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粘著性是潤(rùn)滑油行業(yè)詞匯中最具爭(zhēng)議的術(shù)語(yǔ)。配方設(shè)計(jì)師和工程師都認(rèn)為粘著性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，但他們?cè)谌绾味x、測(cè)量和控制粘著性方面尚未達(dá)成共識(shí)。一種新型添加劑可以在高溫下穩(wěn)定增粘劑防止其降解，而一種評(píng)估潤(rùn)滑油粘著性的新儀器可以使配方設(shè)計(jì)師的研究更有依據(jù)。

雖然粘著性多數(shù)情況下都與潤(rùn)滑脂有聯(lián)系，但就某些石油而言它是一種良好的特性，可以通過(guò)使用增粘劑進(jìn)行提升。根據(jù)總部位于俄亥俄州馬其頓的Functional Products Inc.的Erik Willett和Daniel Vargo所說(shuō)，這些添加劑是非常長(zhǎng)的聚合物，當(dāng)用于石油中時(shí)會(huì)增加彈性。最廣泛使用的增粘劑是高分子量聚異丁烯聚合物和烯烴共聚物。它們用于杠用潤(rùn)滑油和鏈條油等產(chǎn)品，以防止?jié)櫥驮谛D(zhuǎn)裝置中飛濺，避免泄漏、霧氣形成和改善流動(dòng)性。

為了評(píng)估增粘劑，Willett和Vargo使用無(wú)管虹吸進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試。按重量計(jì)0.01%至1%的聚合物溶解在油中并倒入玻璃圓筒。玻璃毛細(xì)管垂直放置，一端浸入樣品中，另一端連接到燒瓶和真空管道。

施加真空以通過(guò)管道吸取樣品并收集在燒瓶中。當(dāng)圓筒中的樣品下降低至真空管道的開口端時(shí)，粘性流體形成一連串液體（學(xué)術(shù)上稱為自由射流）。流體繼續(xù)流動(dòng)直至形成的一連串液體斷裂。連串的液體越晚斷裂，混合物越粘。

Willett和Vargo在美國(guó)潤(rùn)滑脂學(xué)會(huì)2017年年會(huì)上報(bào)告了熱量和基礎(chǔ)油對(duì)增粘劑影響的調(diào)查結(jié)果。他們的研究成果為潤(rùn)滑油引進(jìn)了一款特殊的增粘劑防腐劑。

為了研究聚異丁烯中的熱穩(wěn)定性（聚異丁烯是比烯烴共聚物更有效的增粘劑），他們?cè)贏PI III類基礎(chǔ)油中溶解高分子量聚異丁烯。在用無(wú)管虹吸測(cè)量連串液體長(zhǎng)度之前，處理樣品的先決條件是在不同時(shí)間段下溫度范圍為70至200攝氏度。結(jié)果顯示，測(cè)試的特定聚異丁烯可以在80℃以下穩(wěn)定保持?jǐn)?shù)月、80到100℃下保持幾周、100到150℃下保持?jǐn)?shù)日而在150℃以上保持?jǐn)?shù)個(gè)小時(shí)。

在高溫下，聚異丁烯（和烯烴共聚物）在API III類和IV類基礎(chǔ)油中比在I類和II類油中更穩(wěn)定。Willett和Vargo假設(shè)I類和II類中的特定分子加速了聚異丁烯的熱降解。為了研究，他們測(cè)試了III類油中的聚異丁烯，III類油中摻有模擬了I類和II類油中常見的該類分子——含有芳香族基、硫和氮的分子。

令人驚訝的是，硫代硫酸鹽（硫）改善了聚異丁烯的熱穩(wěn)定性，而伯烷基胺（氮）加速了降解。烷基化苯和萘（芳烴）的作用似乎取決于聚異丁烯的分子量。

Willett和Vargo根據(jù)化學(xué)品對(duì)聚異丁烯和烯烴共聚物增粘劑的影響篩選了更多的化學(xué)品。樣品將在150℃下預(yù)處理24小時(shí)或在200℃下預(yù)處理2小時(shí)。一種化學(xué)物質(zhì)在兩種溫度下顯著減少聚異丁烯的連串液體長(zhǎng)度損失，而在較低溫度下顯著減少烯烴共聚物的連串液體長(zhǎng)度。研究人員發(fā)現(xiàn)，與其他具有固有耐高溫性的聚合物（包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚苯砜和聚醚酰亞胺）相比，配制混合聚異丁烯和這種新型增粘劑防腐劑的潤(rùn)滑油要簡(jiǎn)單得多。

