全氟聚醚型潤滑噴劑的制備及性能評價

喬姣飛 辛虎 宋恒凱

中國石化潤滑油有限公司北京分公司

隨著近代工業(yè)的發(fā)展，自動化、機械化產品的摩擦副越來越多，減摩、抗磨、延長使用壽命的要求越來越嚴。在一些光學器材、精密儀器等電子產品的精密零件上更是要求終身潤滑[1]。例如照相機機構的摩擦件約占整機的20%，若以流體潤滑，其摩擦后的產物將污染光學系統(tǒng)。

干膜潤滑劑是以有機或無機材料作為黏結劑，將固體潤滑劑黏結在機件的摩擦面上，以減小表面間的摩擦與磨損的薄膜潤滑材料。隨著其應用的不斷發(fā)展，它在固體潤滑材料中占有很重要的地位，品種也日益繁多，目前已廣泛應用于機械制造、儀器儀表、鍛壓、冶煉、紡織、食品、航空、航天、日用家具，以及原子能工業(yè)等各個領域[2]。在資源和能源節(jié)約日益受到重視的今天，它更引起了人們的興趣。干膜的種類繁多，性能各異，將含氟有機高分子微粉分散在含少量乳化劑的水和有機溶劑中可制成水分散液和溶劑型分散液。由含氟有機高分子水分散液制作的涂層存在制品易留微孔、不耐磨、與地材的附著性差等缺點[3]。將含氟有機高分子與黏附性和耐熱性好的其他樹脂混合使用，既可克服上述缺點，又能發(fā)揮含氟有機高分子自身的特長；這就能利用樹脂黏結相解決與底材附著不牢和涂層多孔的問題，并提高涂層的耐磨性；同時還可降低固化溫度，擴大使用范圍。

試驗部分

全氟聚醚型潤滑噴劑的制備

全氟聚醚基礎油選用中國石化潤滑油有限公司北京分公司生產的低黏度全氟聚醚（全氟聚醚-1、全氟聚醚-2），稠化劑選用外采的3種不同的聚四氟乙烯粉（PTFE-1、PTFE-2和PTFE-3，如圖1所示），含氟溶劑選用外采的2種溶劑（含氟溶劑-1和含氟溶劑-2）。

圖1 3種不同聚四氟乙烯粉的SEM圖

稱取特定數(shù)量的稠化劑和含氟基礎油，在室溫下以（100±10）r/min的轉速攪拌10 min，得到混合物A；將混合物A和含氟溶劑投入分散釜中攪拌，在室溫下以（200±10） r/min的轉速分散攪拌30 min，加入空罐進行灌裝即得產品。不同配方全氟聚醚型潤滑噴劑各組分比例見表1。

表1 不同配方全氟聚醚型潤滑噴劑各組分比例

試驗方法

摩擦學性能測試

試驗在室溫下進行，所用試驗設備為日本HEIDON公司Type 14FW表面性能測試儀，試驗速度100 mm/min，移動距離100 mm，載荷400 g，上試樣所用材料為POM（聚甲醛）塑料，下試樣材料為PS（聚苯乙烯）塑料或鋼板，測定鋼與POM塑料、PS塑料與POM塑料之間的摩擦系數(shù)。

塑料相容性測試

塑料相容性測試尚沒有相關的國家標準或企業(yè)標準，通過查閱文獻確定采用1/4橢圓儀進行測試，測試過程如下：將測試用塑料試片[POM、PS、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）]加工成長127 mm、寬12.7 mm、厚2 mm的塑料薄片，保持噴壺與試驗片之間的距離恒定，在試驗片表面噴涂一層均勻的潤滑噴劑，試驗片表面應全部為濕潤的噴劑所覆蓋，然后用螺釘固定在一個1/4橢圓架上，在常溫下放置7 d后，觀察試片表面有無裂紋產生。

結果及討論

全氟聚醚型潤滑噴劑各組分比例對摩擦學性能的影響

按8種不同的配方調制潤滑噴劑并測定其摩擦系數(shù)，結果見圖2。

從圖2可以看出：

◇由于全氟聚醚型潤滑噴劑將廣泛應用于各個領域，需要綜合考慮不同材料之間的摩擦系數(shù)，從圖2來看，樣品2的摩擦系數(shù)性能表現(xiàn)最為理想。隨著基礎油添加量的增大（樣品7、樣品8），鋼與POM塑料之間的摩擦系數(shù)變大，而PS塑料與POM塑料之間的摩擦系數(shù)變化不大；

◇從樣品1和樣品2的摩擦系數(shù)測試結果可以看出，稠化劑的選擇對摩擦副之間的摩擦系數(shù)有較大影響。

全氟聚醚型潤滑噴劑各組分比例對塑料相容性的影響

分別在POM、PS和ABS 3種測試用塑料上噴涂不同配方的潤滑噴劑，常溫下放置7 d后，塑料試片表面均完好無損。

全性能測試

采用樣品2所用配方[4%（質量分數(shù)）全氟聚醚-1，0.2%（質量分數(shù)）PTFE-2，95.8%（質量分數(shù)）含氟溶劑-1]調制潤滑噴劑并測試各項性能指標，結果見表2。

圖2 摩擦系數(shù)測試結果對比

表2 全氟聚醚潤滑噴劑全性能測試結果

結論

以全氟聚醚為基礎油，聚四氟乙烯粉為稠化劑，并添加含氟溶劑制備了具有優(yōu)良的摩擦學性能及塑料相容性的全氟聚醚型潤滑噴劑。此速干型潤滑噴劑干燥后可在工件表面形成一層均勻的潤滑薄膜，具有不沾灰塵、低扭矩、耐高低溫、不析油、消音的特性，并解決了傳統(tǒng)油性潤滑劑的擴散、污染問題，為塑料和橡膠部件提供優(yōu)異的潤滑，并且對環(huán)境友好，不破壞臭氧層。