一、 基础油自身特性(内因)
这是决定挥发速率的根本因素,由生产工艺和配方决定。
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平均分子量(Molecular Weight)
- 影响: 这是最关键的因素。分子量越低,挥发速率越快。
- 原理: 小分子的 PFPE 具有更低的沸点和蒸气压,更容易从液态转变为气态。
- 现象: 新合成的 PFPE 通常是一个分子量分布的混合物。在使用初期,低分子量的 “轻组分” 会优先挥发,导致剩余油液的平均分子量变大,粘度升高。
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分子量分布宽度(Molecular Weight Distribution)
- 影响: 分布越宽,通常意味着含有更多的低分子量杂质或轻组分,整体挥发损失会增加。
- 对策: 高纯度的 PFPE 通常会经过 “分馏” 工艺,去除大部分轻组分和重组分,从而降低挥发速率。
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分子结构(Chemical Structure)
- 影响: PFPE 主要有三种常见结构(Krytox 型、Fomblin Z 型、Fomblin Y 型),它们的末端基团不同。
- 末端基团: 带有三氟甲基(-CF3)封端的结构(如 Krytox)通常比带有酯基或其他官能团封端的结构更稳定,挥发速率更低。
- 主链结构: 直链结构与支链结构在分子间作用力上略有差异,也会影响其蒸气压。
二、 外部环境因素(外因)
在基础油确定的情况下,环境决定了挥发的快慢。
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温度(Temperature)
- 影响: 呈指数级增长。 温度每升高一定程度(通常遵循阿伦尼乌斯定律),分子热运动加剧,蒸气压急剧上升,挥发速率成倍增加。
- 注意: 即使是在低于基础油沸点的温度下,长时间的热暴露也会导致显著的挥发损失。
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压力与真空度(Pressure/Vacuum)
- 影响: 压力越低,挥发越快。
- 应用场景: 在半导体制造(如 PVD、CVD 腔体)或航天环境中,处于高真空状态。此时,油分子挥发后不会在周围空气中形成分压回流,而是直接被真空泵抽走,导致挥发速率远高于常压环境。
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表面积与空气流动(Surface Area & Airflow)
- 影响: 润滑脂与空气(或真空环境)的接触面积越大,挥发越快。
- 工况:
- 高速旋转: 轴承高速旋转时,离心力会将基础油甩到轴承外圈或护罩上,形成一层极薄的油膜,极大地增加了蒸发面积。
- 通风: 设备内部如果有强气流通过,会不断带走挥发出来的油蒸气,加速挥发。
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- 影响: 虽然稠化剂本身不挥发(或挥发极慢),但它像海绵一样 “锁住” 基础油。
- 机理:
- 吸附作用: 稠化剂纤维对基础油的吸附能力越强,基础油越难逸出。
- 稠度: 一般来说,稠度较高(较硬)的润滑脂(如 2 号、3 号)比稠度较低(较软)的(如 0 号、00 号)挥发速率稍慢,因为油被包裹得更紧密。但在高温下,稠化剂结构可能崩塌,反而释放出大量基础油。
稠化剂的种类与含量(Thickener)
三、 总结与建议
如果您在使用中发现 PFPE 润滑脂挥发过快(导致轴承干涩),可以从以下几个方面排查:
- 检查工况: 是否存在超温运行?是否处于高真空环境?
- 检查转速: 是否转速过高导致油被甩出?
- 更换型号: