液體空間潤(rùn)滑劑的現(xiàn)狀與發(fā)展
由于人們對(duì)潤(rùn)滑劑與航天技術(shù)的關(guān)系認(rèn)識(shí)不足，所以在航天事業(yè)發(fā)展的前期，潤(rùn)滑劑的影響被低估了。隨著航天科技的進(jìn)步，研究者在分析了歷來空間裝置失效的原因后發(fā)現(xiàn)，除了由于空間裝置中的部件，例如電子元件、電池、熱和光學(xué)系統(tǒng)等失效引起之外，運(yùn)轉(zhuǎn)部件、軸承的潤(rùn)滑和摩擦、磨損等摩擦學(xué)問題也是造成這些裝置失效的重要原因。于是，如何實(shí)現(xiàn)高效潤(rùn)滑及開發(fā)新型空間潤(rùn)滑劑的工作成為各國(guó)空間摩擦磨損科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。
在空間高真空條件下，礦物油易揮發(fā)，不僅會(huì)引起潤(rùn)滑不良現(xiàn)象的發(fā)生，而且揮發(fā)物很容易造成污染，所以在空間潤(rùn)滑劑發(fā)展的初期，人們主要使用的是固體潤(rùn)滑劑。但是固體潤(rùn)滑劑存在一些很難克服的缺陷，主要是油膜被破壞后很難恢復(fù)，而且固體潤(rùn)滑劑的摩擦阻力較大，能量消耗也較大。20世紀(jì)70年代以后，由于能源危機(jī)、汽車等民用工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步等多方面原因，通過化學(xué)合成方法研制的潤(rùn)滑劑即合成潤(rùn)滑劑的技術(shù)迅速發(fā)展，能夠滿足不同使用性能的合成潤(rùn)滑劑不斷涌現(xiàn)。液體潤(rùn)滑劑本身具有諸多優(yōu)點(diǎn)：（1）潤(rùn)滑油膜破裂后能迅速流入摩擦區(qū)域形成新的油膜，即具有流體特有的自我修補(bǔ)的性能；（2）不產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的固體雜質(zhì)，且可以帶走磨損物；（3）在彈流區(qū)的摩擦力矩小、磨損低；（4）機(jī)械噪聲小；（5）容易補(bǔ)充；（6）對(duì)環(huán)境因素不敏感等。因此液體潤(rùn)滑劑逐漸被應(yīng)用于宇航、衛(wèi)星等空間裝置中。但是液體空間潤(rùn)滑劑必須具備一些普通液體潤(rùn)滑劑所不具備的性能，如在極低的環(huán)境溫度下能保持較低的粘度和較小的啟動(dòng)力矩；在高溫強(qiáng)輻射條件下有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性，不產(chǎn)生腐蝕性降解產(chǎn)物，使宇航設(shè)備能長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)；在很高的單位負(fù)載下能保持良好的潤(rùn)滑和很低的摩擦磨損；特別是在極低的壓力下（高真空下）液體潤(rùn)滑劑不揮發(fā)，在軸承和運(yùn)轉(zhuǎn)部件間仍能保持良好的潤(rùn)滑膜，以適應(yīng)特殊的空間潤(rùn)滑環(huán)境，確保宇航空間裝置能長(zhǎng)期可靠地工作。
1空間潤(rùn)滑劑的發(fā)展空間潤(rùn)滑劑首先要解決的就是在空間高真空條件下如何保證潤(rùn)滑的問題。因此，討論空間潤(rùn)滑劑的發(fā)展首先要從真空潤(rùn)滑開始。關(guān)于真空中的潤(rùn)滑，人們?cè)缭?939年就對(duì)X射線管的旋轉(zhuǎn)式對(duì)陰極靶的軸承試用銀膜潤(rùn)滑。進(jìn)入20世紀(jì)50年代，由于航天事業(yè)發(fā)展的需要，空間潤(rùn)滑劑也得到了很快的發(fā)展。經(jīng)歷了由初期的以礦物油為主的液體潤(rùn)滑劑，到后來的固體潤(rùn)滑劑，再到現(xiàn)在的液體潤(rùn)滑劑逐漸被應(yīng)用到空間潤(rùn)滑領(lǐng)域的發(fā)展過程。
