1原料选择

 

　　润滑脂通常由基础油、稠化剂以及改性添加剂组成。其中基础油的各项性质决定了润滑脂的基本性能。稠化剂则可以给润滑脂带来不同的特性，例如钠基脂抗水性差、钙基脂抗水性好，高温性能差，复合皂基脂较单一皂基脂高温性能好[1]。而添加剂则可用于加强润滑脂的某些性能，如防锈性，抗压，抗磨，耐高温型[2]。目前，本在20世纪60年代就已被慢慢淘汰的生物性润滑油因其良好的环保性能，再一次被人们所重视[3]，而且已经有人研究了利用生物性油脂生产润滑脂的现实可行性[4]。但是，因为目前生物油脂的性能或价格上依旧与矿物油存在差距[5]，所以本次研究所用基础油仍然采用目前常用的矿物油。

 

　　在对比孙庆民等人利用松香，沥青，石蜡配置成的润滑脂[6]，于殿奎，李演[7]等人使用纯机油，沥青，松香酸钠，石蜡制成的润滑脂以及刘晓春等人使用黑机油，松香酸钠，石墨，石蜡等制成的润滑脂[8]的实际使用效果，再与现在市场上所常用的一些润滑脂的使用效果作比对后，将润滑脂基本组成确定为以已处理的废机油为基础油，钠基皂为主要稠化剂，并通过添加固体润滑剂来改善润滑脂的润滑以及高温，抗压，吸附性[9]。

 

　　2原料比例的确定

 

　　2.1基础油与稠化剂

 

　　基础油与稠化剂是润滑脂最主要的组成部分，在原料确定的情况下，稠化剂与基础油之间的比列关系则会影响到最终成品的胶体状态。而本次研究的新型润滑脂要求润滑脂胶体能够在无外力作用的情况下保持其自身状态而不流散。为此，我们设计了试验，操作过程如下：按照一定比例调配样品，冷却2-3小时以确保完全冷却，然后将样品取出堆放与中空纸筒中（纸筒高60mm直径40mm），撤走纸筒，任其自行流动。观察并记录其完全流散时间，经对比即可知能使润滑脂胶体固化的比例。试验样品比例为：1.95%基础油，5%稠化剂；2.90%基础油，10%稠化剂；85%基础油，15%稠化剂；4.80基础油，20%稠化剂。试验结果如表1：

 

　　由结果可见，当稠化剂添加量达到15%以上时，胶体就可以保持其形态。考虑到在加入添加剂后可能会促进其凝结效果，故将稠化剂加量定在15%-25%的范围内。

 

　　2.2添加剂

 

　　由于本品的应用偏向于润滑性，而且对金属附着有一定的要求，所以，可以向其中加入固体润滑剂，如石墨、二流化钨等，此类润滑剂的润滑机理与流体润滑不同，能够更好的附着于金属表面，从而能有效的提高润滑脂的吸附力[10]。为确定添加剂加量，我们使用搅拌器的金属搅拌杆模拟钻杆，使其高速旋转（3000r/m）。待其旋转至基本无油脂甩出后再开动约10分钟，观察金属杆表面油脂覆盖状况，并记录残留于金属杆上的润滑脂质量。通过对比残留润滑脂重量与初始涂抹重量，就可以看出润滑脂吸附能力的变化。其数据如下：

 

　　1样品1按照0%石墨、2%石蜡配置，0%二硫化钼；2样品2按照3%石墨、2%石蜡、1%二硫化钼配置；3样品3按照5%石墨，3%石蜡、2%二硫化钼配置.杨平统一涂膜2g.

