润滑油添加剂知识详细讲解
所属分类:机油/润滑油
2014-4-14 9:47:43 推荐指数:
101、固体润滑膜形成的条件
添加了固体润滑剂的润滑油、润滑脂和润滑油青(以下称添加固体润滑剂的油脂)能在低速、高温、高负荷条件下油膜遭受破环时发挥润滑作用而润滑油脂只不过作为载体向需要润滑的部位输送固体润滑剂而已。添加固体润滑剂具有改善耐热性、提高承载能力、减少磨损、降低噪声和节约能源等效果。当初.添加的目的在于提高高温和高负荷条件下的润滑性能现在常规领域中也开始使用添加固体润滑剂的油脂。
固体润滑剂在使用中如何形成润滑膜呢?要使固体润滑剂发挥润滑作用,必须使其进入摩擦副间。如果它能粘着在摩擦面上形成固体润滑膜,则能充分发挥它的润滑作用。
首先,要使固体精滑剂稳定地分散在润滑油脂中,并使之成为胶体为此,可把界面活性剂(或称分散稳定剂)敷于微粒表面,使其获得亲油性,以防微粒之间发生相聚而沉淀。如把油胺醋酸盐、油酸钠、磺化琥珀酸钠、聚乙二醇油酸酯等表面活性剂,或如羟乙基纤维索、2-
羟阿基三甲基氨氯醚、丙烯酸酯 甲基丙烯酸酯丙烯”
。酸<或申摹丙烯酸)的共聚物等高分子化合物加入油脂中.能起分散稳定作用。
其次,注意微粒的颗粒度和粒度分布状态。应把粒度大于l0um的微粒除掉,因为几十微米大的颗粒不容易进入摩擦表面之间,同时还可能堵塞油路的微小孔隙。对于小于10um的微粒,应该对粒度分布进行最佳调节。
第三,为了使固体润滑剂导入摩擦界面之间,油液的流入口应当开宽些。与橱动摩擦相比.滚动牵擦或滚动一滑动摩擦均能更容易地使固体粉末导八摩擦界面间。在滑动摩擦条件下.摩攘表面的粗糙度(Ra)稍大一些为好。
102、粉末喷涂法制备固体润滑膜
粉末喷涂法适用于高分子材料及其复合材料。喷涂层较厚(在0.1~0.3mm
范围内),因而膜层具有较好的弹性和韧性在载荷的作用下会增大真实接触面积,减少磨损
并能部分地吸收源于机械的振动和冲击,提高了机械运行的稳定性,也降低了噪声固体润滑粉末涂料可分为热塑性和热固性两类。常用的热塑性材料有聚乙傣、聚丙烯、聚丁烯、聚酰胺、氰化聚醚、热塑性聚酯、醋酸乙烯树脂和氟碳树脂系列等。热固性材料有环氧树脂、酚醛树脂、聚氨脂,聚苯硫醚、聚丙傣酸树脂和热固性聚酯等。
例如,聚酰胺(尼龙)是高强度聚合物,有优良的摩擦学性能,韧性、抗油性、抗化学试剂性和抗热变形性能均佳。通过添加其它材料对其进行改性,可获得性能更佳的复合材料。如添加环氧树脂可提高涂层的粘结性、抗腐蚀性和机械强度,添加二硫化钼、石墨或聚四氟乙烯可改善涂层的耐磨性.添加铝或铜粉可提高涂层的导热性和抗压性,添加石英粉(或副玉粉)可改善涂层的硬度、承载性能、耐热性能和电性能等。粉末喷涂尼龙润滑涂层已广泛应厢于宇航工业、船舶、军械和一般工业中。
粉末喷涂的工艺流程包括基材金属的预处理(除油、除锈、喷砂、活化和磷化、打底漆等)、粉料预处理(粉碎、过筛和除湿等)、粉末喷涂和涂层的后处理(热处理和机械加工等)。其中,高压静电喷枪法和高压静电流化床法是应用较为普遍、工艺较为成熟的喷涂工艺。高压静电喷枪法是在工件和喷枪之间施加了高压静电场,粉末经过喷嘴即带上了负电荷,在空气流和静电场力的作用下粘着于基材表面,然后送入加热炉内热处理,其特点是工件不必预热,粉束损失少,涂层均匀。高压静电流化床法是在工件和流化床之间施加高压静电场,悬浮粉束在静电场中被极化,在静电场力的作用下粘着于接地的基材表面。该法的优点是设备简单、效率高、易于获得高质量的涂层。
103、极压抗磨剂在航空涡轮润滑油中的发展趋势
随着航空发动机的更新换代,对航空涡轮润滑油的性能要求不断提高,总的趋势为更好的耐高温性能。在高温、高负荷条件下,润滑油的极压抗磨性能显得格外重要。
另外,在最近几年里,环境安全考虑也非常重要。润滑剂中的一些化学组分导致了对环境的损害,如臭氧损耗。在高温条件下,这些组分分解产生的酸类物质具有高毒性和高腐蚀性。出于环境友好的要求,用在航空发动机上的润滑剂应考虑以下几点:
(1)减少环境损害的可能性;
(2)减少对周围环境排放的污染物;
(3)在使用周期内最小的危害性。
基于以上因素的考虑,航空涡轮润滑油将朝着高温条件下润滑性能更可靠和对环境更友好的趋势发展。这样,极压抗磨剂也呈现出了相应的发展趋势。近年来美军按照Mil.L.7808K和MibL-23699航空涡轮润滑油的标准研究出了无磷无灰环保型航空涡轮润滑油。在这种润滑油中,采用1%的亚甲基二丁基二硫代氨基甲酸酯和2%的二硫代氨基甲酸酯的衍生物作为极压抗磨剂,与同类商业化的标准含磷航空涡轮润滑油的摩擦性能比较中,显示出了更好的摩擦性能。与此同时,还消除了由于涡轮发动机润滑油中含有磷型极压抗磨剂而导致有毒物质的产生,适应环境保护需要。
104、影响乙丙共聚物粘度指数改进剂剪切稳定性的因��
通常将乙丙共聚物原胶溶解于合适粘度的基础油中制成胶含量5~20%的粘稠液体,得到乙丙粘度指数改进剂。为了提高粘度指数改进剂的剪切稳定性,可采用降解工艺对高聚物进行降解。目前采用较多的降解工艺有热降解、机械降解、化学降解、氧化降解。
氧化降解工艺即:通过通入适量的空气使高聚物氧化降解,同时加入合适的抑制剂保证基础油基本不被氧化。
乙丙粘度指数改进剂的剪切稳定性取决于乙丙共聚物的相对分子质量、相对分子质量分布、乙烯丙烯含量。相对分子质量越火。分子链越长,越倾向于断裂,剪切稳定性越差。相对分子质量相同时,分布越窄,剪切稳定性越好,因为可被剪切的分子数量相对减少。丙烯含量增加,空间位阻增人,分子柔顺性变差,分子链容易被剪切。在氧化降解过程中,被氧化断裂的碳原子的活性为:叔碳>仲碳>伯碳,即叔碳原子优先氧化断链,因此,乙丙共聚物的丙烯含量越高。剪切稳定性越差。在氧化降解过程中,大分子易断链,高分子的乙丙共聚物的相对分子质量变小,分布变窄,使得粘度指数改进剂的剪切稳定性变好。
105、极压剂与抗磨剂的区别
极压抗磨剂的作用原理是在摩擦与高温下极压抗磨剂发生分解并与金属反应生成剪切应力和熔点都比纯金属低的化合物,从而防止接触表面咬合和焊接使金属表面得到有效保护。
一般来说,极压剂和抗磨剂之间的界限并不十分明显,它们都能够在金属表面止形成保护膜,防止金属烧结、擦伤和磨损。但是,抗磨剂主要适用于较轻型加工条件,而极压剂所形成的化学反应膜比抗磨剂的牢固,能够抵挡高速和重负荷对其冲击,防止金属表面的烧结和熔焊。许多化合物兼备这两种作用,能够应付不同的加工条件(从轻负荷到重负荷,低速到高速)所提出的不耐性能要求。因此通称为极压抗磨剂。
106、热轧超细颗粒钢用固体润滑剂的性能要求
在金属热轧过程中,对热轧成本和热轧表面质量越来越重视。润滑剂能够有效地降低轧辊接触表面之间的摩擦因数,改善热轧金属表面的性能。热轧润滑剂主要由基础油和添加剂组成。目前热轧润滑剂的基础油主要采用矿物油,这在一定程度上会对环境造成污染。目前,热轧用润滑油添加剂有油溶性添加剂和固体润滑剂两大类。根据油溶性添加剂所含活性元素的不同,可以分为含硫添加剂、含磷添加剂、含氯添加剂和其它添加剂。由于这些极压抗磨添加剂中含有活性元素,因此在热轧工艺过程中,这些活性元素能与金属表面反应,形成具有低剪切力和高抗磨性的吸附膜和摩擦化学反应膜,从而降低了热轧轧辊与金属表面之间的摩擦因数,有效地改善了热轧金属表面的性能。但这类添加剂的耐温性能不够优异,其应用温度一般不超过500℃
。
固体润滑是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两摩擦表面问的摩擦磨损。在固体润滑过程中,固体润滑剂和周围介质能与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜,从而降低摩擦表面之间的摩擦磨损。
因此,固体润滑剂作为热轧润滑剂,必须具备下列性能:(1)固体润滑剂应具有良好的成膜能力,在热轧过程中,能与热轧金属表面形成牢固的化学、物理吸附膜或摩擦化学反应膜;(2)固体润滑剂应具有较低的抗剪切强度,并且在宽的温度范围内,其抗剪切强度没有较大的变化;(3)固体润滑剂应具有很好的稳定性,包括物理热稳定、化学热稳定和时效稳定,不产生腐蚀及其它有害的作用;(4)固体润滑剂应具有较高的承载能力。
含固体润滑剂石墨的热轧润滑剂已被应用到一些日本钢厂的热轧润滑中,并发现能有效地改善热轧产品的性能。
107、固体纳米金刚石作为减摩抗磨添加剂作用机理
在关于固体纳米金刚石作为减摩抗磨添加剂作用机理的研究中,人们提出了很多种的假设,大家较为认可的主要有两种,分别是滚珠轴承效应和薄膜润滑效应。
(1)滚珠轴承效应
纳米金刚石粒子可以在摩擦表面之间滚动形成“滚珠轴承效应”,原来的摩擦副之间的纯滑动摩擦变成滑动和滚动的混合摩擦,从而减小了磨损。
(2)薄膜润滑效应
由于纳米尺寸效应,金刚石中的C等元素在滑动摩擦力的作用下迅速渗透到了摩擦副基体中,在其表面形成了一层连续的润滑膜,改善了摩擦副的表面硬度和耐磨强度,可承受更高的载荷,并阻止了摩擦表面的直接接触,薄膜润滑效应在超精密制造和加工系统中广泛存在。
108、纳米金刚石结构特点
纳米金刚石颗粒的一次粒径为7~10
nm,与大尺寸的块体金刚石相比较,有许多不同的特点,它是碳液滴“骤冷”结晶生成的,与静高压缓慢生长的金刚石相比有很多特别的性质。
纳米金刚石具有独特的球状外形和丰富的表面官能团,是由一个单晶结构的金刚石“核”和围绕在它外表面的许多官能团所组成的“壳”形成的一个超分子结构。表面官能团通过化学键和金刚石“核”结合,并决定了金刚石的表面化学性质,其组成与金刚石的合成、提纯方法密切相关。这些含氧活性基团为金刚石颗粒表面发生化学反应提供了可能性,为其在润滑油中稳定分散提供了帮助。
