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聚脲润滑脂在轴承润滑中的作用
2010-07-14 滚动轴承作为典型的“减摩”机械基础件，润滑技术一直是其研究的重要组成部分。润滑脂被人们称为与内圈、外圈、滚动体、保持架并驾齐驱的轴承的第五个零件。用于每套轴承的配套维修的润滑脂的量虽然很小，但它对轴承性能影响很大，在高速运转的情况下，缺脂或断脂几秒钟就有可能烧坏整套轴承；对密封轴承来说，脂的寿命就决定了轴承的寿命。
随着现代工业的发展，机械产品的品种、应用领域及工况愈来愈复杂，对轴承润滑脂的要求也日益苛刻。因此研制开发长寿命、低噪声的润滑脂以满足轴承工业的飞速发展已势在必行。聚脲润滑脂就是为了适应上述需要而开发的一类优质高温润滑脂。
聚脲润滑脂（简称聚脲脂）是由分子中含有脲基的有机化合物稠化矿油或合成油所制备的润滑脂。由于聚脲稠化剂不同于金属皂基稠化剂，不含金属离子，避免了皂基稠化剂中金属离子对润滑脂基础油的催化氧化作用，因此聚脲润滑脂具有良好的氧化安定性和热稳定性，并具有一系列优良的使用性能，如：良好的泵送性、抗氧性、机械安定性、胶体安定性和抗水淋性，特别适用于高温、高载荷、宽速度范围和与不良介质接触的润滑场合，现在广泛应用于电器工业、冶金工业、食品工业、造纸工业、汽车行业、飞机等军事工业。
1 世界润滑脂发展趋势及我国润滑脂现状及差距
近年来，我国在润滑脂的生产技术及应用技术上都取得了很大进展，然而同发达国家相比，我们在产品构成尤其是在高档产品的发展上还存在着差距。现将国内外润滑脂的应用现状及发展趋势做一简略论述。
1.1 国外润滑脂的应用现状
对于世界发达国家，如美国、欧洲、加拿大，目前应用Z多、生产量Z大的是锂系列润滑脂，其次是钙基润滑脂，而复合铝基脂也占有相当的比例。而在日本，聚脲润滑脂的应用却相当普遍，今后对润滑脂的性能要求大致有如下方面：1）、长寿命；2）、宽温性能；3）、良好的机械安定性及放漏性；4）、良好的高速及低转矩特性；5）、极压、抗磨、耐微振磨损、抗针性等；6）、尘埃、杂质较少，音响性能良好；7）、泵送性、可供性等输送性能良好；8）、良好的防护性能；与密封材料的适应性；10）、与其他脂类的混合安定性。
1.2 发展趋势
润滑脂的发展历史很长，它伴随着机械化的发展而成熟起来。目前使用较为广泛的润滑脂，如锂基脂、复合锂基脂、钙基脂、复合钙基脂、复合铝基脂等是20世纪40～50年代发展起来的，这些润滑脂的用量占到年产量的95%以上。而聚脲润滑脂、磺酸盐复合钙基润滑脂、复合钛润滑脂则是润滑脂种类中的后起之秀。现分述如下：
1954年首次开发聚脲润滑脂产品，Swaken等人在考察硅油的热稳定性和氧化安定性稠化剂时，发现聚脲稠化剂具有许多优良性能，进一步研究合成了大批聚脲稠化剂和制备了系列聚脲润滑脂产品，作为一类高温润滑脂，聚脲润滑脂具有比其它高温润滑脂更好的综合性性能。美国Z先开发了聚脲脂，雪佛隆（Chevron）公司在聚脲润滑脂的研制和生产方面均占领先地位。近年来，德国、英国、日本、前苏联、波兰和中国相继开展了聚脲润滑脂的研制和生产工作。2001年美国润滑脂协会（NLGI）发表的润滑脂生产调查统计报告显示，全世界聚脲润滑脂产量达到3.03万吨。其中美国/加拿大生产了1.33万吨，日本生产了1.03万吨，而中国聚脲润滑脂的产量仅有500吨左右。印度研究者率先开发出以钛为稠化剂的复合钛基润滑脂，从毒性和安全性的角度研究表明，复合钛基脂对生产者和使用者都是安全的，而且用植物油代替矿物油制备的润滑脂具有良好的生物降解性；从使用性能上看，复合钛基脂与目前广泛应用的极压复合锂（铝）基脂相比，极压性能相当，而且该脂与传统的高性能润滑脂具有很好的相容性，已被认为是多功能高效率的一类润滑脂，而且也是Z有希望成为目前广泛应用的高性能润滑脂的替代品。
