编号：CYYJ04535
篇名： 蒙脱土导电脂和磷酸锆导电脂的导电性能和摩擦学性能研究
作者： 张程程
关键词： 导电润滑脂; 蒙脱土; 插层磷酸锆; 导电性能; 摩擦学性能;
机构：太原理工大学
摘要： 导电润滑脂广泛应用于电气仪器的连接部位,能够降低电连接部位的接触电阻,减少连接处的摩擦磨损,提高设备的运行效率。导电润滑脂的主要组成包括基础油、稠化剂和导电添加剂三部分,稠化剂是导电润滑脂的结构骨架,能够将流动的基础油增稠成半固体状态,附着在连接部位参与润滑;导电添加剂能够赋予润滑脂优良的导电性能,降低连接部位的接触电阻。目前工业上应用最广泛导电润滑脂基础脂是锂基润滑脂,但随着以电动汽车行业为主的锂电池行业的快速发展,锂资源日益紧缺,影响到锂基导电润滑脂的可持续发展。因此,寻找新型导电润滑脂,减少对锂资源的依赖具有重要的意义。 本文选择自然界资源丰富的蒙脱土润滑脂和新型的插层磷酸锆润滑脂作为基础脂,炭黑作为导电添加剂,采用炭黑的加热混合法制备了蒙脱土导电润滑脂和新型磷酸锆导电润滑脂,系统地研究了炭黑、蒙脱土稠化剂和插层磷酸锆稠化剂的添加量对导电润滑脂的导电性能、流变学性能和摩擦学性能的影响。在相同实验条件下,对比研究锂基导电润滑脂、蒙脱土导电润滑脂和磷酸锆导电润滑脂在导电性能、流变性能和摩擦学性能上的差别。主要研究内容和结论如下: (1)以十八烷基三甲基氯化铵插层蒙脱土(简称STAC-MMT)为稠化剂,聚α烯烃PAO8为基础油,炭黑作为导电添加剂,采用直接混合法和加热混合法两种炭黑加入方式制备了十八烷基三甲基氯化铵插层蒙脱土导电润滑脂(简称STAC-MMT导电润滑脂)。实验结果表明两种炭黑添加方式制备的导电润滑脂都可以保持良好的理化性质和胶体安定性。导电性能实验表明,在炭黑添加量为3.0 wt.%时,采用加热混合法制备STAC-MMT导电润滑脂的体积电阻率比直接混合法降低了3.97×10～5Ω·cm,这是因为分散更加均匀的炭黑在STAC-MMT导电润滑脂中形成了更广阔的导电通路。流变学测试结果表明,加热混合法制备的STAC-MMT导电润滑脂具有更高的储能模量和更好的触变恢复性。SRV微动摩擦磨损试验结果表明,加热混合法制备的导电润滑脂比直接混合法具有更低的体积磨损量,同时摩擦运行也更加稳定。这是因为在长时间往复微动磨损过程中,加热混合法的炭黑颗粒均匀地填充在粗糙接触表面,共同与STAC-MMT形成了有效的保护膜,保证了摩擦副长时间稳定运行。 (2)以十八烷基三甲基溴化铵插层磷酸锆(简称STAB-ZrP)为稠化剂,PAO8为基础油,炭黑为导电添加剂,采用炭黑加热混合法制备了十八烷基三甲基溴化铵插层磷酸锆导电润滑脂(简称STAB-ZrP导电润滑脂)。导电性能测试表明,稠化剂含量为10.0 wt.%的STAB-ZrP基础脂体积电阻率最低,达到1.23×10～8Ω·cm,炭黑添加量为3.0wt.%时,STAB-ZrP导电润滑脂的体积电阻率下降到7.80×10～2Ω·cm,导电炭黑的加入使STAB-ZrP润滑脂的体积电阻率下降了6个数量级,显著降低了STAB-ZrP润滑脂的体积电阻率,增强了STAB-ZrP润滑脂的导电性。流变学实验表明,随着炭黑的增加,STAB-ZrP导电润滑脂的储能模量逐渐增加,触变恢复性能变好。SRV微动摩擦磨损试验结果表明,STAB-ZrP导电润滑脂具有优良的减摩抗磨性能。对钢盘磨损表面进行EDS分析发现,钢盘表面有C、Zr和P元素赋存,这表明稠化剂STAB-ZrP与炭黑共同形成物理保护膜,使STAB-ZrP导电润滑脂表现出优异的抗磨性能。 (3)以聚α烯烃PAO8为基础油,炭黑作为导电添加剂,采用炭黑加热混合法制备了锂基导电润滑脂,并与STAC-MMT导电润滑脂和STAB-ZrP导电润滑脂进行性能比对。在炭黑添加量为3.0 wt.%时,STAB-ZrP导电润滑脂的导电性能和润滑性能都是最好的,同时STAC-MMT导电润滑脂的导电性能和润滑性能要好于锂基导电润滑脂。