纳米金刚石作为一种无毒无害的新型润滑材料已经受到有关研究单位和企业的关注,然而由于其价格及应用技术等因素的限制,市场上含有纳米金刚石的润滑油产品很少,人们对它的认识还需要一个过程。从研究工作来讲,下一阶段要进一步系统地从纳米金刚石粒径分布、不同的表面改性剂组成以及与其他纳米颗粒(如纳米石墨等)的复配等方面来研究对润滑剂性能的影响,从而完善应用技术,使其在润滑油中得到成功应用。
109、纳米材料类别
1、纳米金属粉末:有机物表面修饰的Cu粉、AI粉、Sn粉、Al+Sn粉纳米粒子。
2、纳米金属硫化物:有机物表面修饰的MoS2、ZnS纳米粒子。
3、纳米稀土化合物:有机物表面修饰的LaF CeF3纳米粒子。
4、纳米金属氧化物:有机物表面修饰的PbO、Si02、Ti
纳米粒子。
5、纳米硼系化合物。
110、怎样提高纳米材料在润滑油中稳定性
提高纳米材料在润滑油中稳定性的方法主要有两种。
1、物质与纳米粒子表面基团进行化学反应或化学吸附
一些固体物质如石英在水和空气的作用下,表面可产生Si-OH
、si-O-si、si-OH··H等几种基团,钛白粉(TiO2)表面有一OH、Ti-O–Ti基团,表面还吸附有水及其他阴离子甚至过氧化物或光催化作用所产生的活性氧等。通过选择合适的物质使其与这些基团发生化学反应,形成牢固的化学键。
2、聚合物包覆纳米材料
它主要是在纳米材料表面进行一些单体的聚合反应,
从而得到囊状包覆纳米材料。选择合适的单体能使生成的聚合物包覆纳米材料与润滑油有很好的相溶性。由于纳米粒子被聚合物包覆,从而可防止纳米材料的团聚,增加纳米材料在润滑油中的稳定性。
当纳米粒子表面有厚度为8~9nm的吸附层时,它们之间的排斥力可保护粒子不致聚集。如果体系中仅有溶剂,因吸附层太薄,排斥力不够大,不能使粒子稳定。若在溶剂中加入一些表面活性剂,表面活性剂的极性基团吸附在纳米粒子上,非极性一端向着溶剂,可形成一较厚吸附层(8~9
nm)。但表面活性剂在纳米材料上只有一个吸附点,它很容易被溶剂分子顶替下来。如果在纳米粒子表面包覆一层聚合物,
聚合物吸附于纳米粒子表面,可形成厚达50nm的吸附层,且聚合物有多个吸附点。可此下彼上,不会脱离纳米粒子
从而能起到很好的稳定作用。
111、纳米材料在润滑油中的分散性
纳米粒子由于粒度极小,在润滑油中一些分散剂能使其得到较好分散。如丁二酰亚胺通过电荷斥力胶溶0~50
nm大小的粒子,使之分散于润滑油中。而聚合型分散剂的烷基分子量非常大,它能多点的在离子间形成较厚的屏障膜,胶溶高达100
nm的粒子。因此分散剂能有效地把0~100 nm的粒子分散于润滑油中 。
传统的分散剂(一般为表面活性剂)虽然在水性介质中有着很好的分散效果,但对固体颗粒在润滑油中的分散性却不佳。为此,国外从70年代开始研究开发了一系列非水体系用聚合型分散剂——超分散剂。超分散剂分子量一般在1000~10000之间,其分子结构一般含有性能不同的两个部分,其中一部分为锚固基团,可通过离子对、氢键、范德华力等作用以单点或多点的形式紧密结合在颗粒表面上,另一部分为具有一定长度的聚合物链,与分散介质有着良好的相溶性,称之为溶剂化链。当吸附有超分散剂的颗粒相互靠近时,由于溶剂化链的空间障碍而使颗粒相互弹开,从而实现颗粒在介质中的稳定分散。
此外,偶联剂也是一种很好的分散剂。它一般为两性结构物质,分子中一部分基团可与粉体表面的各种官能团反应,形成强有力的化学键合,另一部分可与有机高聚物发生某些化学反应或物理缠绕,使无机填料和有机高聚物分子之间产生具有特殊功能的“分子桥”,这样纳米材料得以很好分散。纳米材料在润滑油中的分散程度与纳米材料的种类、粒度等因素有很大关系。
研究表明,极性液体对极性固体具有较大的润湿热,非极性液体对极性固体的润湿热较小,而非极性固体与极性水的润湿热远小于与有机液体的润湿热。我们知道,润湿热描述了液体对固体的润湿程度,如果润湿热越大,说明固体在液体中的润湿程度越好,固体在液体中的分散性也越好。反之,则越差。
因此,研究纳米材料在润滑油中的分散性时,必须选择合适的纳米材料及合适的分散剂才能保证纳米材料在润滑油中有较好的分散性。
112、二种纳米抗磨添加剂磨极压性能的比较
使用抗磨试验和极压试验进行分析比较。
1、抗磨试验,在试验设备的转动部位加入基础油,再5%的比例分别加入沛龙A、B纳米润滑油,然后加相同的载荷,运行同样的时间,测量其磨痕,通过磨痕大小辨别其耐磨性。
2、极压性试验。在试验设备的转动部位先加入基础油,再按5%的比例分别加入上述种纳米添加剂,然后依次加载荷,依承载荷大小区分其极压性能。
从试验结果可以看出,它们的抗磨性能和枯压性能相差甚远,以沛龙A、沛龙B的抗磨性能最为突出,其它三种次之。润滑油加入沛龙A后,磨损面由基础油时的6.5mm*4.1mm*,0.18mm减少到5.4mm*3.3mm*0.1mm;而润滑油B更为明显,由基础油时的6.5mm*4.1mm*,0.18mm减少到4.5mm*3mm*0.06mm,几乎减小了3倍。
加入沛龙A后,由基础油时的2个砣增加到8个砣,极压性能增加了4倍,而沛龙B由基础油时的2个砣增加到11个砣,极压性能增加了4倍载荷。
113、纳米材料在非水分散体系中的行为
非水分散体系在工业上有广泛的应用,如油漆、油墨、化妆品、油基钻井液等。非水分散体系比水基分散体系复杂得多,虽然进行了大量研究,但还没有形成公认的理论。
分散体系的分散状态及分散稳定性是由颗粒、分散剂、分散介质等组分间的相互作用共同决定的。两颗粒间的相互作用包括范德华引力能、电斥能、墒斥能。而在非水分散体系中,虽然胶粒表面也带有电荷,这些电荷可能是由吸附加入的表面活性剂或因水的存在通过吸附H+或0H-而引起的。这些带电胶粒周围会形成双电层,进而形成ξ电势能。理论和实践均证明,在稀的非水分散体系中,ξ电势能决定了体系的稳定性。ξ电势越高,体系越稳定。而在润滑油这样浓的非水分散体系中,双电层的稳定作用减弱。有的研究结果表明,ξ电势与稳定性无关。因此,在此种情况下,主要考虑空间位阻(墒排斥)的稳定作用。
114、内燃机油添加剂相互作用研究
在金属表面接触和摩擦的条件下,受热和氧的作用、表面温度的变化和摩擦面的不断更新、应力造成的缺陷增加以及表面塑性流动造成的表面缺陷激增等,引起润滑油的摩擦化学反应。润滑油遭到剪切、氧化,直至变质。所以研究润滑油的抗氧化安定性具有很重要的实际意义。
通过添加不同的抗氧添加剂,可以在很大程度上改善润滑油的抗氧化安定性。使用T202、T203、T204、DNA和CuDDP等5种添加剂,运用均匀设计和后续数据处理方法来研究这几种添加剂在润滑油氧化安定性试验、抗磨承载性试验中的作用,并分析他们间的复杂相互关系,从而为研究内燃机润滑油的添加剂相互
作用进行了试验性探讨。
在均匀设计的基础上安排试验,考察几种抗氧,抗腐添加剂对润滑油氧化安定性的作用。采用逐步回归分析实验数据。发现T203,T204复配后其承载抗磨能力忧于T202,抗氧抗腐能力相当.DNA、CuDDP均具有很好的抗氧化性能,最后,运用多变量非线性规划理论计算出了各种添加剂的最佳加入量以及其最终配方。
115、加氢润滑油基础油光稳定刑的研制
加氢润滑油基础油具有粘度指数高、挥发性低、对添加剂感受性好及热安定性好等特点,但也存在对极性物质溶解能力差及光安定性差的缺点,影响了加氢基础油的应用和推广。
上世纪五、六十年,代国内外学者便对加氢润滑油基础油光安定性差的问题进行了一系列的研究。比较有说服力的观点是,部分饱和的多环芳烃是导致加氢基础油光安定性差的根本原
。解决加氢基础油光安定性差的方法有:化学改质法、分离法、改进加氢裂化工艺及调和法。但各种方法各有优缺点。用添加光稳定剂的方法解决加氢润滑油基础油光安定性差的问题最具有发展前途。
应用正交试验设计的方法,研究了的紫外辐射吸收剂、受阻胺类光稳定剂及抗氧剂,发现均能提高加氢润滑油基础油抗光氧化降解的能力。在相同的辐射剂量下,添加四甲基受阻胺类光稳定剂的加氢基础油抗光氧化降解的能力优于添加五甲基受阻胺类光稳定剂:添加苯并三唑型紫外辐射吸收剂比添加二苯甲酮型紫外吸收剂的加氢基础油抗光氧化降解的能力强:紫外辐射吸收剂与受阻胺类光稳定剂之间以及紫外辐射吸收剂与抗氧剂之间均存在协同作用。并且发现,四甲基受阻胺类光稳定剂与酚类抗氧剂之间存在协同作用,而五甲基受阻胺类光稳定剂与酚类抗氧剂之间存在反协同作用。
116、硼化无灰分散剂的应用
随着发动机性能的改进及环保的要求,内燃机油不断升级换代.新油品规格对油品抗氧性及分散性提出了更高要求1城市交通堵塞,汽车经常处于停停开开的状况下,汽油机的转速快慢交替,负荷高低交替.引起润滑油的变质,不仅出现“黑色油泥”,还存在阀系严重磨损的问题。所以必须对目前国内外普遍使用的丁二酰亚胺类无灰分散剂在分散性及高温抗氧性等方面加以改进。
国外各大润滑油公司从8O年代韧开始开发了多种具有良好分散性及高温抗氧性的新型无灰分散剂.据资料介绍.对丁二酰亚胺类无灰分散剂进行硼化改性,可明显提高其抗氧性及分散性。美国Exxon化工公司、Ethl公司等国外公司新推出的内燃机油复合剂、二冲程油复合剂、ATF复合剂中大部分含有此类分散剂。
国内在硼化无灰分散剂的研制方面也做了很多工作,但硼化的丁二酰亚胺类无灰分散剂由于工艺上的原因,致使其产品不稳定,易析出珊酸,所以尚无工业产品。
117、油基抗雾剂与水基抗雾剂
油基抗雾剂
