至關重要的作用。它通過吸附基礎油并形成網狀纖維結構，從而構成潤滑脂的骨架。這種結構不僅賦予了潤滑脂良好的抗水性、耐高溫性和流動性，還確保了其在受到外力時能夠釋放基礎油進行潤滑，而在外力消失后又能重新吸附基礎油。

此外，皂化機理也是潤滑脂配制中的關鍵環節。皂分子在基礎油中通過羧基端的離子力和烴基端的范德華力相互吸引，聚結成皂纖維。這些纖維相互交錯，形成網格骨架，使基礎油被固定在空隙中、吸附在纖維表面并膨化到纖維內部，從而成功制得潤滑脂。

在添加劑方面，潤滑脂通常包含結構改善劑等成分，旨在進一步優化其宏觀和微觀性能。通過深入了解這些成分的作用機制和相互關系，我們可以更好地調控潤滑脂的性能表現，以滿足各種復雜和苛刻的使用條件。

改善皂油的結構是提高其機械安定性和膠體安定性的關鍵措施，常用的方法包括添加甘油、環烷酸、高級醇、乙二醇和水等。這些添加劑能夠優化潤滑脂的內部結構，增強其穩定性。

此外，功能改進劑也是潤滑脂中不可或缺的成分。它們能夠賦予潤滑脂原本不具備的特性，如抗氧性、抗磨性、極壓性等，同時不影響其基礎結構。這些添加劑對于提升潤滑脂的性能表現至關重要。

固體填料，如石墨、二硫化鉬、ZnO、TiO2等，具有固體潤滑特性。它們在基礎脂中起到補強作用，能夠增強油膜的承載能力，應對重負荷、振動、沖擊負荷以及高溫等復雜環境。

潤滑脂的獨特結構賦予了它不同于液體潤滑油的特性。它表現出流變特性，即非牛頓性和觸邊性。在無外力作用下，潤滑脂能保持一定形狀，不會自動流失；當受到微弱外力時，會產生彈性形變，移去外力后又能恢復原狀。此外，潤滑脂在流動過程中粘度會隨剪切應力增大而減小，易形成流體潤滑；在高剪切應力環境下，其流動性則類似于理想液體，粘度保持恒定；剪切停止后，潤滑脂的稠度會逐漸恢復。這些特性使得潤滑脂在各種應用場合下都能發揮出色的潤滑效果。

潤滑脂與潤滑油的比較

潤滑脂的優點：

簡化潤滑：潤滑脂無需復雜的密封裝置和供油系統，從而降低了設備的維護成本。

強大粘附力：其粘附性使潤滑脂在摩擦表面具有出色的保持力，賦予其卓越的抗水性、密封性和抗漏失性，特別適用于密封不良或敞開的摩擦部件。

延長壽命：潤滑脂的長使用壽命減少了供油次數，降低了頻繁添加的需求。

厚油膜保護：其油膜厚度超過潤滑油，提供更全面的保護。

節能優勢：較低的摩擦系數意味著動力消耗的節約。

優異性能：在承載能力、減震能力和降噪能力方面，潤滑脂均表現出色。

潤滑脂的局限：

半固體特性：常溫下潤滑脂呈半固體狀態，不流動，給摩擦部件上的加脂、換脂和清洗帶來挑戰。

雜質難以分離：混入的水分、灰塵和磨屑難以從潤滑脂中徹底分離。

冷卻效果稍遜：相較于潤滑油，潤滑脂的冷卻效果略差，主要因其半固體特性。

轉速適用性：普通礦油潤滑脂適用于低轉速場合，而合成潤滑脂在高轉速方面有所突破，但仍需注意適用范圍。

潤滑脂的極壓性：

在面對大荷載的應用場合，如壓鑄機、研磨機或齒輪中的重荷軸承，極端壓力添加劑可顯著增強潤滑脂的承受能力。此外，它還有助于重型卡車、汽車底盤及輪轂軸承的性能提升。