1.2.1复合钛基脂的应用情况
水泥回转炉、粉碎机、球磨机等设备上的开式齿轮均处于高温、重载荷及恶劣的工作环境中，因此要求润滑剂具有较高的极压性能、耐高温性能，另外根据润滑方式的不同还有一定的喷射性。此外，在国外，复合钛基脂还被广泛应用于钢厂、发电厂、包装工业、化工厂、汽车上。
总之，（1）复合钛基脂在不同的方面应用情况表明其为一种多效高性能的润滑脂；（2）添加功能剂后可提高复合钛基脂的性能，从而可扩大其应用的范围；（3）复合钛基脂与其他脂混合后，可提高某些特性而不影响脂的内在特性，这表明其良好的相容性；（4）我国优良好的钛矿资源，可大力发展钛基润滑脂。
高碱性磺酸钙一直作为润滑油的添加剂使用的。20世纪80年代有人成功地将其转化为润滑脂的稠化剂。复合磺酸钙基脂的稠化体系主要由两部分组成，一部分是非牛顿体的磺酸钙，另一部分是复合钙皂，它们在体系中既有物理混合，又有化学缔合，是一个较复杂的化合物体系。非牛顿体系磺酸钙是由牛顿体高碱性磺酸钙转化而来。牛顿体高碱性磺酸钙主要由磺酸钙正盐和碳酸钙碱式盐组成。用这种稠化剂制成得润滑脂，具有良好的高低温性能、剪切安定性、极压抗磨性能以及抗水性能等。有人预测其将在钢铁、造纸、机械加工、矿山和汽车行业上获得应用。
综上所述，当今世界润滑脂品种发展的趋势是多效锂基脂占主导地位并得到继续发展，低档的钙、钠基脂逐年下降，高滴点、多效能的润滑脂发展很快，复合锂基脂和聚脲润滑脂是发展高滴点润滑脂品种的主要方向。
1.3我国润滑脂现状及差距
我国是润滑脂生产大国，润滑脂工业从20世纪80年代以来有了长足的发展。近年来产量基本稳定在65000～70000吨的范围，其中80%的润滑脂用于轴承润滑，品种结构向着世界先进水平方向发展。2000年锂基类润滑脂所占比例为65.50%，达到先进水平。但在生产规模、高滴点品种发展方向与国外尚有较大差距。适当扩大生产规模，保持锂基脂占主导地位的发展态势，努力开发高滴点、多效能润滑脂种类，重视环保产品，乃为新世纪我国润滑脂品种发展的努力方向。
2 轴承用润滑脂简介
2.1轴承润滑的作用
润滑对滚动轴承的疲劳寿命和磨擦、磨损、温升、振动等有重要影响。没有正常的润滑，轴承就不能工作。分析轴承损坏的原因时，40％左右的轴承损坏都与润滑不良有关。因此，轴承的良好润滑是减小轴承磨擦和磨损的有效措施。除此之外，轴承的润滑还对散热、防锈、密封、缓和冲击等起作用，轴承润滑的作用可以简要地说明如下：
(1) 在相互接触的两滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜，把两表面隔开，减少接触面的磨擦和。
(2) 采用油润滑时，特别是采用循环油润滑、油雾润滑和喷油润滑时，润滑油能带走轴承内部的大部分磨擦热起到有效的散热作用。
(3) 采用脂润滑时，可以防止外部的灰尘等污物进入轴承，起到密封作用。润滑脂是由基础油、增稠剂及添加剂组成的润滑剂。在选择润滑脂时，应选择非常适合于轴承使用条件的润滑脂。即使是同种润滑脂，由于商标不同，在性能上也将会有很大的差别。轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。轴承充填润滑脂的数量，以充满轴承内部空间的1/2～1/3为宜。高速时应减少至1/3。过多的润滑脂将使温升增高。
2.2 润滑脂的选择
一般来说，轴承温度每升高10～15℃，润滑脂的寿命将减少一半，按照工作温度选择润滑脂时，主要指标应是滴点、氧化安定性和低温性能，滴点一般可用来评价高温性能，轴承实际工作温度应低于滴点10～20℃。合成润滑脂的使用温度应低于滴点20～30℃。对于160～200℃左右的温度要求，一般应选用以复合皂、聚脲、膨润土为稠化剂，酯类油、合成烃、硅油作基础油的润滑脂。温度要求在250℃，应选用以脲类有机物、氟化物为稠化剂，以苯基硅油、全氟聚醚为基础油的润滑脂。根据轴承载荷选择润滑脂时，对重载荷应选锥入度小的润滑脂。在高压下工作时除锥入度小外，还要有较高的油膜强度和极压性能。根据环境条件选择润滑脂时，钙基润滑脂不易溶于水，适于潮湿和水分较多的工作环境。钠基润滑脂易溶于水，适于干燥和水分较少的环境。