油基抗雾剂能溶解在油基类的基础油中,一般不溶干水。故这类抗雾剂一般用于油基金属加工润滑剂。常见的油基抗雾剂有聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯无规共聚物、高分子聚合物复合物、低分子聚合物复合物等。
水基抗雾剂
对于水基抗雾剂的研究报道目前国内外的文献资料较少。
一般来说,这类抗雾剂应是水溶性的高分子聚合物
可供选择的类型有聚烷撑复化物、聚丙烯酰胺、聚甲基两烯酰胺、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的共聚物以及不饱和的C 一C
的羧酸。此外,水基抗雾剂还应具备不易水解、抗剪切性能好的特点。
118、芥酸硫钼与其它硫、钼添加剂的区别
含硫、钼的添加剂主要有氨荒酸钼(MoDtC)和硫磷酸钼(MoDTP),其中MoDTC(含S.N、Mo元素)抗磨、极压性能一般,减摩作用较好,但油溶性差,价格昂贵;而MoDTP(含S、P、Mo元素)抗磨、极压性能优良,但容易水解产生腐蚀性。芥酸硫钼正好弥补其前两种的不足,油溶性好、抗磨极压性优良、抗水解、耐腐蚀。与传统的T322二苄基二硫化物、硫化异丁烯、T202二烷基二硫代磷酸锌、T405硫化烯烃棉籽油等添加剂相比,芥酸硫钼具有更好的抗磨特性。
芥酸硫钼的摩擦特性机理:
通过AES分析的结果表明,在边界润滑条件下,摩擦表面生成了钼硫化合物和铁硫化合物,在5oA深度仍存在钼硫化合物。芥酸硫钼具有优良的减摩和抗磨效果,其摩擦系数比基础油减少30%,而单含硫的T322二苄基二硫化物、硫化烯烃等不具有这样的效果,因而认为钼元素是起减摩作用的主要元素。在边界润滑时,芥酸硫钼通过摩擦化学反应生成具有层状结构的钼硫化合物,它能够形
成摩擦副的相对滑移,从而起到抗磨、减摩作用。
AES分析显示,除了钼硫化合物以外,还有铁的硫化物,据此认为摩擦表面生成的是钼硫、铁硫化合物的复合无机膜。由于铁硫化合物熔点高,使芥酸硫钼具有较好的极压作用。
总之,芥酸硫钼的摩擦特性机理是在边界润滑条件下,经摩擦化学反应生成钼硫、铁硫化合物的复合无机膜。由于膜层的滑移作用和无机膜的极压性,使芥酸硫钼具有优良的减摩、抗磨、极压性能。
119、极压抗磨剂在冷轧轧制油中的应用状况
20世纪70年代末、80年代初,武汉钢铁公司引进了1700mm五机架冷连轧机,从那时起,轧制油开始在中国使用。尽管当时对轧制油的要求很高,但由于认识上的局限性以及轧制的都是0.5mm以上的带钢,因此在轧制油的组成中,起润滑作用的主要组分是羧基化合物、羰基化合物以及醇类化合物等,没有极压抗磨剂,在轧制变形区内起润滑作用的油膜主要是物理吸附膜和化学吸附膜。80年代中、后期,随着轧机轧制速度越来越快,轧制变形率越来越大,轧制成品厚度越来越薄,用户对冷轧钢板的表面质量要求越来越高,没有极压抗磨剂的轧制油已满足不了工业生产的实际要求。因此从80年代末、90年代初开始,极压抗磨剂在轧制油中获得了广泛的应用。目前在市场上的数10家品牌的轧制油均含有极压抗磨剂。
一般的极压抗磨剂主要是含S、P、CI化合物、有机硼化合物、有机钼化合物或其混合物。由于含Cl化合物的电负性太强,会造成乳化液破乳,对冷轧带钢表面造成锈蚀,因此在冷轧轧制油中使用较少。有机硼类化合物和有机钼类化合物是性能良好的极压抗磨剂,它们常用于抗磨液压油、油膜轴承油、齿轮油等润滑油中。但由于这类添加剂的灰分太大,对带钢退火后的板面清净性有一定影响,因此在轧制油中使用较少。有机硫化合物和有机磷化合物目前是冷轧轧制油中使用较为广泛的极压抗磨剂。
在中国,有机磷化合物,如烷基磷酸酯、芳基磷酸酯、亚磷酸酯、酸性磷酸酯、硫代磷酸酯、硫代亚磷酸酯、二烷基二硫代磷酸酯等已形成系列化,无论从分子结构、反应活性、水解安定性、氧化安定性等都达到了工业应用的水平,与国际同类产品的性能没有大的差别。
中国虽然从20世纪60~70年代已开始研制开发有机硫类化合物,并有部分硫化合物产品在市场上销售,如硫化棉子油、硫化聚异丁烯、二苄二硫化合物等,但是这些产品在气味及防腐蚀性能上始终满足不了在敞开环境下工业应用的要求。近几年来,国外含硫化合物添加剂发展迅速,特别是用在冷轧轧制油中的硫化合物添加剂已形成系列化。该类产品的特点是外观色浅,活性硫含量低,气味轻,铜片腐蚀达到1b水平,完全可用于冷轧轧制油中。目前在中国经销该类产品的国外公司有数10家之多。
120、聚甲基丙烯酸酯粘度指数改进剂
粘度指数改进剂是多级发动机油不可缺少的添加剂之一,其所占比例仅次于清净分散剂,列第二位。美国统计数字表明,粘度指数改进剂的用量正以每年12%的速率增长。粘度指数改进剂由最初的聚异丁烯(PIB)发展到聚甲基丙烯酸酯(PMA)、乙烯一丙烯共聚物(ocP)及苯乙烯类共聚物或异戊二烯共聚物(HSD)
粘度指数改进剂的作用实质是改善油品的粘温性能,使油品具有较高的粘度指数,从而保证发动机在低温下能顺利启动,在高温下油品有足够大的粘度,确保良好的润滑。同时要求粘度指数改进剂对油品的氧化安定性、清净性不产生明显的有害影响,多级发动机油在机械剪切力的作用下粘度损失小。本文从稠化能力、低温性能及抗剪切性能等方面对常用的乙烯一丙烯共聚物(OCP)及异戊二烯共聚物(HSD)的性能进行了综合评价。
1、粘度指数改进剂的使用性能
粘度指数改进剂的使用性能主要体现在对成品油的稠化性能、低温性能及抗剪切性能等方面。
1.1 稠化能力
粘度指数改进剂的稠化能力主要与粘度指数改进剂的种类及分子量有关,分子量越大,稠化能力越强。
粘度指数改进剂的稠化能力决定多级发动机油中粘度指数改进剂的加入量
由于高分子化合物的热氧化分解,粘度指数改进剂的加入量对多级发动机油的清净性有明显影响。有资料介绍:在多级发动机油中粘度指数改进剂的用量最好不要超过1%
~1.5%。
1.2 低温性能
多级发动机油的低温性能主要反应在低温启动性与低温泵送性。粘度指数改进剂的低温增稠能力越低,低温性能越好。
1.3 剪切稳定性
剪切稳定性是粘度指数改进剂的一个重要的使用性能,它直接影响多级发动机油粘度的稳定性。剪切稳定性与粘度指数改进剂的分子量、分子量分布及聚合物结构有关,但主要由分子量决定。同一类型的粘度指数改进剂分子量越大,抗剪切安定性越差。改善剪切稳定性的方法有几种:一是降低粘度指数改进剂的分子量以及使分子量分布变窄;二是通过改善聚合物结构稳定性,使聚合物在保持较高稠化能力的同时,具有较好的剪切稳定性
90年代出现的星状聚合物(Shell公司的SV260、SV250等系列产品)是性能改进的典型例子。该类产品在稠化性能及剪切稳定性等综合性能方面表现良好。
2、粘度指数改进剂的作用机理
粘度指数改进剂是一种油溶性高分子聚合物,在室温下一般呈橡胶或固体形态,其分子量从几万到几十万,而润滑油的平均分子量仅为500左右。当这种高分子聚合物溶解在溶剂(润滑油)中后,会形成线团结构,且在溶剂中的线团体积与分子量较小的溶剂油相比要大得多,因而使油品的粘度远大于溶剂的粘度,这就是增稠的原因。在低温下,高分子聚合物以线团状存在,对油品粘度影响不大;随着温度升高,其线团伸张,有效容积增大,从而对油品流动阻碍作用增大,导致油品粘度相对显著增大。粘度指数改进剂就是基于不同温度下具有不同形态,并对粘度产生不同的影响,以增加油品粘度和改进粘温性能的。
结论:
①
乙烯一丙烯共聚物在澜滑油中的稠化能力随分子量的增大而增大,抗剪切性能随分子量增大而变差;分子量分布越窄,抗剪切性能越好;
②
氢化异戊二烯同乙烯一丙烯共聚物相比,具有更好的增稠性和剪切安定性,是调配大跨度高档润滑油的最佳选择。
121、润滑油添加剂种类
我国的润滑油添加剂,根据行业标准SHO389–92石油添加剂的分类,按作用分为清净分散剂、抗氧化腐剂、金属钝化剂、极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡沫剂等。
1、净分散剂
清净分散剂包括清净剂和分散剂两类。主要用于内燃机油(汽油机油、柴油机油、铁路内燃机车用油、二冲程汽油机油和船用发动机油)。其主要作用是使发动机内部保持清洁,使生成不溶性物质呈胶体悬浮状态,不致进一步形成积炭、漆膜或油泥。具体说来,其作用可分为酸中和、增溶、分散和洗涤等四个方面。
2、氧抗腐剂
抗氧抗腐剂可以抑制油品氧化,主要用于工业润滑油、内燃机油和工艺用油等。
3、金属钝化剂
金属钝化剂夜市一种抗氧剂,它本身并无抗氧化作用,而是间接地”钝化”金属活性,抑制金属及其化合物对油品氧化其催化作用,减少油品的败坏,延长油品的使用寿命。
4、积压抗磨剂
积压抗磨剂是指在高温、高压的边界润滑状态下,能和金属表面形成高熔点化学反应膜,以防止发生溶结、咬粘、刮伤的添加剂。它的作用是其分解产物在摩擦高温下与金属起反应,生成剪切应力和熔点都比纯金属低的化合物,从而防止接触表面咬合和焊溶,有效的保护金属表面。极压抗膜剂主要用于工业齿轮油、液压油、导轨油、切削油等有极压要求的油中,以提高油品的极压抗磨性能。
5、油性剂和摩擦改进剂
凡是能使润滑油增加油膜强度,减少摩擦系数,提高抗磨损能力,降低运动部件之间的摩擦和磨损的添加剂都叫油性剂。
6、粘度指数改进剂
粘度指数改进剂都是油溶性的链状的高分子聚合物,其相对分子质量有几万到几百万。当其溶解在润滑油中时,在低温时它们以丝卷状存在,对润滑油的粘度影响不大,随着润滑油温度升高,丝卷伸张,有效容积增大,对润滑油流动阻力增大,导致润滑油的粘度相对显著增大。基于不同温度下粘度指数改进剂具有不同形态并对粘度产生不同影响,可以增加粘度和改进粘温性能,故粘度指数改进剂主要用于提高润滑油的粘度指数,改进粘温性能,增大粘度。可用来配制稠化剂油,使配制的油品具有优良的粘温性能,使其低温起动性好,油耗低和具有一定的抗磨作用。