詢問(wèn)任何親身實(shí)踐的配方設(shè)計(jì)師關(guān)于潤(rùn)滑脂粘著性的問(wèn)題，他們會(huì)拿起一點(diǎn)樣品，拇指食指分開，看它們的連串長(zhǎng)度如何。但是，評(píng)估潤(rùn)滑脂粘著性并不是用手指就可以判斷的。

他繼續(xù)道，“附著力粘著性則是潤(rùn)滑脂和其他表面之間的外部吸引力，它取決于不同分子之間的吸引力。附著力粘著性有助于潤(rùn)滑脂粘附在表面，防止被擦掉或甩掉。

“潤(rùn)滑脂需要附著力和粘聚力粘著性實(shí)現(xiàn)它的作用。沒有附著力的潤(rùn)滑脂會(huì)從表面滑落而不會(huì)在軸承內(nèi)部擴(kuò)散，而沒有粘聚力的潤(rùn)滑脂會(huì)由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的離心力而被拋出表面。

增粘劑傾向于增加附著力和粘聚力粘著性。對(duì)于潤(rùn)滑脂，增粘劑性能取決于增稠劑和基礎(chǔ)油。雖然粘著性是處理潤(rùn)滑脂時(shí)首先注意到的事情之一，但仍然沒有明確的方法來(lái)量化潤(rùn)滑脂的粘著性。因此，潤(rùn)滑脂配方設(shè)計(jì)師采用反復(fù)試驗(yàn)的方法。

Vargo在2014年美國(guó)潤(rùn)滑脂學(xué)會(huì)年會(huì)上提出了一項(xiàng)關(guān)于潤(rùn)滑脂粘著性的簡(jiǎn)單拉拔試驗(yàn)。潤(rùn)滑脂裝在由鋼板制成的淺槽中。將平鋼板放在潤(rùn)滑脂的頂部，并安裝廉價(jià)的彈簧秤。他計(jì)算了將平鋼板與潤(rùn)滑脂分開所需的拉拔力，而結(jié)果取決于潤(rùn)滑脂對(duì)鋼板的附著性以及潤(rùn)滑脂的粘聚力和液體連串能力。

Vargo比較了在美國(guó)潤(rùn)滑脂學(xué)會(huì)2級(jí)鋰基復(fù)合潤(rùn)滑脂中配制的烯烴共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯和烯烴共聚物酸酐增粘劑。拉拔試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)于錐入度試驗(yàn)，該試驗(yàn)測(cè)量潤(rùn)滑脂稠度，主要是粘聚力；水沖洗測(cè)試，主要測(cè)量對(duì)基材的附著力； 和噴水試驗(yàn)。他總結(jié)說(shuō)，潤(rùn)滑脂粘著性具有復(fù)合材料性能，建議結(jié)合使用拉拔、噴水和其他測(cè)試進(jìn)行定性評(píng)估和比較潤(rùn)滑脂添加劑。

Falex Tribology Belgium的Emmanuel Georgiou向Lubes'n'Greases解釋，“粘著性不要與粘性相混淆，粘性是指附著力。”“粘著性是指潤(rùn)滑脂粘合良好并且當(dāng)兩個(gè)表面分開時(shí)形成足夠長(zhǎng)的螺紋以使?jié)櫥诒砻嬷g重新分布的能力。潤(rùn)滑脂必須能夠從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面，并且在應(yīng)用中很好地發(fā)揮粘性作用。”

據(jù)說(shuō)具有良好附著性、粘聚性和形成螺紋的潤(rùn)滑脂具有高粘著性。但是，Georgiou指出，這是一個(gè)主觀定義。

他指出，“配制潤(rùn)滑脂粘著性以匹配所用產(chǎn)品的速度和幾何形狀非常重要。轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢的開式齒輪裝置可能需要很大的粘著性，但粘著性過(guò)高可能會(huì)形成長(zhǎng)螺紋而導(dǎo)致更快運(yùn)行的系統(tǒng)阻力和能量損失。在食品加工等應(yīng)用中，避免連串液體斷開而污染產(chǎn)品是至關(guān)重要的。”