 

　　从表中可以看到，当润滑脂中添加剂所占比例增加时，金属杆上残留的润滑脂也随之增多。由此可见，加入润滑脂中的添加剂可以有效的提高润滑脂整体的吸附效果。而对于润滑性，利用以下简图所示仪器进行测试：

 

　　这台仪器的工作过程是：将重物压在转轴上方，启动电机带动转轴，由于滚动摩擦的存在，重物将朝向弹簧方向运动，并压缩弹簧。当重物移动到无法移动时，纪录其位移量。此时，测定将可以计算出摩擦系数的变化。又因为在弹簧弹力限度内，弹簧的弹力与其拉伸（压缩）量成正比，因此，在保持正压力不变的情况下其位移读数的变化可以直接反映出其摩擦系数的变化。设涂抹前标尺读数为H，设涂抹后标尺读数为h，则摩擦系数的降低率Δμ就可表示为：

 

　　从表3所示数据可以看出，随着固体润滑剂的加入，样品的润滑能力得到了提升。接着，我们还进行了样品加压情况下润滑能力的测试。具体式样过程是：

 

　　润滑脂抗压性能试验：按照一般的测试摩擦系数变化率的方式进行测试，但需在测试是在重物上方施加一个额外的垂直于地面的压力，压力100N，加压3-5次，每次持续5分钟左右。期间须观测标尺读数变化。其结果如表4：

 

　　不同组分比例下的性能测试：

 

　　为了获知不同组分比例对样品性能的影响，按以下比例进行分组测试，并对其结果进行对比分析。具体分组如下：1.基础油75%，稠化剂25%，添加剂5%；2.基础油70%，稠化剂20%，添加剂10%；3.基础油70%，稠化剂15%，添加剂15%（其中添加剂部分二硫化钼含量保持2%）。分别对三组样本进行了摩擦系数减轻，高速转动残留测试。测试结果如下：

 

　　4产品配制

 

　　在润滑脂的配制过程中，温度与时间始终是影响最终产品性能的关键性因素。温度过高会导致调配过程中组分中某些轻质物质挥发从而影响产品外观与质量，温度过低则稠化剂难以形成真正的胶体状态从而影响其在基础油中的分散。同时，对反应时间和冷却速率的把握也很重要。具体的配制过程如下：先在烧杯内加热基础油，并保持到一定温度，然后，加入稠化剂（此时的稠化剂选用的是成品有机酸钠），开始搅拌，速度开到500到1000转，搅拌一定时间，期间保持加热以使得稠化剂能顺利溶解并分散。然后加入添加剂，保持温度继续搅动。至烧杯内部目测无残留固体时，关闭加热装置，继续搅拌，至观察到开始凝固时停止搅拌，放入冷却装置中冷却，也可置于室内自然冷却。

 

　　5结论

 

　　1）新型钻杆润滑脂的实根本验室性能已基本达到现有的钻杆润滑脂的性能，并且在极压性，吸附性上有所改进；

 

　　2）本品所使用稠化剂与添加剂均无毒副作用，基础油使用的是废机油，因此，在保护环境方面也能有所贡献，符合目前润滑脂的发展趋势；

 

　　3）本品具有一定的市场空间，随着技术的进步，成本价格的进一步降低，其市场空间也将得到更大的扩展。

 

　　【参考文献】

 

　　[1]赵玉贞，宗明.润滑脂应用的基础知识[J].

 

　　[2]朱廷彬.润滑脂技术大全[M].

 

　　[3]刘伟，张天胜.利用废油脂制备高滴点锂基润滑脂的研究[J].润滑油，2005，6，20（3）.

 

　　[4]杨礼河，孙玉德，范国琛.环境友好润滑油发展概况[C]//2008中国润滑油技术经济论坛论文专辑，76-77.

 

　　[5]杨海宁，姚立丹.国内润滑脂产品及其应用技术的进步简述[J].

 

　　[6]孙庆民.金刚石钻进用润滑膏[J].地质与勘探，1983（07）.

 

　　[7]于殿奎，李演.钻杆润滑脂在钻探生产中的应用[J].探矿工程，2005（10）47.

 

　　[8]刘晓春.黑机油复合钻杆润滑脂的研制与应用[J].新疆有色金属，2010（4）：16-18.

 

　　[9]谢凤，季峰.固体添加剂在润滑脂中的应用研究[J].合成润滑材料，2008，35（4）：12-16.

 

　　[10]谢凤，朱江.固体润滑剂概述[J].合成润滑材料，2007，34（1）：31-32.