7、防锈剂
防腐剂的作用实在金属表面形成牢固的吸附膜,以抑制氧及水,特别是谁对金属表面的接触,使金属不致锈蚀。
防锈剂主要用于工业润滑油和金属加工冷却润滑液、金属防护油等。
8、降凝剂
油品温度下降到一定程度后,就要失去流动性而凝固,降凝剂的作用主要是降低油品的凝固点,并保证油品在低温下能够流动。
降凝剂广泛应用于各类润滑油中,典型代表是烷基萘、聚α-烯烃。
9、抗泡沫剂
液压油、压缩机油等油品可能遇到开机、停机频繁的工作条件,内燃机油、齿轮箱油等循环系统的搅拌又比较激烈,常常会产生大量泡沫,造成能量传递和供油故障。抗泡方法很多,可分为物理-机械抗泡和化学抗泡。实际上,大多数是添加剂炮剂作为抗泡剂的物质应具备:
①抗泡剂不能溶于润滑油中;
②抗泡剂能均匀地分散在润滑油中;
③抗泡剂表面张力比润滑油要小。
122、切削液添加剂的现状
切削液是一种复杂的化合物,它含有几种乃至几十种不同成分的添加剂。添加剂的成分不但直接影响切削液的切削性能(润滑、冷却和清洗性能),而且还影响切削液的非切削性能(毒性、腐蚀性、污染性、使用周期性和废液可处理性)。切削液常用的添加剂主要有极压润滑剂、防锈剂和防腐剂等。所以切削液的这些添加剂不仅要性能优良,而且要无毒无害。
(1)极压润滑剂
目前仍在使用的极压润滑剂主要是含有硫、磷、氯类的化合物,如硫化烯烃、硫化动植物油、硫脲、磷酸酯。氯化石蜡等,它们在高温下与金属表面发生化学反应生成化学反应膜,在切削中起极压润滑作用。它们的润滑性能很好,但对环境有污染,对操作者有害。随着人们环保意识的加强,现在已限制使用此类添加剂。国内外正在着手研究它的替代物。近年来,无毒无害的硼酸盐(酯)类添加剂系列受到了广泛的重视。
(2)防锈添加剂
防锈添加剂的作用在于防止工件生锈,它有水溶性和油溶性两类,分别用于水基切削液和切削油。常用的油溶性防锈添加剂有石油磺酸钡、石油磺酸钠等。对于水溶性防锈添加剂,亚硝酸钠是长期被认为有效的防锈添加剂,但人们已逐渐认识到它对人体有致癌的可能性。铬酸盐、重铬酸盐对钢铁也有良好的防锈作用,但有毒、污染环境,它们的使用都受到限制。磷酸盐类防锈剂会污染环境,它们的使用也应受到限制。因而开发新型无毒无害防锈剂是发展趋势。目前利用多种无毒添加剂的协同效应,如由机胺、硼酸盐、苯丙三氮唑等复配成的高效防锈添加剂已取得好的效果。钼酸盐也是防锈性能优良且无毒的防锈剂。
(3)防腐剂
切削液本身具备着微生物和菌类生长繁殖的条件,容易腐败变质发臭。防腐剂(或杀菌剂)的作用在于杀灭或抑制细菌和霉菌的生长,以达到延长切削液的使用期限。常用的防腐剂是酚类化合物、甲醛类、含氯和含苯化合物。虽有较强的杀菌作用,但会伤害操作者,并污染环境,刺激人的眼、鼻,使操作者患有皮肤病和呼吸道疾病。近年来由于受到环保法规的限制,许多国家对含酚类、苯类及甲醛类的杀菌剂的使用加以限制,并积极寻求新型无毒杀菌剂。如日本选用油酸、硬脂酸、月桂酸等羧酸配成的铜盐具有一年以上的抗腐蚀能力。美国开发的柠檬酸单铜也有较好的抗菌效果。我们近年来利用硼酸酯、表面活性剂和整合剂复配成的防腐剂也具有较强的抗菌能力。
目前国内在切削液中有防腐剂的产品很少见,在切削液使用中加入防腐剂也不多见。这主要是由于加入防腐剂使切削液的成本增加较大和使用不大方便所致,今后的任务是开发和推广价格适宜使用方便且无毒的防腐剂。
123、油溶性磺酸盐防锈剂
油溶性磺酸盐是常用的主要防锈添加剂,依据磺酸来源,可以分为石油磺酸盐(主要是钡盐、钙盐和钠盐)和合成磺酸盐(主要是重烷基苯磺酸盐和二壬基萘磺酸盐)。
该产品在国外的生产目前已有了较大变化和发展,这对我国油溶性磺酸盐发展有很大的提示作用。
首先是环保的需要。目前我国磺酸盐防锈剂主要是钡盐。由于钡盐有毒,发达国家已经禁止使用,我国必须加快开发生产钙盐防锈剂步伐,才能适应竞争要求。另外,我国还需要对磺酸盐产品技术控制指标及测试方法进行适当调整,尽可能采用ASTM标准。由于腐蚀方面的原因,加上日益严格的环保要求,一些发达国家已经要求磺酸盐中氯含量控制在10毫克/千克以下,我们应该改进氯含量测试方法,并从生产工艺上进行改进。可以说,如果该产品的“三废”治理工作搞不好,将来的生产和发展就会遇到极大阻碍。
其次,国外有关企业已经提出,要控制磺化用的石油馏分和重烷基苯馏分,从而控制磺酸的相对分子量,缩小其相对分子量分布范围。从国外产品数据看,石油及合成重烷基苯磺酸盐的磺酸相对分子量一般在450~560之间为好。当含有低相对分子量磺酸盐时,容易在金属表面产生黄褐色的油污,并随水分、防锈剂浓度增加而增加;相对分子量过高,油溶性就差。此外,还要重视磺酸盐/羧酸盐复合添加剂的开发。
目前我国主要生产10个品种牌号的油溶性磺酸盐防锈剂,分别是:石油磺酸钠(代号T701),生产厂家主要有杭州炼油厂、中油玉门油田分公司炼化总厂、成都石油化学总厂添加剂厂和洛阳连大石油添加剂有限公司;石油磺酸钡(代号T702),生产厂家主要有杭州炼油厂、中油玉门油田分公司炼化总厂、成都石油化学总厂添加剂厂和洛阳连大石油添加剂有限公司;低碱值石油磺酸钙(代号T101),生产厂家主要有中油玉门油田分公司炼化总厂和上海炼油厂添加剂厂;中碱值石油磺酸钙(代号T102),生产厂家主要有中油玉门油田分公司炼化总厂和上海炼油厂添加剂厂;低碱值合成磺酸钙(代号T104),生产厂家主要有中油锦州石化分公司添加剂厂;中碱值合成磺酸钙(代号T105),生产厂家主要有中油锦州石化分公司添加剂厂;碱性二壬基萘磺酸钡(代号T705),生产厂家主要有中油玉门油田分公司炼化总厂和苏州特种化学品有限公司;中性二壬基萘磺酸钡(代号T705A),生产厂家主要有苏州特化学品有限公司;重烷基苯磺酸钠,生产厂家主要有苏州特种化学品有限公司;重烷基苯磺酸钡,生产厂家主要有苏州特种化学品有限公司。
124、抗乳化剂
油品在使用过程中会受到水的污染,如机械设备漏水、为了冷却加工件而必须喷淋大量冷却水等情况,均会在油中进入一定水分,这就要求油品具有一定的分水性和不被水乳化成W/O(油包水)型乳化体。因为润滑油在乳化后或其抗乳化性差,会丧失流动性(W/O型乳化体会使油的粘度成倍地增加)和损失润滑性,也会引起金属腐蚀和磨损。工业齿轮油、汽轮机油、液压油(如含锌盐的油品)均易受水的污染,所以这些油品对抗乳化性能有较高的要求。
造成润滑油分水性差或发生乳化的原因是多方面的
1、高粘度油中会含有一些极性组分;
2、在工业润滑油中加有各种添加剂,特别是清净分散剂、防锈剂、极压抗磨剂,这些添加剂大部分均属表面活性剂,加入后要降低油品的抗乳化性;
3、油品在使用中被氧化生成了羧酸等易乳化的化合物,使油抗乳化性变坏。
加深基础油的精制深度,选择适宜的各种添加剂固然是一种应首先考虑的问题,但是加入抗乳化剂是提高润滑油抗乳化性的主要途径。在油品中加入抗乳化剂后能改变油/水界面张力,以达到改善油品的抗乳化性的目的。因为加入抗乳剂后可以消除分散相液滴结合的障碍(即消除液滴外面的保护膜),使液滴容易结合在一起。另外,抗乳化剂能使乳化液发生转相作用,是W/O型变成O/W(水包油)型,达到分水的目的。
较常用的抗乳化剂有聚氧丙烷型的衍生物,如D114等。
125、清净分散剂
清净分散剂包括清净剂和分散剂两类。主要用于内燃机油(汽油机油、柴油机油、铁路内燃机车用油、二冲程汽油机油和船用发动机油)。其主要作用是使发动机内部保持清洁,使生成的不溶性物质呈胶体悬浮状态,不致于进一步形成积炭、漆膜或油泥。具体说来,其作用可分为酸中和、增溶、分散和洗涤等四方面。
(1)酸中和作用:清净分散剂一般都有一定的碱性,有的甚至是高碱性,它可以中和润滑油氧化生成的有机酸和无机酸,阻止其进一步缩合,因而使漆膜减少,同时还可以防止这些酸性物质对发动机部件的腐蚀。
(2)增溶作用:清净分散剂都是一些表面活性剂,它能将本来在油中不能溶解的固体或液体物质增溶于由5-20个表面活性剂分子集合而成的胶束中心,在使用过程中,它将含有羟基、羰基、羧基的含氧化合物、含有硝基化合物、水分等,增溶到胶束中,形成胶体,防止进一步氧化与缩合,减少在发动机部件上有害沉积物的形成与聚集。
(3)分散作用:能吸附已经生成的积炭和漆膜等固体小颗粒,使之成为一种胶体溶液状态分散在油中,阻止这些物质进一步凝聚成大颗粒而黏附在机件上,或沉积为油泥。
(4)洗涤作用:能将已经吸附在部件表面上的漆膜和积炭洗涤下来,分散在油中,使发动机和金属表面保持清洁。
清净分散剂的结构,基本上是由亲油、极性和亲水三个基团组成,由于结构的不同,导致清净分散剂的性能有所不同,一般来说,有灰添加剂的清净性较好,无灰添加剂的分散性突出。
清净分散剂的典型代表有石油磺酸盐、烷基酚盐、水杨酸盐、丁二酰亚胺、丁二酸酯和聚合物。前三种也称有灰清净分散剂,后三种称无灰清净分散剂。
126、抗氧剂和抗氧抗腐剂
抗氧剂和抗氧抗腐剂可以抑制油品氧化,主要用于工业润滑油、内燃机和工艺用油等。
抗氧化添加剂按其作用原理可分为二种类型:链反应终止剂、过氧化物分解剂。常用的屏蔽酚型和胺型化合物抗氧剂属于链反应终止剂,可以和过氧化基(ROO.)生成稳定的产物(ROOH或ROOA),从而防止润滑油中烃类化合物的氧化反应,如2,6-二叔丁基对甲酚、4,4-亚甲基双酚、α-萘胺、N,N-二仲丁基对苯二胺等。过氧化物分解剂能分解油品氧化反应中生成的过氧化物,使链反应不能继续发展而起到抗氧作用;能在热分解过程中产生无机络合物,在金属表面形成保护膜而起到抗腐作用;能在极压条件下在金属表面发生化学反应形成具有承载能力的硫化膜而起到抗磨作用,所以它是多效添加剂。抗氧抗腐剂的主要品种有二烷基二硫代磷酸锌盐(ZDDP)、硫磷烷基锌盐、硫磷丁辛基锌盐及其系列产品。