Georgiou和他的Dirk Drees以及美國(guó)Falex Corp.的Michael Anderson在5月份美國(guó)摩擦學(xué)者和潤(rùn)滑工程師學(xué)會(huì)年會(huì)上提出了一種新的拉拔測(cè)試方法和關(guān)于潤(rùn)滑脂附著力和粘著性的深入見解。

他們使用高精度儀器測(cè)量需要將探頭逐漸移動(dòng)到固體基板上的潤(rùn)滑脂薄膜所需的力，通過(guò)潤(rùn)滑脂以相反方向縮回探頭，然后形成螺紋直到螺紋斷裂。該儀器的工作原理與原子力顯微鏡相同，但工程規(guī)模要大得多。

Georgiou分析了力與探針位置的關(guān)系圖，稱為距離收縮曲線。與手指粘著性測(cè)試不同，距離收縮曲線可用于客觀和定量地比較潤(rùn)滑脂。他使用專有軟件分析曲線并計(jì)算最大拉拔力，表示附著力強(qiáng)度；連串長(zhǎng)度，表示粘著性；和分離力量，或潤(rùn)滑脂形成連串液體所需的作用。

他在明尼阿波利斯會(huì)議上指出，“我認(rèn)為那些被認(rèn)為是粘性的潤(rùn)滑脂是能夠以最小的力產(chǎn)生長(zhǎng)螺紋的潤(rùn)滑脂，即在收縮過(guò)程中產(chǎn)生的低分離能量。”這意味著連串長(zhǎng)度與分離能量的比率可能很重要。為了比較兩種美國(guó)潤(rùn)滑脂學(xué)會(huì)2級(jí)鋰基潤(rùn)滑脂，Georgiou在不銹鋼上制備了200微米（0.008英寸）厚的潤(rùn)滑脂膜，并使用直徑為3.175毫米的銅球作為探針。

在較快的縮回速度下，拉拔力和分離能量要大得多，并且對(duì)連串長(zhǎng)度的影響較小。潤(rùn)滑脂A通常具有更強(qiáng)的附著力和更好的粘性，以及比潤(rùn)滑脂B更長(zhǎng)的連串長(zhǎng)度和更好的粘著性。

將溫度從20℃升高到100℃導(dǎo)致兩種潤(rùn)滑脂的附著力下降。潤(rùn)滑脂A的連串長(zhǎng)度和分離能量隨著溫度的升高而降低，潤(rùn)滑脂B的則隨溫度的升高保持相對(duì)穩(wěn)定。

Georgiou指出，最終用戶必須了解潤(rùn)滑脂性能如何取決于應(yīng)用條件。他建議使用拉拔力和連串長(zhǎng)度與速度和溫度的三維圖來(lái)比較配方。

Georgiou告訴Lubes'n'Greases關(guān)于進(jìn)一步研究的一些意外結(jié)果。“我們將三種潤(rùn)滑脂與低、中、高工業(yè)等級(jí)粘度相比較。當(dāng)距離收縮曲線的最大拉拔力與手指粘著性無(wú)關(guān)時(shí)，我們感到驚訝。 我們發(fā)現(xiàn)手指粘著性測(cè)試對(duì)操作者手指分離的速度非常敏感。這顯示了在一系列分離速度下測(cè)量ARC的價(jià)值。”

他繼續(xù)道，“我們還了解到，為了形成最長(zhǎng)的液體連串長(zhǎng)度，潤(rùn)滑脂需要更容易分離和流動(dòng)。這意味著潤(rùn)滑脂需要具有較大拉拔力以供附著，同時(shí)具有較低的分離能量，易于形成螺紋。ARC是在單次測(cè)試中測(cè)量這種屬性組合的唯一方法。”

Georgiou項(xiàng)目中最初使用的研究?jī)x器已被重新設(shè)計(jì)成一個(gè)更緊湊、自動(dòng)化的Tackiness Adhesion Analyzer，由總部位于伊利諾伊州Sugar Grove的Falex公司生產(chǎn)。根據(jù)Falex的Michael Anderson的說(shuō)法，該儀器可以改變收縮速度、負(fù)載和溫度以在各種情況下充分區(qū)分潤(rùn)滑脂粘著性和附著力的特征，很像Stribeck曲線代表摩擦學(xué)測(cè)試。

Anderson說(shuō)，“接下來(lái)潤(rùn)滑脂行業(yè)將確定最理想的收縮速度、負(fù)載和溫度條件，并制定新的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法和潤(rùn)滑脂附著力和粘著性的規(guī)格。”