润滑脂的定义

根据美国润滑脂协会（NLGI）的国际公认定义，润滑脂是一种由稠化剂在液体润滑剂中分散而成的固体或半流体产品。它本质上是在润滑油中加入稠化剂制成的，特别适用于轴承润滑。在润滑脂的组成中，基础油占据70％～90％的比例，稠化剂占5％～30％，而添加剂则约占10％。稠化剂的特性对润滑脂的耐温与防水性能产生关键影响，而基础油和添加剂的种类与比例则共同决定了润滑脂的润滑性和耐磨性。

润滑脂的微观结构

在显微镜下，润滑脂展现出一种网状的纤维结构，其中润滑油被妥善地保存在纤维的空隙之中。这些纤维的长度、形态以及扭曲程度，都受到制造工艺的深刻影响，并直接决定了润滑脂的各项关键性能。

润滑脂的构成

润滑脂是由多种成分精心配制而成的。这些成分包括基础油、增稠剂以及添加剂等，它们各自发挥着独特的作用，共同赋予润滑脂出色的润滑性能和稳定性。通过深入了解这些成分的相互作用，我们可以更好地理解润滑脂的宏观表现和微观结构。

润滑脂的组成—基础油

润滑脂的多种性能，如润滑性能、低温流动性、高温蒸发性能以及粘温性能等，都受到基础油类型和组成的影响。基础油的选择是润滑脂配制过程中的关键一步，它主要依据润滑脂的预期用途和使用条件来确定。

常用的基础油包括矿物油和合成油。矿物油，如环烷基润滑油、石蜡基润滑油以及中间基润滑油，各有其独特的物理化学性质。例如，环烷基润滑油密度大、倾点低，而石蜡基润滑油则密度小、硫含量低。这些矿物油作为基础油，具有来源广泛、价格低廉的优点，同时也能满足许多普通润滑需求。

然而，对于一些极端的特种条件，如高温、低温、高转速、长寿命、耐化学介质或耐辐射等，矿物油可能就显得力不从心。为了满足这些苛刻条件下的润滑需求，就需要采用各种合成油，如聚烯烃、聚醚、聚硅氧烷和合成酯全氟油等。这些合成油具有优异的稳定性、低温性能和抗氧化性，部分产品甚至可生物降解，尽管其价格相对较高。

在润滑脂的配制过程中，增稠剂起着至关重要的作用。它通过吸附基础油并形成网状纤维结构，从而构成润滑脂的骨架。这种结构不仅赋予了润滑脂良好的抗水性、耐高温性和流动性，还确保了其在受到外力时能够释放基础油进行润滑，而在外力消失后又能重新吸附基础油。

此外，皂化机理也是润滑脂配制中的关键环节。皂分子在基础油中通过羧基端的离子力和烃基端的范德华力相互吸引，聚结成皂纤维。这些纤维相互交错，形成网格骨架，使基础油被固定在空隙中、吸附在纤维表面并膨化到纤维内部，从而成功制得润滑脂。

在添加剂方面，润滑脂通常包含结构改善剂等成分，旨在进一步优化其宏观和微观性能。通过深入了解这些成分的作用机制和相互关系，我们可以更好地调控润滑脂的性能表现，以满足各种复杂和苛刻的使用条件。

改善皂油的结构是提高其机械安定性和胶体安定性的关键措施，常用的方法包括添加甘油、环烷酸、高级醇、乙二醇和水等。这些添加剂能够优化润滑脂的内部结构，增强其稳定性。

此外，功能改进剂也是润滑脂中不可或缺的成分。它们能够赋予润滑脂原本不具备的特性，如抗氧性、抗磨性、极压性等，同时不影响其基础结构。这些添加剂对于提升润滑脂的性能表现至关重要。

固体填料，如石墨、二硫化钼、ZnO、TiO2等，具有固体润滑特性。它们在基础脂中起到补强作用，能够增强油膜的承载能力，应对重负荷、振动、冲击负荷以及高温等复杂环境。

润滑脂的独特结构赋予了它不同于液体润滑油的特性。它表现出流变特性，即非牛顿性和触边性。在无外力作用下，润滑脂能保持一定形状，不会自动流失；当受到微弱外力时，会产生弹性形变，移去外力后又能恢复原状。此外，润滑脂在流动过程中粘度会随剪切应力增大而减小，易形成流体润滑；在高剪切应力环境下，其流动性则类似于理想液体，粘度保持恒定；剪切停止后，润滑脂的稠度会逐渐恢复。这些特性使得润滑脂在各种应用场合下都能发挥出色的润滑效果。

润滑脂与润滑油的比较

润滑脂的优点：

简化润滑：润滑脂无需复杂的密封装置和供油系统，从而降低了设备的维护成本。

强大粘附力：其粘附性使润滑脂在摩擦表面具有出色的保持力，赋予其卓越的抗水性、密封性和抗漏失性，特别适用于密封不良或敞开的摩擦部件。

延长寿命：润滑脂的长使用寿命减少了供油次数，降低了频繁添加的需求。

厚油膜保护：其油膜厚度超过润滑油，提供更全面的保护。

节能优势：较低的摩擦系数意味着动力消耗的节约。

优异性能：在承载能力、减震能力和降噪能力方面，润滑脂均表现出色。

润滑脂的局限：

半固体特性：常温下润滑脂呈半固体状态，不流动，给摩擦部件上的加脂、换脂和清洗带来挑战。

杂质难以分离：混入的水分、灰尘和磨屑难以从润滑脂中彻底分离。

冷却效果稍逊：相较于润滑油，润滑脂的冷却效果略差，主要因其半固体特性。

转速适用性：普通矿油润滑脂适用于低转速场合，而合成润滑脂在高转速方面有所突破，但仍需注意适用范围。

润滑脂的极压性：

在面对大荷载的应用场合，如压铸机、研磨机或齿轮中的重荷轴承，极端压力添加剂可显著增强润滑脂的承受能力。此外，它还有助于重型卡车、汽车底盘及轮毂轴承的性能提升。