酚型和胺型抗氧剂多用于变压器油、工业润滑油、汽轮机油和液压油等。而二烷基二硫代磷酸锌盐等以及其它含硫、磷类或含有机硒类化合物常用于工业润滑油、内燃机油及工艺用油。但含二硫代磷酸盐的润滑油不适合用于镀银轴的内燃机车及润滑发动机的连杆顶部钢套上,二烷基二硫代氨基甲酸盐能满足有镀银部件的机器使用要求。
127、基础油芳烃含量对添加剂感受性的影响
润滑油由基础油和添加剂构成,其中基础油一方面起润滑、冷却、清洗、密封、减震等作用,另一方面用作添加剂的载体。润滑油基础油的结构特征对其使用性能有着相对大的影响。在影响润滑油使用性能的诸多因素中,基础油芳烃含量的不同通过影响添加剂在金属表面的吸附而造成油品在使用性能上的差异。
芳烃对基础油性质的影响主要体现在倾点、苯胺点、溶解能力、氧化安定性以及添加剂感受性等方面,而少量芳烃又可作为天然的氧化抑制剂,因此芳烃在基础油中的含量远不及饱和烃,但其影响却是不可忽略的。
实验表明,添加剂为磷酸三甲酚酯时,在相同添加剂添加量的情况下,不同芳烃含量的增加,磨径、摩擦系数变大,临界负荷降低,导致磷酸三甲酚酯的使用效率降低,油品的润滑性能降低。
添加剂为硫化烯烃时,在相同添加量的情况下,随油样中芳烃含量增加,模型体系及实际样品均表现为磨斑直径减小、临界负荷降低、摩擦系数增大。对于含硫极压剂来说,其极压性能由于吸附在摩擦表面的硫化物与表面作用生成了硫化铁和硫化亚铁固体膜,该表面膜较脆,容易剥离,而使磨斑直径减小。这是磨斑直径变化趋势矛盾于临界复合和摩擦系数变化趋势的原因。总之,随芳烃含量的增加,硫化烯烃的使用效率降低,油品的润滑性能降低。
当山梨醇单油酸酯添加量相同时,不同芳烃含量的基础油其抗磨性与添加其他添加剂时相同,即随油中芳烃含量增加,磨斑直径和摩擦系数变大,临界负荷降低,山梨醇单油酸酯的使用降低,油品的抗磨性降低。
综上所述,润滑油基础油中的芳烃是可极化的物质,它们的存在减弱了添加剂分子在金属表面的吸附,因此,在相同条件下,润滑油基础油中芳烃对极压剂、抗磨剂和摩擦改进剂的作用有消极的影响。
润滑油基础油中芳烃的含量对油品在润滑方面的影响表现为:对含硫化烯烃的润滑油,随油中芳烃含量的增加磨斑直径、临界负荷降低,摩擦系数增加;含磷酸三甲酚酯、山梨醇单油酸酯的润滑油,随油中芳烃含量的增加磨斑直径、摩擦系数增加,临界负荷降低。
128、润滑油添加剂的概述
润滑油添加剂系指向润滑油基础组分加少量即能显著改善润滑油基础组分某些性质的化工产品。它有两个条件,一少量,二显著改善润滑油基础组分性质。
但这个“少量”并没有严格的界限,也仅是相对而言,与基础油比,还是少,对某些品种总添加剂量虽然很大,甚至高达60%,但每一种添加剂相对于基础油,仍是“少量”。此外,我们国家润滑油有个发展过程,添加剂发展更为迅速,还有个传统习惯问题,故对某些化工产品从定义上看,可称之为添加剂,但又不叫添加剂,称之为调合组分。这方面的例子较多,现举几例展示如下。
(1)HVll50BS油在某些内燃机油中要加入不到10%的150BS光亮油,以改善机油的油性(润滑性),它符合“少量”的条件,尽管也改善了机油的润滑性,但并未显著改变,还得在油中加入其它添加剂,故习惯上不叫它为添加剂,而称为基础油。
(2)—25℃或—45℃变压器油在调多级内燃机油时,在有的配方中,为了改善多级油的低温性能,加入了约10%的—25℃或—45℃变压器油,尽管也是“少量”,的确也改变了机油的低温性能,但并不“显著”,还必须加入T803、了602等添加剂,故习惯上仍称之为基础油组分。
(3)T603、OCP等粘度指数改进剂
这些物质在油中的加入量也颇大,特别是在多级内燃机油中有的>10%,在调配雅马哈摩托车无烟摩托车油中,低分子聚异丁烯HV50(分子量6万)加入量高达30%,它们量不少,但与基础油比仍“少”,但他们显著改变了机油的粘温性能,故仍称之为粘度指数改进剂,并命名为了T603、T611、T614、T616等。
(4)聚α-烯烃是合成油中用量最大的一种组分。它能显著改变油品粘度指数和低温性能,但它在合成油或半合成油中用量大<合成油几近100%,半合成油中根据油品性质要求亦是百分之几十),故习惯上不称其为添加剂,而称之为油品调合组分。
(5)沥青本来就是以烃类为主的重质石油产品,在某些品种中其加入量也不算少,有的就称之为添加剂,有的则称之为调合组分,如在调快速淬火油时,由于沥青显著改变了油品的淬火性能,被认为是催冷剂,而在调老牌号26号齿轮油和开式齿轮油时,尽管它也改善了油品的粘度、油性等性质,但习惯上则把它认为是调合组分。
(6)抽出油
在橡胶操作油中要用大量的抽出油,在调配44号车轴油时也要加入30%的抽出油,前者是满足橡胶制品性能的需要,后者则是为了改善车轴油的油性,由于其量较大,相对改变油品这方面性质不显著,习惯上称之为调合组分。
从以上数据看出,对某些物质,其调合组分和添加剂的区别不是十分显著,有的纯属传统习惯称谓,我们只要掌握了原则便可作出判别,达到正确理解和选用基础油和添加剂的目的。
添加了固体润滑剂的润滑油、润滑脂和润滑油青(以下称添加固体润滑剂的油脂)能在低速、高温、高负荷条件下油膜遭受破环时发挥润滑作用而润滑油脂只不过作为载体向需要润滑的部位输送固体润滑剂而已。添加固体润滑剂具有改善耐热性、提高承载能力、减少磨损、降低噪声和节约能源等效果。当初.添加的目的在于提高高温和高负荷条件下的润滑性能现在常规领域中也开始使用添加固体润滑剂的油脂。
固体润滑剂在使用中如何形成润滑膜呢?要使固体润滑剂发挥润滑作用,必须使其进入摩擦副间。如果它能粘着在摩擦面上形成固体润滑膜,则能充分发挥它的润滑作用。
首先,要使固体精滑剂稳定地分散在润滑油脂中,并使之成为胶体为此,可把界面活性剂(或称分散稳定剂)敷于微粒表面,使其获得亲油性,以防微粒之间发生相聚而沉淀。如把油胺醋酸盐、油酸钠、磺化琥珀酸钠、聚乙二醇油酸酯等表面活性剂,或如羟乙基纤维索、2-
羟阿基三甲基氨氯醚、丙烯酸酯 甲基丙烯酸酯丙烯”
。酸<或申摹丙烯酸)的共聚物等高分子化合物加入油脂中.能起分散稳定作用。
其次,注意微粒的颗粒度和粒度分布状态。应把粒度大于l0um的微粒除掉,因为几十微米大的颗粒不容易进入摩擦表面之间,同时还可能堵塞油路的微小孔隙。对于小于10um的微粒,应该对粒度分布进行最佳调节。
第三,为了使固体润滑剂导入摩擦界面之间,油液的流入口应当开宽些。与橱动摩擦相比.滚动牵擦或滚动一滑动摩擦均能更容易地使固体粉末导八摩擦界面间。在滑动摩擦条件下.摩攘表面的粗糙度(Ra)稍大一些为好。
102、粉末喷涂法制备固体润滑膜
粉末喷涂法适用于高分子材料及其复合材料。喷涂层较厚(在0.1~0.3mm
范围内),因而膜层具有较好的弹性和韧性在载荷的作用下会增大真实接触面积,减少磨损
并能部分地吸收源于机械的振动和冲击,提高了机械运行的稳定性,也降低了噪声固体润滑粉末涂料可分为热塑性和热固性两类。常用的热塑性材料有聚乙傣、聚丙烯、聚丁烯、聚酰胺、氰化聚醚、热塑性聚酯、醋酸乙烯树脂和氟碳树脂系列等。热固性材料有环氧树脂、酚醛树脂、聚氨脂,聚苯硫醚、聚丙傣酸树脂和热固性聚酯等。
例如,聚酰胺(尼龙)是高强度聚合物,有优良的摩擦学性能,韧性、抗油性、抗化学试剂性和抗热变形性能均佳。通过添加其它材料对其进行改性,可获得性能更佳的复合材料。如添加环氧树脂可提高涂层的粘结性、抗腐蚀性和机械强度,添加二硫化钼、石墨或聚四氟乙烯可改善涂层的耐磨性.添加铝或铜粉可提高涂层的导热性和抗压性,添加石英粉(或副玉粉)可改善涂层的硬度、承载性能、耐热性能和电性能等。粉末喷涂尼龙润滑涂层已广泛应厢于宇航工业、船舶、军械和一般工业中。
粉末喷涂的工艺流程包括基材金属的预处理(除油、除锈、喷砂、活化和磷化、打底漆等)、粉料预处理(粉碎、过筛和除湿等)、粉末喷涂和涂层的后处理(热处理和机械加工等)。其中,高压静电喷枪法和高压静电流化床法是应用较为普遍、工艺较为成熟的喷涂工艺。高压静电喷枪法是在工件和喷枪之间施加了高压静电场,粉末经过喷嘴即带上了负电荷,在空气流和静电场力的作用下粘着于基材表面,然后送入加热炉内热处理,其特点是工件不必预热,粉束损失少,涂层均匀。高压静电流化床法是在工件和流化床之间施加高压静电场,悬浮粉束在静电场中被极化,在静电场力的作用下粘着于接地的基材表面。该法的优点是设备简单、效率高、易于获得高质量的涂层。
103、极压抗磨剂在航空涡轮润滑油中的发展趋势
随着航空发动机的更新换代,对航空涡轮润滑油的性能要求不断提高,总的趋势为更好的耐高温性能。在高温、高负荷条件下,润滑油的极压抗磨性能显得格外重要。
另外,在最近几年里,环境安全考虑也非常重要。润滑剂中的一些化学组分导致了对环境的损害,如臭氧损耗。在高温条件下,这些组分分解产生的酸类物质具有高毒性和高腐蚀性。出于环境友好的要求,用在航空发动机上的润滑剂应考虑以下几点:
(1)减少环境损害的可能性;
(2)减少对周围环境排放的污染物;
(3)在使用周期内最小的危害性。
基于以上因素的考虑,航空涡轮润滑油将朝着高温条件下润滑性能更可靠和对环境更友好的趋势发展。这样,极压抗磨剂也呈现出了相应的发展趋势。近年来美军按照Mil.L.7808K和MibL-23699航空涡轮润滑油的标准研究出了无磷无灰环保型航空涡轮润滑油。在这种润滑油中,采用1%的亚甲基二丁基二硫代氨基甲酸酯和2%的二硫代氨基甲酸酯的衍生物作为极压抗磨剂,与同类商业化的标准含磷航空涡轮润滑油的摩擦性能比较中,显示出了更好的摩擦性能。与此同时,还消除了由于涡轮发动机润滑油中含有磷型极压抗磨剂而导致有毒物质的产生,适应环境保护需要。
