Page 9 - 《摩擦学学报》2021年第4期

452 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

10 5 了纤维粗大现象，BG150还有部分纤维断裂. 与BG相
1 400
比，加入质量分数为2%T202的BGT202，其结构强度
1 200
也相应地降低. 这主要是因为添加剂T202增加了基础
4
1 000
10
G' and G"/(Pa) G' G" τ f (Pa) 800 shear stress/Pa 油与增稠剂分子间的吸引力，增稠剂分子在基础油中
的溶解能力增加，用于形成三维网络的纤维体积分数

670-BG
600
[22]
3
10
519-BG-150

438-BG-120 400 减小，从而降低了纤维团的强度 . 当BGT202经过热
360-BGT202
234-BGT202-120
65-BGT202-150 处理之后，BGT202-120与BGT202-150在结构转换点
200
处的剪切应力(τ )减小，尤其是在150 ℃热处理后从
10 2 0 f
0.01 0.1 1 10 100 360 Pa降至65 Pa，降幅达82%，这一现象表明150 ℃的
strain/%
热效应对添加T202的复合锂基润滑脂结构强度削弱
Fig. 6 Storage modulus (Gʹ)，loss modulus (Gʹʹ) and shear
非常显著. BGT202-150的电镜图中皂纤维出现大量解
stress (τ) of the lithium complex greases as a function of
amplitude 缠、断链以及网状结构变得疏松也能很好地佐证这一
图 6 复合锂润滑脂储存模量(Gʹ)，损失模量(Gʹʹ)和剪切应 现象. 因此，该润滑脂在后续的使用过程中受到较大
力(τ)随应变变化图
应变时会很容易剪切变稀流动，导致润滑脂流失，继
从图6中可以看到，在线性黏弹性区域内Gʹ和Gʹʹ是稳 而影响润滑效果.

定的，润滑脂的皂纤维结构还维持着最初的形态. 随 3.6.2 润滑脂触变性
着应变增大进入非线性黏弹性区域，Gʹ和Gʹʹ开始急剧 润滑脂的触变性是指流体凝胶结构在外在剪切
减小，润滑脂也逐渐从固体状态(Gʹ>Gʹʹ)向液态转变 力的作用下被逐渐破坏，撤去外力后又能逐渐恢复，
[2]
(Gʹ<Gʹʹ)，这个过程中储存模量与损失模量相交点 但恢复速度比破坏速度慢得多的一种现象 . 触变性
(Gʹ=Gʹʹ)被称之为结构转换点. 皂纤维缠结程度高的润 能好的润滑脂恢复能力好，抗剪切能力强. 润滑脂的
滑脂具有较高的剪切应力，可以用结构转换点对应的 触变性试验分为3个阶段，如图7所示. 第一阶段，随着
剪切应力值(τ )来表征润滑脂皂纤维的结构强度的 剪切速率增加，润滑脂黏度逐渐降低；第二阶段，在恒
f
大小 [17, 21] . 定剪切速率下，润滑脂黏度继续下降；第三阶段，随着
从图6可以看出在线性黏弹性区域内，复合锂基 剪切速率逐渐降低，润滑脂黏度又逐渐恢复. 可以看
润滑脂经120和150 ℃热效应处理后，其Gʹ低于未经热 出在剪切速率先增大后减小的过程中润滑脂黏度下
处理的润滑脂，这主要是因为高温处理导致润滑脂稠 降阶段和恢复阶段曲线并不重合，因此形成了触变环.
度降低，弹性形变所储存能量降低所致. 与BG相比， 通过触变环的面积的大小可以判断出在剪切力的作
[2]
BG120与BG150在结构转换点处的剪切应力均有不同 用下润滑脂结构被破坏后恢复性能的强弱 . 表4列出
程度降低，但降幅不大，表明热效应对基础脂的结构 了利用Origin计算出的各个复合锂基润滑脂样品在
强度有一定程度的削弱. 从电镜照片中也可以看出 120和150 ℃热处理前后的触变环面积.
BG120与BG150的皂纤维结构比BG的要差一些，出现 从图7和表4中可以看出，120和150 ℃热效应对复

10 4 10 4
BG
BG120
BG150 10 3 stage 1
Viscosity/(Pa·S) Viscosity/(Pa·S) stage 3
stage 1
3
10
2
2
10
10
stage 3
BGT202
stage 2 BGT202-120 stage 2
BGT202-150
10 1 10 1
10 −1 10 0 10 1 10 −1 10 0 10 1
Shear rate/s −1 Shear rate/s −1

Fig. 7 Steady shear flow curve of lithium complex greases
图 7 复合锂基润滑脂稳态剪切流动曲线