钢丝绳表面脂组成对其黏附性能的影响

张丽娟 ， 田建军，王越

(1.中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃 兰州 730060；2.中国石油兰州润滑油厂，甘肃 兰州 730060)

钢丝绳表面脂组成对其黏附性能的影响

张丽娟1， 田建军2，王越1

(1.中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃 兰州 730060；2.中国石油兰州润滑油厂，甘肃 兰州 730060)

该研究应用HCR-575型润滑脂黏附性测定仪测定了不同黏度基础油、不同主稠化剂含量、不同牌号微晶蜡含量以及不同分子量聚异丁烯对钢丝绳表面脂的黏附性能影响，最终得出以下结论： 随着基础油100 ℃运动黏度的增大，钢丝绳表面脂的黏附性能明显提高；随着低分子量聚丙烯和聚乙烯含量的增加，钢丝绳表面脂的黏附性能均有明显提高，相比而言，聚乙烯在这方面比聚丙烯更有优势； 微晶蜡的含量在一定范围内，可以改善钢丝绳表面脂的黏附性能，微晶蜡的牌号越大，加入量越多，对钢丝绳表面脂的黏附性能越不利；聚异丁烯对提高钢丝绳表面脂的黏附性能具有明显效果，但在加入量方面受到一定限制。

钢丝绳表面脂；组成；黏附性能

0 引言

钢丝绳因其耐磨、抗拉伸、抗扰性及良好的安全系数等，广泛应用于建筑、矿山、冶金、煤炭、海运及交通等诸多部门。钢丝绳工作时，同时受到压力、扭力、剪力、摩擦力以及疲劳应力等作用，因此在各股钢丝绳之间必须保持良好油膜，否则磨耗很快，使用寿命很短[1]。

钢丝绳表面脂涂覆于钢丝绳表面，一方面是减少钢丝绳在使用过程中的摩擦，减小钢丝绳的磨损；另一方面是保护钢丝绳在运输、储存和使用过程中不受腐蚀[2]。钢丝绳表面脂的质量直接影响着钢丝绳的使用寿命，因此，就要求其具有良好的黏附性能，能在钢丝绳表明具有优异的保持能力，决定这一性能的关键是其原材料的组成及加入量。

1 实验原理及样品制备

1.1 试验仪器及测试原理

本次试验涉及到的仪器为HCR-575型润滑脂黏附性测定仪。

HCR-575型润滑脂黏附性测定仪测试原理是：将一定量的润滑脂产品涂抹于中间带螺丝孔的圆盘凹面上，将圆盘凹面朝上安装于可以高速旋转的轴上，在一定的温度和转速下，润滑脂随圆盘高速旋转15 min后，计算圆盘上剩余润滑脂的百分率，作为润滑脂黏附性试验结果。

1.2 样品的制备

将微晶蜡投入基础油中，升温至100～110 ℃之间，静置0.5 h；待釜中的微晶蜡处于熔融状态后，投入稠化剂和黏附剂，升温至120～130 ℃之间，开启搅拌，搅拌速度控制在200～260 r/min之间，搅拌2～3 h后，出釜。

2 实验结果与讨论

2.1 基础油黏度对黏附性能的影响

在润滑脂组分中，基础油的质量分数大约为75%以上，基础油对润滑脂产品的性能影响非常大，润滑脂的许多性能取决于基础油的性质[1]。对于钢丝绳的使用部位，通常要求钢丝绳脂具有较强的附着力，能够承受机械运动，以免从钢丝绳中甩落出来，这就要求钢丝绳脂要有一定的黏性，具体表现在合适的黏度上[3]。因此，基础油的黏度直接影响着钢丝绳表面脂的黏度，而这种黏度是决定其黏附性能的关键因素之一。本研究选择不同黏度的中间基橡胶油作为基础油，用相同量的稠化剂进行稠化，测试样品的黏附性能，结果见图1。

图1 不同黏度基础油对钢丝绳表面脂黏附性能的影响

从图1可以看出，随着基础油100 ℃运动黏度的增大，钢丝绳表面脂的黏附性能明显提高，当黏度大于50 mm2/s时钢丝绳表面脂的黏附性能趋于平缓。

2.2 稠化剂含量对黏附性能的影响

稠化剂的加入主要是提高钢丝绳表面脂的滴点，赋予其良好的高温使用性能和成膜性能。成膜性能主要取决于产品在绳体表面的附着能力。以往的钢丝绳脂稠化剂主要以石油蜡为主，但随着钢丝绳运行速度的不断提高，石油蜡已经不能满足高滴点的要求，目前应用较多的为部分具有较好的油溶性的低分子量聚乙烯、聚丙烯及其衍生物[4]。本研究选择了两种低分子量聚丙烯A和聚乙烯B，以不同的含量分散到基础油中制备成钢丝绳表面脂，测试其在金属表面的黏附性能，结果见图2。

图2 不同稠化剂含量对钢丝绳表面脂黏附性能的影响

从图2可以看出，随着聚丙烯A和聚乙烯B含量的增加，所稠化的钢丝绳表面脂的黏附性能均明显提高。当聚丙烯A的含量大于5%时,钢丝绳表面脂的黏附性能增加变得平缓；但随着聚乙烯B的含量的增大，钢丝绳表面脂的黏附性能一直处于大幅增大趋势。由此说明，聚乙烯在提高钢丝绳表面脂黏附性能方面比聚丙烯更有优势。