104、影响乙丙共聚物粘度指数改进剂剪切稳定性的因��
通常将乙丙共聚物原胶溶解于合适粘度的基础油中制成胶含量5~20%的粘稠液体,得到乙丙粘度指数改进剂。为了提高粘度指数改进剂的剪切稳定性,可采用降解工艺对高聚物进行降解。目前采用较多的降解工艺有热降解、机械降解、化学降解、氧化降解。
氧化降解工艺即:通过通入适量的空气使高聚物氧化降解,同时加入合适的抑制剂保证基础油基本不被氧化。
乙丙粘度指数改进剂的剪切稳定性取决于乙丙共聚物的相对分子质量、相对分子质量分布、乙烯丙烯含量。相对分子质量越火。分子链越长,越倾向于断裂,剪切稳定性越差。相对分子质量相同时,分布越窄,剪切稳定性越好,因为可被剪切的分子数量相对减少。丙烯含量增加,空间位阻增人,分子柔顺性变差,分子链容易被剪切。在氧化降解过程中,被氧化断裂的碳原子的活性为:叔碳>仲碳>伯碳,即叔碳原子优先氧化断链,因此,乙丙共聚物的丙烯含量越高。剪切稳定性越差。在氧化降解过程中,大分子易断链,高分子的乙丙共聚物的相对分子质量变小,分布变窄,使得粘度指数改进剂的剪切稳定性变好。
105、极压剂与抗磨剂的区别
极压抗磨剂的作用原理是在摩擦与高温下极压抗磨剂发生分解并与金属反应生成剪切应力和熔点都比纯金属低的化合物,从而防止接触表面咬合和焊接使金属表面得到有效保护。
一般来说,极压剂和抗磨剂之间的界限并不十分明显,它们都能够在金属表面止形成保护膜,防止金属烧结、擦伤和磨损。但是,抗磨剂主要适用于较轻型加工条件,而极压剂所形成的化学反应膜比抗磨剂的牢固,能够抵挡高速和重负荷对其冲击,防止金属表面的烧结和熔焊。许多化合物兼备这两种作用,能够应付不同的加工条件(从轻负荷到重负荷,低速到高速)所提出的不耐性能要求。因此通称为极压抗磨剂。
106、热轧超细颗粒钢用固体润滑剂的性能要求
在金属热轧过程中,对热轧成本和热轧表面质量越来越重视。润滑剂能够有效地降低轧辊接触表面之间的摩擦因数,改善热轧金属表面的性能。热轧润滑剂主要由基础油和添加剂组成。目前热轧润滑剂的基础油主要采用矿物油,这在一定程度上会对环境造成污染。目前,热轧用润滑油添加剂有油溶性添加剂和固体润滑剂两大类。根据油溶性添加剂所含活性元素的不同,可以分为含硫添加剂、含磷添加剂、含氯添加剂和其它添加剂。由于这些极压抗磨添加剂中含有活性元素,因此在热轧工艺过程中,这些活性元素能与金属表面反应,形成具有低剪切力和高抗磨性的吸附膜和摩擦化学反应膜,从而降低了热轧轧辊与金属表面之间的摩擦因数,有效地改善了热轧金属表面的性能。但这类添加剂的耐温性能不够优异,其应用温度一般不超过500℃
。
固体润滑是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两摩擦表面问的摩擦磨损。在固体润滑过程中,固体润滑剂和周围介质能与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜,从而降低摩擦表面之间的摩擦磨损。
因此,固体润滑剂作为热轧润滑剂,必须具备下列性能:(1)固体润滑剂应具有良好的成膜能力,在热轧过程中,能与热轧金属表面形成牢固的化学、物理吸附膜或摩擦化学反应膜;(2)固体润滑剂应具有较低的抗剪切强度,并且在宽的温度范围内,其抗剪切强度没有较大的变化;(3)固体润滑剂应具有很好的稳定性,包括物理热稳定、化学热稳定和时效稳定,不产生腐蚀及其它有害的作用;(4)固体润滑剂应具有较高的承载能力。
含固体润滑剂石墨的热轧润滑剂已被应用到一些日本钢厂的热轧润滑中,并发现能有效地改善热轧产品的性能。
107、固体纳米金刚石作为减摩抗磨添加剂作用机理
在关于固体纳米金刚石作为减摩抗磨添加剂作用机理的研究中,人们提出了很多种的假设,大家较为认可的主要有两种,分别是滚珠轴承效应和薄膜润滑效应。
(1)滚珠轴承效应
纳米金刚石粒子可以在摩擦表面之间滚动形成“滚珠轴承效应”,原来的摩擦副之间的纯滑动摩擦变成滑动和滚动的混合摩擦,从而减小了磨损。
(2)薄膜润滑效应
由于纳米尺寸效应,金刚石中的C等元素在滑动摩擦力的作用下迅速渗透到了摩擦副基体中,在其表面形成了一层连续的润滑膜,改善了摩擦副的表面硬度和耐磨强度,可承受更高的载荷,并阻止了摩擦表面的直接接触,薄膜润滑效应在超精密制造和加工系统中广泛存在。
108、纳米金刚石结构特点
纳米金刚石颗粒的一次粒径为7~10
nm,与大尺寸的块体金刚石相比较,有许多不同的特点,它是碳液滴“骤冷”结晶生成的,与静高压缓慢生长的金刚石相比有很多特别的性质。
纳米金刚石具有独特的球状外形和丰富的表面官能团,是由一个单晶结构的金刚石“核”和围绕在它外表面的许多官能团所组成的“壳”形成的一个超分子结构。表面官能团通过化学键和金刚石“核”结合,并决定了金刚石的表面化学性质,其组成与金刚石的合成、提纯方法密切相关。这些含氧活性基团为金刚石颗粒表面发生化学反应提供了可能性,为其在润滑油中稳定分散提供了帮助。
纳米金刚石作为一种无毒无害的新型润滑材料已经受到有关研究单位和企业的关注,然而由于其价格及应用技术等因素的限制,市场上含有纳米金刚石的润滑油产品很少,人们对它的认识还需要一个过程。从研究工作来讲,下一阶段要进一步系统地从纳米金刚石粒径分布、不同的表面改性剂组成以及与其他纳米颗粒(如纳米石墨等)的复配等方面来研究对润滑剂性能的影响,从而完善应用技术,使其在润滑油中得到成功应用。
109、纳米材料类别
1、纳米金属粉末:有机物表面修饰的Cu粉、AI粉、Sn粉、Al+Sn粉纳米粒子。
2、纳米金属硫化物:有机物表面修饰的MoS2、ZnS纳米粒子。
3、纳米稀土化合物:有机物表面修饰的LaF CeF3纳米粒子。
4、纳米金属氧化物:有机物表面修饰的PbO、Si02、Ti
纳米粒子。
5、纳米硼系化合物。
110、怎样提高纳米材料在润滑油中稳定性
提高纳米材料在润滑油中稳定性的方法主要有两种。
1、物质与纳米粒子表面基团进行化学反应或化学吸附
一些固体物质如石英在水和空气的作用下,表面可产生Si-OH
、si-O-si、si-OH··H等几种基团,钛白粉(TiO2)表面有一OH、Ti-O–Ti基团,表面还吸附有水及其他阴离子甚至过氧化物或光催化作用所产生的活性氧等。通过选择合适的物质使其与这些基团发生化学反应,形成牢固的化学键。
2、聚合物包覆纳米材料
它主要是在纳米材料表面进行一些单体的聚合反应,
从而得到囊状包覆纳米材料。选择合适的单体能使生成的聚合物包覆纳米材料与润滑油有很好的相溶性。由于纳米粒子被聚合物包覆,从而可防止纳米材料的团聚,增加纳米材料在润滑油中的稳定性。
当纳米粒子表面有厚度为8~9nm的吸附层时,它们之间的排斥力可保护粒子不致聚集。如果体系中仅有溶剂,因吸附层太薄,排斥力不够大,不能使粒子稳定。若在溶剂中加入一些表面活性剂,表面活性剂的极性基团吸附在纳米粒子上,非极性一端向着溶剂,可形成一较厚吸附层(8~9
nm)。但表面活性剂在纳米材料上只有一个吸附点,它很容易被溶剂分子顶替下来。如果在纳米粒子表面包覆一层聚合物,
聚合物吸附于纳米粒子表面,可形成厚达50nm的吸附层,且聚合物有多个吸附点。可此下彼上,不会脱离纳米粒子
从而能起到很好的稳定作用。
111、纳米材料在润滑油中的分散性
纳米粒子由于粒度极小,在润滑油中一些分散剂能使其得到较好分散。如丁二酰亚胺通过电荷斥力胶溶0~50
nm大小的粒子,使之分散于润滑油中。而聚合型分散剂的烷基分子量非常大,它能多点的在离子间形成较厚的屏障膜,胶溶高达100
nm的粒子。因此分散剂能有效地把0~100 nm的粒子分散于润滑油中 。
传统的分散剂(一般为表面活性剂)虽然在水性介质中有着很好的分散效果,但对固体颗粒在润滑油中的分散性却不佳。为此,国外从70年代开始研究开发了一系列非水体系用聚合型分散剂——超分散剂。超分散剂分子量一般在1000~10000之间,其分子结构一般含有性能不同的两个部分,其中一部分为锚固基团,可通过离子对、氢键、范德华力等作用以单点或多点的形式紧密结合在颗粒表面上,另一部分为具有一定长度的聚合物链,与分散介质有着良好的相溶性,称之为溶剂化链。当吸附有超分散剂的颗粒相互靠近时,由于溶剂化链的空间障碍而使颗粒相互弹开,从而实现颗粒在介质中的稳定分散。
此外,偶联剂也是一种很好的分散剂。它一般为两性结构物质,分子中一部分基团可与粉体表面的各种官能团反应,形成强有力的化学键合,另一部分可与有机高聚物发生某些化学反应或物理缠绕,使无机填料和有机高聚物分子之间产生具有特殊功能的“分子桥”,这样纳米材料得以很好分散。纳米材料在润滑油中的分散程度与纳米材料的种类、粒度等因素有很大关系。
研究表明,极性液体对极性固体具有较大的润湿热,非极性液体对极性固体的润湿热较小,而非极性固体与极性水的润湿热远小于与有机液体的润湿热。我们知道,润湿热描述了液体对固体的润湿程度,如果润湿热越大,说明固体在液体中的润湿程度越好,固体在液体中的分散性也越好。反之,则越差。
因此,研究纳米材料在润滑油中的分散性时,必须选择合适的纳米材料及合适的分散剂才能保证纳米材料在润滑油中有较好的分散性。
112、二种纳米抗磨添加剂磨极压性能的比较
使用抗磨试验和极压试验进行分析比较。
1、抗磨试验,在试验设备的转动部位加入基础油,再5%的比例分别加入沛龙A、B纳米润滑油,然后加相同的载荷,运行同样的时间,测量其磨痕,通过磨痕大小辨别其耐磨性。