随着现代工业的发展，机械产品的品种、应用领域及工况愈来愈复杂，对轴承润滑脂的要求也日益苛刻。因此研制开发长寿命、低噪声的润滑脂以满足轴承工业的飞速发展已势在必行。聚脲润滑脂就是为了适应上述需要而开发的一类优质高温润滑脂。
聚脲润滑脂（简称聚脲脂）是由分子中含有脲基的有机化合物稠化矿油或合成油所制备的润滑脂。由于聚脲稠化剂不同于金属皂基稠化剂，不含金属离子，避免了皂基稠化剂中金属离子对润滑脂基础油的催化氧化作用，因此聚脲润滑脂具有良好的氧化安定性和热稳定性，并具有一系列优良的使用性能，如：良好的泵送性、抗氧性、机械安定性、胶体安定性和抗水淋性，特别适用于高温、高载荷、宽速度范围和与不良介质接触的润滑场合，现在广泛应用于电器工业、冶金工业、食品工业、造纸工业、汽车行业、飞机等军事工业。
1 世界润滑脂发展趋势及我国润滑脂现状及差距
近年来，我国在润滑脂的生产技术及应用技术上都取得了很大进展，然而同发达国家相比，我们在产品构成尤其是在高档产品的发展上还存在着差距。现将国内外润滑脂的应用现状及发展趋势做一简略论述。
1.1 国外润滑脂的应用现状
对于世界发达国家，如美国、欧洲、加拿大，目前应用Z多、生产量Z大的是锂系列润滑脂，其次是钙基润滑脂，而复合铝基脂也占有相当的比例。而在日本，聚脲润滑脂的应用却相当普遍，今后对润滑脂的性能要求大致有如下方面：1）、长寿命；2）、宽温性能；3）、良好的机械安定性及放漏性；4）、良好的高速及低转矩特性；5）、极压、抗磨、耐微振磨损、抗针性等；6）、尘埃、杂质较少，音响性能良好；7）、泵送性、可供性等输送性能良好；8）、良好的防护性能；与密封材料的适应性；10）、与其他脂类的混合安定性。
1.2 发展趋势
润滑脂的发展历史很长，它伴随着机械化的发展而成熟起来。目前使用较为广泛的润滑脂，如锂基脂、复合锂基脂、钙基脂、复合钙基脂、复合铝基脂等是20世纪40～50年代发展起来的，这些润滑脂的用量占到年产量的95%以上。而聚脲润滑脂、磺酸盐复合钙基润滑脂、复合钛润滑脂则是润滑脂种类中的后起之秀。现分述如下：
1954年首次开发聚脲润滑脂产品，Swaken等人在考察硅油的热稳定性和氧化安定性稠化剂时，发现聚脲稠化剂具有许多优良性能，进一步研究合成了大批聚脲稠化剂和制备了系列聚脲润滑脂产品，作为一类高温润滑脂，聚脲润滑脂具有比其它高温润滑脂更好的综合性性能。美国Z先开发了聚脲脂，雪佛隆（Chevron）公司在聚脲润滑脂的研制和生产方面均占领先地位。近年来，德国、英国、日本、前苏联、波兰和中国相继开展了聚脲润滑脂的研制和生产工作。2001年美国润滑脂协会（NLGI）发表的润滑脂生产调查统计报告显示，全世界聚脲润滑脂产量达到3.03万吨。其中美国/加拿大生产了1.33万吨，日本生产了1.03万吨，而中国聚脲润滑脂的产量仅有500吨左右。印度研究者率先开发出以钛为稠化剂的复合钛基润滑脂，从毒性和安全性的角度研究表明，复合钛基脂对生产者和使用者都是安全的，而且用植物油代替矿物油制备的润滑脂具有良好的生物降解性；从使用性能上看，复合钛基脂与目前广泛应用的极压复合锂（铝）基脂相比，极压性能相当，而且该脂与传统的高性能润滑脂具有很好的相容性，已被认为是多功能高效率的一类润滑脂，而且也是Z有希望成为目前广泛应用的高性能润滑脂的替代品。
1.2.1复合钛基脂的应用情况
水泥回转炉、粉碎机、球磨机等设备上的开式齿轮均处于高温、重载荷及恶劣的工作环境中，因此要求润滑剂具有较高的极压性能、耐高温性能，另外根据润滑方式的不同还有一定的喷射性。此外，在国外，复合钛基脂还被广泛应用于钢厂、发电厂、包装工业、化工厂、汽车上。
