應用專題丨潤滑脂粘度測定

滑脂是將一種或幾種稠化劑分散到一種（或幾種）液體潤滑油中形成的一種固體或半固體狀的產(chǎn)物，潤滑脂實質上是一種稠化了的潤滑油，由稠化劑以膠團或纖維形式均勻地分散在基礎油中，形成膠體分散體系。稠化劑膠團或纖維結構通過范德華力和毛細管作用吸附住基礎油，形成脂。潤滑脂在常溫和靜止狀態(tài)時能夠保持一定的形狀而不流動, 可以粘附在金屬表面而不滑落,而當其受到高溫或超過一定限度的外力作用時，又能夠像液體一樣流動。因其具有良好的潤滑、抗水、防銹、抗磨、保護和密封等性能，被廣泛應用于航空、汽車、食品、儀表、鐵路等行業(yè)的軸承、齒輪、渦輪及其他機械部件上。

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

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

使用DVNext錐板流變儀+TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)（如圖1所示），測試一種潤滑脂（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。

圖1：DVNext錐板流變儀+TC系列水浴

分析溫度和剪切速率對潤滑脂表觀粘度的影響情況，確定潤滑脂粘度的測試方法。TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)用于控制樣品溫度，博勒飛流變儀專用軟件連接主機，進行程序編輯及數(shù)據(jù)采集，繪制粘度變化曲線，以及數(shù)據(jù)分析，測試數(shù)據(jù)及分析結果詳見圖2。

圖2：不同溫度下潤滑脂粘度變化曲線圖

使用博勒飛流變儀專用軟件編輯剪切率掃描程序，待樣品溫度穩(wěn)定后開始粘度測試，根據(jù)圖2 的結果可知，當剪切率增加時，該潤滑脂的粘度顯著下降，具有剪切變稀的特性，在20℃時粘度的下降速率高于40℃時的粘度下降速率。

在確定潤滑脂表觀粘度的測試方法時，應通過調節(jié)轉子及轉速（或剪切率），使流變儀的扭矩讀數(shù)在10% - 90% 之間（中高扭矩為佳），以獲得穩(wěn)定且準確的粘度測試結果。根據(jù)圖3中扭矩隨剪切率變化的情況，該潤滑脂在20、40 ℃條件下進行剪切率掃描測試時，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滑脂的粘度測試條件。此外，為了獲得具有重現(xiàn)性的測試結果，必須確保測試條件的一致性（流變儀機型、轉子編號、轉速或剪切率、溫度、測試時間、樣品量等）。

圖3：扭矩隨剪切率變化曲線

錐板流變儀適用于微量樣品的粘度測試，測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子型號相關），可有效節(jié)約測試成本；錐板流變儀使用錐形轉子及配套的樣品杯，可以計算精確的剪切率和剪切應力，得到絕對粘度；樣品杯中內(nèi)置RTD溫度探針，通過外接循環(huán)水浴，可實現(xiàn)測試過程中樣品溫度的控制和測量；由于樣品量很少，可快速恒溫，有效提高測試效率。TC-650 AP循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度最高可達0.01℃，為粘度測試提供準確及穩(wěn)定的溫度條件。

潤滑脂的流變特性與工作性能密切相關，研究潤滑脂流變特性對摩擦磨損行為、軸承啟動狀態(tài)、振動噪聲情況的影響，用屈服應力、觸變性、粘彈性等流變學參數(shù)分析潤滑脂摩擦磨損性能、軸承啟動性能、振動噪聲性能，對指導不同工況下潤滑脂的選擇以及潤滑脂工作性能評價分析具有重要的意義。

RSX流變儀可以進行全面的流變學測試，在質量控制和研發(fā)領域均可進行流變分析。RSX系列流變儀具有控制剪切率和剪切應力兩種模式，尤其適合于測量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動下的粘度、流變曲線等特性。另外，它還可以測量非穩(wěn)態(tài)剪切流動和蠕變狀態(tài)下的粘彈性、屈服應力以及觸變性等流變特性。