2、极压性试验。在试验设备的转动部位先加入基础油,再按5%的比例分别加入上述种纳米添加剂,然后依次加载荷,依承载荷大小区分其极压性能。
从试验结果可以看出,它们的抗磨性能和枯压性能相差甚远,以沛龙A、沛龙B的抗磨性能最为突出,其它三种次之。润滑油加入沛龙A后,磨损面由基础油时的6.5mm*4.1mm*,0.18mm减少到5.4mm*3.3mm*0.1mm;而润滑油B更为明显,由基础油时的6.5mm*4.1mm*,0.18mm减少到4.5mm*3mm*0.06mm,几乎减小了3倍。
加入沛龙A后,由基础油时的2个砣增加到8个砣,极压性能增加了4倍,而沛龙B由基础油时的2个砣增加到11个砣,极压性能增加了4倍载荷。
113、纳米材料在非水分散体系中的行为
非水分散体系在工业上有广泛的应用,如油漆、油墨、化妆品、油基钻井液等。非水分散体系比水基分散体系复杂得多,虽然进行了大量研究,但还没有形成公认的理论。
分散体系的分散状态及分散稳定性是由颗粒、分散剂、分散介质等组分间的相互作用共同决定的。两颗粒间的相互作用包括范德华引力能、电斥能、墒斥能。而在非水分散体系中,虽然胶粒表面也带有电荷,这些电荷可能是由吸附加入的表面活性剂或因水的存在通过吸附H+或0H-而引起的。这些带电胶粒周围会形成双电层,进而形成ξ电势能。理论和实践均证明,在稀的非水分散体系中,ξ电势能决定了体系的稳定性。ξ电势越高,体系越稳定。而在润滑油这样浓的非水分散体系中,双电层的稳定作用减弱。有的研究结果表明,ξ电势与稳定性无关。因此,在此种情况下,主要考虑空间位阻(墒排斥)的稳定作用。
114、内燃机油添加剂相互作用研究
在金属表面接触和摩擦的条件下,受热和氧的作用、表面温度的变化和摩擦面的不断更新、应力造成的缺陷增加以及表面塑性流动造成的表面缺陷激增等,引起润滑油的摩擦化学反应。润滑油遭到剪切、氧化,直至变质。所以研究润滑油的抗氧化安定性具有很重要的实际意义。
通过添加不同的抗氧添加剂,可以在很大程度上改善润滑油的抗氧化安定性。使用T202、T203、T204、DNA和CuDDP等5种添加剂,运用均匀设计和后续数据处理方法来研究这几种添加剂在润滑油氧化安定性试验、抗磨承载性试验中的作用,并分析他们间的复杂相互关系,从而为研究内燃机润滑油的添加剂相互
作用进行了试验性探讨。
在均匀设计的基础上安排试验,考察几种抗氧,抗腐添加剂对润滑油氧化安定性的作用。采用逐步回归分析实验数据。发现T203,T204复配后其承载抗磨能力忧于T202,抗氧抗腐能力相当.DNA、CuDDP均具有很好的抗氧化性能,最后,运用多变量非线性规划理论计算出了各种添加剂的最佳加入量以及其最终配方。
115、加氢润滑油基础油光稳定刑的研制
加氢润滑油基础油具有粘度指数高、挥发性低、对添加剂感受性好及热安定性好等特点,但也存在对极性物质溶解能力差及光安定性差的缺点,影响了加氢基础油的应用和推广。
上世纪五、六十年,代国内外学者便对加氢润滑油基础油光安定性差的问题进行了一系列的研究。比较有说服力的观点是,部分饱和的多环芳烃是导致加氢基础油光安定性差的根本原
。解决加氢基础油光安定性差的方法有:化学改质法、分离法、改进加氢裂化工艺及调和法。但各种方法各有优缺点。用添加光稳定剂的方法解决加氢润滑油基础油光安定性差的问题最具有发展前途。
应用正交试验设计的方法,研究了的紫外辐射吸收剂、受阻胺类光稳定剂及抗氧剂,发现均能提高加氢润滑油基础油抗光氧化降解的能力。在相同的辐射剂量下,添加四甲基受阻胺类光稳定剂的加氢基础油抗光氧化降解的能力优于添加五甲基受阻胺类光稳定剂:添加苯并三唑型紫外辐射吸收剂比添加二苯甲酮型紫外吸收剂的加氢基础油抗光氧化降解的能力强:紫外辐射吸收剂与受阻胺类光稳定剂之间以及紫外辐射吸收剂与抗氧剂之间均存在协同作用。并且发现,四甲基受阻胺类光稳定剂与酚类抗氧剂之间存在协同作用,而五甲基受阻胺类光稳定剂与酚类抗氧剂之间存在反协同作用。
116、硼化无灰分散剂的应用
随着发动机性能的改进及环保的要求,内燃机油不断升级换代.新油品规格对油品抗氧性及分散性提出了更高要求1城市交通堵塞,汽车经常处于停停开开的状况下,汽油机的转速快慢交替,负荷高低交替.引起润滑油的变质,不仅出现“黑色油泥”,还存在阀系严重磨损的问题。所以必须对目前国内外普遍使用的丁二酰亚胺类无灰分散剂在分散性及高温抗氧性等方面加以改进。
国外各大润滑油公司从8O年代韧开始开发了多种具有良好分散性及高温抗氧性的新型无灰分散剂.据资料介绍.对丁二酰亚胺类无灰分散剂进行硼化改性,可明显提高其抗氧性及分散性。美国Exxon化工公司、Ethl公司等国外公司新推出的内燃机油复合剂、二冲程油复合剂、ATF复合剂中大部分含有此类分散剂。
国内在硼化无灰分散剂的研制方面也做了很多工作,但硼化的丁二酰亚胺类无灰分散剂由于工艺上的原因,致使其产品不稳定,易析出珊酸,所以尚无工业产品。
117、油基抗雾剂与水基抗雾剂
油基抗雾剂
油基抗雾剂能溶解在油基类的基础油中,一般不溶干水。故这类抗雾剂一般用于油基金属加工润滑剂。常见的油基抗雾剂有聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯无规共聚物、高分子聚合物复合物、低分子聚合物复合物等。
水基抗雾剂
对于水基抗雾剂的研究报道目前国内外的文献资料较少。
一般来说,这类抗雾剂应是水溶性的高分子聚合物
可供选择的类型有聚烷撑复化物、聚丙烯酰胺、聚甲基两烯酰胺、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的共聚物以及不饱和的C 一C
的羧酸。此外,水基抗雾剂还应具备不易水解、抗剪切性能好的特点。
118、芥酸硫钼与其它硫、钼添加剂的区别
含硫、钼的添加剂主要有氨荒酸钼(MoDtC)和硫磷酸钼(MoDTP),其中MoDTC(含S.N、Mo元素)抗磨、极压性能一般,减摩作用较好,但油溶性差,价格昂贵;而MoDTP(含S、P、Mo元素)抗磨、极压性能优良,但容易水解产生腐蚀性。芥酸硫钼正好弥补其前两种的不足,油溶性好、抗磨极压性优良、抗水解、耐腐蚀。与传统的T322二苄基二硫化物、硫化异丁烯、T202二烷基二硫代磷酸锌、T405硫化烯烃棉籽油等添加剂相比,芥酸硫钼具有更好的抗磨特性。
芥酸硫钼的摩擦特性机理:
通过AES分析的结果表明,在边界润滑条件下,摩擦表面生成了钼硫化合物和铁硫化合物,在5oA深度仍存在钼硫化合物。芥酸硫钼具有优良的减摩和抗磨效果,其摩擦系数比基础油减少30%,而单含硫的T322二苄基二硫化物、硫化烯烃等不具有这样的效果,因而认为钼元素是起减摩作用的主要元素。在边界润滑时,芥酸硫钼通过摩擦化学反应生成具有层状结构的钼硫化合物,它能够形
成摩擦副的相对滑移,从而起到抗磨、减摩作用。
AES分析显示,除了钼硫化合物以外,还有铁的硫化物,据此认为摩擦表面生成的是钼硫、铁硫化合物的复合无机膜。由于铁硫化合物熔点高,使芥酸硫钼具有较好的极压作用。
总之,芥酸硫钼的摩擦特性机理是在边界润滑条件下,经摩擦化学反应生成钼硫、铁硫化合物的复合无机膜。由于膜层的滑移作用和无机膜的极压性,使芥酸硫钼具有优良的减摩、抗磨、极压性能。
119、极压抗磨剂在冷轧轧制油中的应用状况
20世纪70年代末、80年代初,武汉钢铁公司引进了1700mm五机架冷连轧机,从那时起,轧制油开始在中国使用。尽管当时对轧制油的要求很高,但由于认识上的局限性以及轧制的都是0.5mm以上的带钢,因此在轧制油的组成中,起润滑作用的主要组分是羧基化合物、羰基化合物以及醇类化合物等,没有极压抗磨剂,在轧制变形区内起润滑作用的油膜主要是物理吸附膜和化学吸附膜。80年代中、后期,随着轧机轧制速度越来越快,轧制变形率越来越大,轧制成品厚度越来越薄,用户对冷轧钢板的表面质量要求越来越高,没有极压抗磨剂的轧制油已满足不了工业生产的实际要求。因此从80年代末、90年代初开始,极压抗磨剂在轧制油中获得了广泛的应用。目前在市场上的数10家品牌的轧制油均含有极压抗磨剂。
一般的极压抗磨剂主要是含S、P、CI化合物、有机硼化合物、有机钼化合物或其混合物。由于含Cl化合物的电负性太强,会造成乳化液破乳,对冷轧带钢表面造成锈蚀,因此在冷轧轧制油中使用较少。有机硼类化合物和有机钼类化合物是性能良好的极压抗磨剂,它们常用于抗磨液压油、油膜轴承油、齿轮油等润滑油中。但由于这类添加剂的灰分太大,对带钢退火后的板面清净性有一定影响,因此在轧制油中使用较少。有机硫化合物和有机磷化合物目前是冷轧轧制油中使用较为广泛的极压抗磨剂。
在中国,有机磷化合物,如烷基磷酸酯、芳基磷酸酯、亚磷酸酯、酸性磷酸酯、硫代磷酸酯、硫代亚磷酸酯、二烷基二硫代磷酸酯等已形成系列化,无论从分子结构、反应活性、水解安定性、氧化安定性等都达到了工业应用的水平,与国际同类产品的性能没有大的差别。
中国虽然从20世纪60~70年代已开始研制开发有机硫类化合物,并有部分硫化合物产品在市场上销售,如硫化棉子油、硫化聚异丁烯、二苄二硫化合物等,但是这些产品在气味及防腐蚀性能上始终满足不了在敞开环境下工业应用的要求。近几年来,国外含硫化合物添加剂发展迅速,特别是用在冷轧轧制油中的硫化合物添加剂已形成系列化。该类产品的特点是外观色浅,活性硫含量低,气味轻,铜片腐蚀达到1b水平,完全可用于冷轧轧制油中。目前在中国经销该类产品的国外公司有数10家之多。
120、聚甲基丙烯酸酯粘度指数改进剂
粘度指数改进剂是多级发动机油不可缺少的添加剂之一,其所占比例仅次于清净分散剂,列第二位。美国统计数字表明,粘度指数改进剂的用量正以每年12%的速率增长。粘度指数改进剂由最初的聚异丁烯(PIB)发展到聚甲基丙烯酸酯(PMA)、乙烯一丙烯共聚物(ocP)及苯乙烯类共聚物或异戊二烯共聚物(HSD)