总之，（1）复合钛基脂在不同的方面应用情况表明其为一种多效高性能的润滑脂；（2）添加功能剂后可提高复合钛基脂的性能，从而可扩大其应用的范围；（3）复合钛基脂与其他脂混合后，可提高某些特性而不影响脂的内在特性，这表明其良好的相容性；（4）我国优良好的钛矿资源，可大力发展钛基润滑脂。
高碱性磺酸钙一直作为润滑油的添加剂使用的。20世纪80年代有人成功地将其转化为润滑脂的稠化剂。复合磺酸钙基脂的稠化体系主要由两部分组成，一部分是非牛顿体的磺酸钙，另一部分是复合钙皂，它们在体系中既有物理混合，又有化学缔合，是一个较复杂的化合物体系。非牛顿体系磺酸钙是由牛顿体高碱性磺酸钙转化而来。牛顿体高碱性磺酸钙主要由磺酸钙正盐和碳酸钙碱式盐组成。用这种稠化剂制成得润滑脂，具有良好的高低温性能、剪切安定性、极压抗磨性能以及抗水性能等。有人预测其将在钢铁、造纸、机械加工、矿山和汽车行业上获得应用。
综上所述，当今世界润滑脂品种发展的趋势是多效锂基脂占主导地位并得到继续发展，低档的钙、钠基脂逐年下降，高滴点、多效能的润滑脂发展很快，复合锂基脂和聚脲润滑脂是发展高滴点润滑脂品种的主要方向。
1.3我国润滑脂现状及差距
我国是润滑脂生产大国，润滑脂工业从20世纪80年代以来有了长足的发展。近年来产量基本稳定在65000～70000吨的范围，其中80%的润滑脂用于轴承润滑，品种结构向着世界先进水平方向发展。2000年锂基类润滑脂所占比例为65.50%，达到先进水平。但在生产规模、高滴点品种发展方向与国外尚有较大差距。适当扩大生产规模，保持锂基脂占主导地位的发展态势，努力开发高滴点、多效能润滑脂种类，重视环保产品，乃为新世纪我国润滑脂品种发展的努力方向。
2 轴承用润滑脂简介
2.1轴承润滑的作用
润滑对滚动轴承的疲劳寿命和磨擦、磨损、温升、振动等有重要影响。没有正常的润滑，轴承就不能工作。分析轴承损坏的原因时，40％左右的轴承损坏都与润滑不良有关。因此，轴承的良好润滑是减小轴承磨擦和磨损的有效措施。除此之外，轴承的润滑还对散热、防锈、密封、缓和冲击等起作用，轴承润滑的作用可以简要地说明如下：
(1) 在相互接触的两滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜，把两表面隔开，减少接触面的磨擦和。
(2) 采用油润滑时，特别是采用循环油润滑、油雾润滑和喷油润滑时，润滑油能带走轴承内部的大部分磨擦热起到有效的散热作用。
(3) 采用脂润滑时，可以防止外部的灰尘等污物进入轴承，起到密封作用。润滑脂是由基础油、增稠剂及添加剂组成的润滑剂。在选择润滑脂时，应选择非常适合于轴承使用条件的润滑脂。即使是同种润滑脂，由于商标不同，在性能上也将会有很大的差别。轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。轴承充填润滑脂的数量，以充满轴承内部空间的1/2～1/3为宜。高速时应减少至1/3。过多的润滑脂将使温升增高。
2.2 润滑脂的选择
一般来说，轴承温度每升高10～15℃，润滑脂的寿命将减少一半，按照工作温度选择润滑脂时，主要指标应是滴点、氧化安定性和低温性能，滴点一般可用来评价高温性能，轴承实际工作温度应低于滴点10～20℃。合成润滑脂的使用温度应低于滴点20～30℃。对于160～200℃左右的温度要求，一般应选用以复合皂、聚脲、膨润土为稠化剂，酯类油、合成烃、硅油作基础油的润滑脂。温度要求在250℃，应选用以脲类有机物、氟化物为稠化剂，以苯基硅油、全氟聚醚为基础油的润滑脂。根据轴承载荷选择润滑脂时，对重载荷应选锥入度小的润滑脂。在高压下工作时除锥入度小外，还要有较高的油膜强度和极压性能。根据环境条件选择润滑脂时，钙基润滑脂不易溶于水，适于潮湿和水分较多的工作环境。钠基润滑脂易溶于水，适于干燥和水分较少的环境。