關(guān)于液體空間潤(rùn)滑劑的發(fā)展，大體上經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：（1）在20世紀(jì)60年代，第一代液體空間潤(rùn)滑劑主要是礦物油。由于礦物油中的輕質(zhì)組分在空間高真空下很容易揮發(fā)，產(chǎn)生潤(rùn)滑不良、污染等許多問題，因而很快就被第二代液體空間潤(rùn)滑劑所取代。油及研發(fā)工作ishingh（2）20世紀(jì)70年代vt代液體空間聞滑劑的代表是酯類油和全氟醚合成油。酯類油首先是為滿足燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑要求而發(fā)展起來的，具有優(yōu)良的高低溫性能和高的粘度指數(shù)，對(duì)添加劑和發(fā)動(dòng)機(jī)高溫下產(chǎn)生的油泥有優(yōu)異的溶解能力。此外，其摩擦因數(shù)低，可以降低能耗。但是，酯類油的揮發(fā)性還是比較高，也不是很理想的空間潤(rùn)滑劑。由于全氟醚油具有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)良的粘溫性質(zhì)、低的傾點(diǎn)和低的蒸發(fā)性、良好的極壓性，因此成為當(dāng)時(shí)主要的液體空間潤(rùn)滑劑，主要用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中液體燃料和氧化劑系統(tǒng)的齒輪泵、閥門、調(diào)節(jié)器、壓力表、金屬接頭和螺紋緊固件的潤(rùn)滑和密封，還可用于宇航飛船供氧系統(tǒng)的管線、閥門、填料以及輸送呼吸用氧氣的軸流送風(fēng)機(jī)的軸承、宇航員供氧裝置部件的潤(rùn)滑和密封。但是研究者也發(fā)現(xiàn)全氟醚油在邊界潤(rùn)滑條件下與Lewis酸接觸時(shí)會(huì)發(fā)生分解，產(chǎn)生腐蝕性的酸，導(dǎo)致軸承和運(yùn)轉(zhuǎn)部件的過分磨損和失效，而分解形成的金屬氟化物對(duì)全氟醚油分解還起催化作用，使更多的全氟醚油分解；而且，它的溶解性差，多數(shù)的添加劑很難溶于其中，因此不易用添加劑來改善它的某些性能。此外，全氟醚油很稠，這必然比其它潤(rùn)滑劑消耗更多的能量。
�。�3）為了改進(jìn)第二代液體空間潤(rùn)滑劑的使用性能，20世紀(jì)90年代開始，人們開始了第三代液體空間潤(rùn)滑劑的開發(fā)工作。第三代液體空間潤(rùn)滑劑主要是一些低揮發(fā)性合成烴油如聚a烯烴（PAO）、碳?xì)涔栌停⊿HC）和多烷基環(huán)戊烷（MAC）。
2新型液體空間潤(rùn)滑劑的種類及性能PAO油具有良好的潤(rùn)滑性、熱氧化安定性和剪切穩(wěn)定性，還有較好的粘溫性質(zhì)，能夠比較好地適應(yīng)空間苛刻的潤(rùn)滑環(huán)境，但其飽和蒸氣壓以及與極性添加劑的溶解性也有待提高。表1是作為空間潤(rùn)滑劑的PAO油的一些典型數(shù)據(jù)。
表1PAO油的典型性質(zhì)潤(rùn)滑劑-傾點(diǎn)。
蒸發(fā)損失飽和蒸氣壓/Pa PAO比較油基礎(chǔ)油添加劑磨斑直徑mm石蠟基礦物油5%環(huán)烷酸鉛1.5%烷基二苯胺0.75SiHC，1%屏蔽酚2%TCP0.74SHC31%屏蔽酚2%TCP0.74SHC41%屏蔽酚2%TCP0. 8表3碳?xì)涔栌偷牡湫托阅�，粘�?（mm潤(rùn)滑劑―――40C|2 s-1）相對(duì)分傾點(diǎn)蒸發(fā)損失（150C100C子質(zhì)量C72 2.2碳?xì)涔栌停⊿HC）SiHC是一種揮發(fā)性很低的高分子化合物，通過改變其碳鏈的長(zhǎng)度，可以生產(chǎn)出一系列具有不同粘度的化合物。它的性質(zhì)與烴相似而與硅的關(guān)系不明顯。
碳?xì)涔栌筒幌窆杷狨ツ菢尤菀姿猓葻N有更高的熱安定性。
2.2.1碳?xì)涔栌偷暮铣?988年，JL卡吉米拉等合成了分子中含3個(gè)硅原子的碳?xì)涔栌�，合成路線如下：2.2.2碳?xì)涔栌偷男阅躍iHC具有高的粘度指數(shù)、極低的揮發(fā)性、低的摩擦因數(shù)，與碳?xì)溆椭惺褂玫母鞣N添加劑有良好的相溶性，可以通過添加抗磨添加劑來改善其潤(rùn)滑性能，其潤(rùn)滑性能見表2所以，SHC有可能作為一種新型的合成潤(rùn)滑劑而應(yīng)用于太空裝置中，不過其復(fù)雜的合成工藝，昂貴的原料價(jià)格，對(duì)其應(yīng)用有較大的影響。
作為空間潤(rùn)滑劑的SHC的典型數(shù)據(jù)見表3表2碳?xì)涔栌偷臐?rùn)滑性能MAC是n種g接近單單分子的化合物。具有很低的（1）用鹵代烷與環(huán)戊二烯進(jìn)行相轉(zhuǎn)移烷基化反應(yīng)；（2）用脂肪醇與環(huán)戊二烯進(jìn)行脫水烷基化反應(yīng)。摘自潤(rùn)滑油網(wǎng)