2.3 微晶蜡含量对黏附性能的影响

微晶蜡是通过一系列复杂的溶剂分离法，从留在蒸馏釜里的渣油中分离提炼出的无色无味固状饱和性碳氢化合物类混合物。其常温下为白色固体，韧性好，不易断裂，特别是具有好的油溶性和防水性，可以很好地分散在基础油中[5]。因此，钢丝绳脂中加入一定量的微晶蜡可以与基础油形成稳定、均匀和光亮的固化体系，有效提高产品在金属表面的保持能力。微晶蜡的牌号和含量，是钢丝绳表面脂研究中的一个重要的考察对象。本研究选择了80号、85号和90号三个牌号的微晶蜡，进行了黏附性能的影响测试，结果见图3。

图3 不同牌号微晶蜡含量对钢丝绳表面脂黏附性能的影响

从图3可以看出，当85#和90#微晶蜡含量大于6%时，随着微晶蜡含量的增加，钢丝绳表面脂的黏附性能明显下降；80#微晶蜡的含量大于8%时，对钢丝绳表面脂的黏附性能产生较大的负面影响。这一结果表明，微晶蜡的牌号越大，加入量越多，对钢丝绳表面脂的黏附性能越不利。

2.4 黏附剂含量的影响

常规的钢丝绳使用部位要求钢丝绳表面脂要有较强的黏附能力，防止使用时被甩流，还要保证日晒不流失，温度低时有韧性，不脆裂脱落，以起到保护作用[5]。黏附剂就是基于不同温度下具有不同形态，并对黏度产生不同的影响，以增加油品黏度和改进黏温性能[6]。对于钢丝绳表面脂来说，良好的附着力是保证产品良好的附着力和润滑性能的前提[7]。而对于钢丝绳表面脂来说一般要求具有一定的黏度，黏附剂的使用是作为黏度指标的补强，同时也会对产品的黏附性能产生影响。为此，本研究选择了分子量为1000～2000聚异丁烯 C和分子量为大于2000的聚异丁烯D进行了含量考察，结果见图4。

图4 不同分子量聚异丁烯含量

从图4可以看出，当小分子量聚异丁烯C的含量小于7%时，钢丝绳表面脂黏附性能明显增加，当小分子量聚异丁烯D的含量大于5%时，钢丝绳表面脂的黏附性能也有较明显提高；而当这两个黏附剂的含量大于以上数值，对产品的黏附性能是不利的。

3 结论

(1) 随着基础油100 ℃运动黏度的增大，钢丝绳表面脂的黏附性能明显提高，而当其大于50 mm2/s时，影响趋势变小。

(2)随着低分子量聚丙烯和聚乙烯含量的增加，钢丝绳表面脂的黏附性能均有明显提高。相对而言，聚乙烯在这方面比聚丙烯更有优势。

(3) 微晶蜡的含量在一定范围内，可以改善钢丝绳表面脂的黏附性能，微晶蜡的牌号越大，加入量越多，对钢丝绳表面脂的黏附性能越不利。

(4) 在提高钢丝绳表面脂黏附性能方面，大分子量聚异丁烯比小分子量聚异丁烯有优势，但在加入方面二者均受到一定的限制。

[1] 朱延彬. 润滑脂技术大全[M].北京中国石化出版社，2009．

[2] 王丹，王先会，邢荣艳.高性能钢丝绳表面润滑脂的研制[J]. 合成润滑材料, 2013，40(3):4-6.

[3] 李小艳. 钢丝绳脂质量指标浅析[J]. 中州煤炭，2012(1)：32-33.

[4] 张丽娟，王越. 钢丝绳表面脂组成对其抗水性能的影响[J].润滑与密封,2015，40(3)：113-115.

[5]王爱玲．钢丝绳表面脂和麻芯脂的研制[J]．润滑油，2004，19(6)：41-44．

[6] 李万英.几种黏度指数改进剂的性能比较[J]．石油商技，2001，19(6):24-27.

[7] 张丽娟,刘涛,周圆.高黏附性钢丝绳表面脂的研制[J].润滑与密封，2014，39(4):117-120.

Influences of Wire-rope Surface Grease Composition on Its Adhesivity

ZHANG Li-juan1, TIAN Jian-jun2, WANG Yue1

(1.PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou 730060, China;2.PetroChina Lanzhou Lubricant Blending Plant, Lanzhou 730060, China)

The influences of different viscosity base oil, different main thickener content, microcrystalline wax content for different grade and polyisobutylene with different molecular weight on the adhesivity of wire-rope surface grease were studied by the HCR-575 type grease adhesion tester. It was found that the adhesivity of wire-rope surface grease can be improved obviously by increasing the base oil viscosity at 100 ℃. More low molecular weight polypropylene and polyethylene can greatly improve the adhesivity of wire-rope surface grease, and that polyethylene is better than polypropylene. The content of microcrystalline wax can improve the adhesivity of wire-rope surface grease in a certain range. The higher microcrystalline wax grade，the more wax added, the worse adhesivity of wire-rope surface grease is. Polyisobutylene has obvious effect on improving the adhesivity of wire-rope surface grease, but it is restricted by the amount.

wire-rope surface grease; composition; adhesivity

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.04.004

1002- 3119(2017)04- 0021- 03

TE626.4

A

2017-03-13。

张丽娟，工程师，2004年毕业于辽宁石油化工大学化工工艺专业，现主要从事钢丝绳脂研究工作。 E-mail:zhanglijuan_rhy @petrochina.com.cn