應(yīng)用專題 - 潤(rùn)滑脂粘度測(cè)定

潤(rùn)滑脂是將一種或幾種稠化劑分散到一種（或幾種）液體潤(rùn)滑油中形成的一種固體或半固體狀的產(chǎn)物，潤(rùn)滑脂實(shí)質(zhì)上是一種稠化了的潤(rùn)滑油，由稠化劑以膠團(tuán)或纖維形式均勻地分散在基礎(chǔ)油中，形成膠體分散體系。稠化劑膠團(tuán)或纖維結(jié)構(gòu)通過(guò)范德華力和毛細(xì)管作用吸附住基礎(chǔ)油，形成脂。潤(rùn)滑脂在常溫和靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)能夠保持一定的形狀而不流動(dòng), 可以粘附在金屬表面而不滑落,而當(dāng)其受到高溫或超過(guò)一定限度的外力作用時(shí)，又能夠像液體一樣流動(dòng)。因其具有良好的潤(rùn)滑、抗水、防銹、抗磨、保護(hù)和密封等性能，被廣泛應(yīng)用于航空、汽車、食品、儀表、鐵路等行業(yè)的軸承、齒輪、渦輪及其他機(jī)械部件上。

潤(rùn)滑脂屬于典型的非牛頓流體，潤(rùn)滑脂的粘度和流變學(xué)特性在一定程度上決定了潤(rùn)滑脂的使用性能。潤(rùn)滑脂的流變特性直接影響潤(rùn)滑脂工作過(guò)程中表現(xiàn)出的摩擦磨損性能、軸承啟動(dòng)性能、振動(dòng)噪聲等性能，與軸承流失、漏油、泵送流動(dòng)性等使用性能密切相關(guān)。大量的研究和實(shí)踐表明，在潤(rùn)滑脂的生產(chǎn)制備過(guò)程中，基礎(chǔ)油粘度、稠化劑種類、稠化劑含量、溫度和添加劑、制備工藝、纖維結(jié)構(gòu)等因素均會(huì)對(duì)潤(rùn)滑脂的粘度和流變學(xué)特性產(chǎn)生影響。

因此，在潤(rùn)滑脂的生產(chǎn)加工工藝中，必須注意對(duì)粘度的控制和流變學(xué)特性的研究。根據(jù)不同的應(yīng)用行業(yè)及使用用途，合理調(diào)節(jié)潤(rùn)滑脂各組分的種類、含量及配比、微觀纖維結(jié)構(gòu)等參數(shù)，優(yōu)化和改進(jìn)制備工藝，生產(chǎn)出滿足不同行業(yè)及不同用途的產(chǎn)品。

使用DV3T錐板流變儀+TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)（如圖1所示），測(cè)試一種潤(rùn)滑脂（用戶提供）在20℃和40℃條件下，粘度隨剪切速率改變而變化的情況。

分析溫度和剪切速率對(duì)潤(rùn)滑脂表觀粘度的影響情況，確定潤(rùn)滑脂粘度的測(cè)試方法。TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)用于控制樣品溫度，Rheocalc T軟件連接主機(jī)，進(jìn)行程序編輯及數(shù)據(jù)采集，繪制粘度變化曲線，以及數(shù)據(jù)分析，測(cè)試數(shù)據(jù)及分析結(jié)果詳見(jiàn)圖2。

使用Rheocalc T軟件編輯剪切率掃描程序，待樣品溫度穩(wěn)定后開(kāi)始粘度測(cè)試，根據(jù)圖2 的結(jié)果可知，當(dāng)剪切率增加時(shí)，該潤(rùn)滑脂的粘度顯著下降，具有剪切變稀的特性，在20℃時(shí)粘度的下降速率高于40℃時(shí)的粘度下降速率。

在確定潤(rùn)滑脂表觀粘度的測(cè)試方法時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)速（或剪切率），使粘度計(jì)的扭矩讀數(shù)在10% - 90% 之間（中高扭矩為佳），以獲得穩(wěn)定且準(zhǔn)確的粘度測(cè)試結(jié)果。根據(jù)圖3中扭矩隨剪切率變化的情況，該潤(rùn)滑脂在20、40 ℃條件下進(jìn)行剪切率掃描測(cè)試時(shí)，在4、8、20 1/S三種剪切率下，扭矩讀數(shù)在40-60%之間，因此，這三種剪切率均可以作為該潤(rùn)滑脂的粘度測(cè)試條件。此外，為了獲得具有重現(xiàn)性的測(cè)試結(jié)果，必須確保測(cè)試條件的一致性（粘度計(jì)機(jī)型、轉(zhuǎn)子編號(hào)、轉(zhuǎn)速或剪切率、溫度、測(cè)試時(shí)間、樣品量等）。

錐板粘度計(jì)適用于微量樣品的粘度測(cè)試，測(cè)試所需樣品體積僅為0.5-2.0 mL（具體的樣品量與所使用的轉(zhuǎn)子型號(hào)相關(guān)），可有效節(jié)約測(cè)試成本；錐板粘度計(jì)使用錐形轉(zhuǎn)子及配套的樣品杯，可以計(jì)算的剪切率和剪切應(yīng)力，得到粘度；樣品杯中內(nèi)置RTD溫度探針，通過(guò)外接循環(huán)水浴，可實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程中樣品溫度的控制和測(cè)量；由于樣品量很少，可快速恒溫，有效提高測(cè)試效率。TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度高可達(dá)0.01℃，為粘度測(cè)試提供準(zhǔn)確及穩(wěn)定的溫度條件。

作為的粘度計(jì)/流變儀生產(chǎn)商之一，AMETEK - Brookfield一直致力于為廣大用戶提供質(zhì)量穩(wěn)定可靠，測(cè)量度高，測(cè)量重復(fù)性好的產(chǎn)品。Brookfield粘度計(jì)的測(cè)量精度可以達(dá)到全量程測(cè)量范圍的±1%，重復(fù)性可以達(dá)到±0.2%，是實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展質(zhì)量控制及產(chǎn)品研發(fā)的理想選擇。針對(duì)不同行業(yè)的粘度測(cè)試需求，提供個(gè)性化的解決方案，適應(yīng)各種行業(yè)用戶的分析需求。

潤(rùn)滑脂的流變特性與工作性能密切相關(guān)，研究潤(rùn)滑脂流變特性對(duì)摩擦磨損行為、軸承啟動(dòng)狀態(tài)、振動(dòng)噪聲情況的影響，用屈服應(yīng)力、觸變性、粘彈性等流變學(xué)參數(shù)分析潤(rùn)滑脂摩擦磨損性能、軸承啟動(dòng)性能、振動(dòng)噪聲性能，對(duì)指導(dǎo)不同工況下潤(rùn)滑脂的選擇以及潤(rùn)滑脂工作性能評(píng)價(jià)分析具有重要的意義。

RST 流變儀可以進(jìn)行全面的流變學(xué)測(cè)試，在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進(jìn)行的流變分析。RST系列流變儀具有控制剪切率和剪切應(yīng)力兩種模式，尤其適合于測(cè)量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動(dòng)下的粘度、流變曲線等特性。另外，它還可以測(cè)量非穩(wěn)態(tài)剪切流動(dòng)和蠕變狀態(tài)下的粘彈性、屈服應(yīng)力以及觸變性等流變特性。