粘度指数改进剂的作用实质是改善油品的粘温性能,使油品具有较高的粘度指数,从而保证发动机在低温下能顺利启动,在高温下油品有足够大的粘度,确保良好的润滑。同时要求粘度指数改进剂对油品的氧化安定性、清净性不产生明显的有害影响,多级发动机油在机械剪切力的作用下粘度损失小。本文从稠化能力、低温性能及抗剪切性能等方面对常用的乙烯一丙烯共聚物(OCP)及异戊二烯共聚物(HSD)的性能进行了综合评价。
1、粘度指数改进剂的使用性能
粘度指数改进剂的使用性能主要体现在对成品油的稠化性能、低温性能及抗剪切性能等方面。
1.1 稠化能力
粘度指数改进剂的稠化能力主要与粘度指数改进剂的种类及分子量有关,分子量越大,稠化能力越强。
粘度指数改进剂的稠化能力决定多级发动机油中粘度指数改进剂的加入量
由于高分子化合物的热氧化分解,粘度指数改进剂的加入量对多级发动机油的清净性有明显影响。有资料介绍:在多级发动机油中粘度指数改进剂的用量最好不要超过1%
~1.5%。
1.2 低温性能
多级发动机油的低温性能主要反应在低温启动性与低温泵送性。粘度指数改进剂的低温增稠能力越低,低温性能越好。
1.3 剪切稳定性
剪切稳定性是粘度指数改进剂的一个重要的使用性能,它直接影响多级发动机油粘度的稳定性。剪切稳定性与粘度指数改进剂的分子量、分子量分布及聚合物结构有关,但主要由分子量决定。同一类型的粘度指数改进剂分子量越大,抗剪切安定性越差。改善剪切稳定性的方法有几种:一是降低粘度指数改进剂的分子量以及使分子量分布变窄;二是通过改善聚合物结构稳定性,使聚合物在保持较高稠化能力的同时,具有较好的剪切稳定性
90年代出现的星状聚合物(Shell公司的SV260、SV250等系列产品)是性能改进的典型例子。该类产品在稠化性能及剪切稳定性等综合性能方面表现良好。
2、粘度指数改进剂的作用机理
粘度指数改进剂是一种油溶性高分子聚合物,在室温下一般呈橡胶或固体形态,其分子量从几万到几十万,而润滑油的平均分子量仅为500左右。当这种高分子聚合物溶解在溶剂(润滑油)中后,会形成线团结构,且在溶剂中的线团体积与分子量较小的溶剂油相比要大得多,因而使油品的粘度远大于溶剂的粘度,这就是增稠的原因。在低温下,高分子聚合物以线团状存在,对油品粘度影响不大;随着温度升高,其线团伸张,有效容积增大,从而对油品流动阻碍作用增大,导致油品粘度相对显著增大。粘度指数改进剂就是基于不同温度下具有不同形态,并对粘度产生不同的影响,以增加油品粘度和改进粘温性能的。
结论:
①
乙烯一丙烯共聚物在澜滑油中的稠化能力随分子量的增大而增大,抗剪切性能随分子量增大而变差;分子量分布越窄,抗剪切性能越好;
②
氢化异戊二烯同乙烯一丙烯共聚物相比,具有更好的增稠性和剪切安定性,是调配大跨度高档润滑油的最佳选择。
121、润滑油添加剂种类
我国的润滑油添加剂,根据行业标准SHO389–92石油添加剂的分类,按作用分为清净分散剂、抗氧化腐剂、金属钝化剂、极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡沫剂等。
1、净分散剂
清净分散剂包括清净剂和分散剂两类。主要用于内燃机油(汽油机油、柴油机油、铁路内燃机车用油、二冲程汽油机油和船用发动机油)。其主要作用是使发动机内部保持清洁,使生成不溶性物质呈胶体悬浮状态,不致进一步形成积炭、漆膜或油泥。具体说来,其作用可分为酸中和、增溶、分散和洗涤等四个方面。
2、氧抗腐剂
抗氧抗腐剂可以抑制油品氧化,主要用于工业润滑油、内燃机油和工艺用油等。
3、金属钝化剂
金属钝化剂夜市一种抗氧剂,它本身并无抗氧化作用,而是间接地”钝化”金属活性,抑制金属及其化合物对油品氧化其催化作用,减少油品的败坏,延长油品的使用寿命。
4、积压抗磨剂
积压抗磨剂是指在高温、高压的边界润滑状态下,能和金属表面形成高熔点化学反应膜,以防止发生溶结、咬粘、刮伤的添加剂。它的作用是其分解产物在摩擦高温下与金属起反应,生成剪切应力和熔点都比纯金属低的化合物,从而防止接触表面咬合和焊溶,有效的保护金属表面。极压抗膜剂主要用于工业齿轮油、液压油、导轨油、切削油等有极压要求的油中,以提高油品的极压抗磨性能。
5、油性剂和摩擦改进剂
凡是能使润滑油增加油膜强度,减少摩擦系数,提高抗磨损能力,降低运动部件之间的摩擦和磨损的添加剂都叫油性剂。
6、粘度指数改进剂
粘度指数改进剂都是油溶性的链状的高分子聚合物,其相对分子质量有几万到几百万。当其溶解在润滑油中时,在低温时它们以丝卷状存在,对润滑油的粘度影响不大,随着润滑油温度升高,丝卷伸张,有效容积增大,对润滑油流动阻力增大,导致润滑油的粘度相对显著增大。基于不同温度下粘度指数改进剂具有不同形态并对粘度产生不同影响,可以增加粘度和改进粘温性能,故粘度指数改进剂主要用于提高润滑油的粘度指数,改进粘温性能,增大粘度。可用来配制稠化剂油,使配制的油品具有优良的粘温性能,使其低温起动性好,油耗低和具有一定的抗磨作用。
7、防锈剂
防腐剂的作用实在金属表面形成牢固的吸附膜,以抑制氧及水,特别是谁对金属表面的接触,使金属不致锈蚀。
防锈剂主要用于工业润滑油和金属加工冷却润滑液、金属防护油等。
8、降凝剂
油品温度下降到一定程度后,就要失去流动性而凝固,降凝剂的作用主要是降低油品的凝固点,并保证油品在低温下能够流动。
降凝剂广泛应用于各类润滑油中,典型代表是烷基萘、聚α-烯烃。
9、抗泡沫剂
液压油、压缩机油等油品可能遇到开机、停机频繁的工作条件,内燃机油、齿轮箱油等循环系统的搅拌又比较激烈,常常会产生大量泡沫,造成能量传递和供油故障。抗泡方法很多,可分为物理-机械抗泡和化学抗泡。实际上,大多数是添加剂炮剂作为抗泡剂的物质应具备:
①抗泡剂不能溶于润滑油中;
②抗泡剂能均匀地分散在润滑油中;
③抗泡剂表面张力比润滑油要小。
122、切削液添加剂的现状
切削液是一种复杂的化合物,它含有几种乃至几十种不同成分的添加剂。添加剂的成分不但直接影响切削液的切削性能(润滑、冷却和清洗性能),而且还影响切削液的非切削性能(毒性、腐蚀性、污染性、使用周期性和废液可处理性)。切削液常用的添加剂主要有极压润滑剂、防锈剂和防腐剂等。所以切削液的这些添加剂不仅要性能优良,而且要无毒无害。
(1)极压润滑剂
目前仍在使用的极压润滑剂主要是含有硫、磷、氯类的化合物,如硫化烯烃、硫化动植物油、硫脲、磷酸酯。氯化石蜡等,它们在高温下与金属表面发生化学反应生成化学反应膜,在切削中起极压润滑作用。它们的润滑性能很好,但对环境有污染,对操作者有害。随着人们环保意识的加强,现在已限制使用此类添加剂。国内外正在着手研究它的替代物。近年来,无毒无害的硼酸盐(酯)类添加剂系列受到了广泛的重视。
(2)防锈添加剂
防锈添加剂的作用在于防止工件生锈,它有水溶性和油溶性两类,分别用于水基切削液和切削油。常用的油溶性防锈添加剂有石油磺酸钡、石油磺酸钠等。对于水溶性防锈添加剂,亚硝酸钠是长期被认为有效的防锈添加剂,但人们已逐渐认识到它对人体有致癌的可能性。铬酸盐、重铬酸盐对钢铁也有良好的防锈作用,但有毒、污染环境,它们的使用都受到限制。磷酸盐类防锈剂会污染环境,它们的使用也应受到限制。因而开发新型无毒无害防锈剂是发展趋势。目前利用多种无毒添加剂的协同效应,如由机胺、硼酸盐、苯丙三氮唑等复配成的高效防锈添加剂已取得好的效果。钼酸盐也是防锈性能优良且无毒的防锈剂。
(3)防腐剂
切削液本身具备着微生物和菌类生长繁殖的条件,容易腐败变质发臭。防腐剂(或杀菌剂)的作用在于杀灭或抑制细菌和霉菌的生长,以达到延长切削液的使用期限。常用的防腐剂是酚类化合物、甲醛类、含氯和含苯化合物。虽有较强的杀菌作用,但会伤害操作者,并污染环境,刺激人的眼、鼻,使操作者患有皮肤病和呼吸道疾病。近年来由于受到环保法规的限制,许多国家对含酚类、苯类及甲醛类的杀菌剂的使用加以限制,并积极寻求新型无毒杀菌剂。如日本选用油酸、硬脂酸、月桂酸等羧酸配成的铜盐具有一年以上的抗腐蚀能力。美国开发的柠檬酸单铜也有较好的抗菌效果。我们近年来利用硼酸酯、表面活性剂和整合剂复配成的防腐剂也具有较强的抗菌能力。
目前国内在切削液中有防腐剂的产品很少见,在切削液使用中加入防腐剂也不多见。这主要是由于加入防腐剂使切削液的成本增加较大和使用不大方便所致,今后的任务是开发和推广价格适宜使用方便且无毒的防腐剂。
123、油溶性磺酸盐防锈剂
油溶性磺酸盐是常用的主要防锈添加剂,依据磺酸来源,可以分为石油磺酸盐(主要是钡盐、钙盐和钠盐)和合成磺酸盐(主要是重烷基苯磺酸盐和二壬基萘磺酸盐)。
该产品在国外的生产目前已有了较大变化和发展,这对我国油溶性磺酸盐发展有很大的提示作用。
首先是环保的需要。目前我国磺酸盐防锈剂主要是钡盐。由于钡盐有毒,发达国家已经禁止使用,我国必须加快开发生产钙盐防锈剂步伐,才能适应竞争要求。另外,我国还需要对磺酸盐产品技术控制指标及测试方法进行适当调整,尽可能采用ASTM标准。由于腐蚀方面的原因,加上日益严格的环保要求,一些发达国家已经要求磺酸盐中氯含量控制在10毫克/千克以下,我们应该改进氯含量测试方法,并从生产工艺上进行改进。可以说,如果该产品的“三废”治理工作搞不好,将来的生产和发展就会遇到极大阻碍。
其次,国外有关企业已经提出,要控制磺化用的石油馏分和重烷基苯馏分,从而控制磺酸的相对分子量,缩小其相对分子量分布范围。从国外产品数据看,石油及合成重烷基苯磺酸盐的磺酸相对分子量一般在450~560之间为好。当含有低相对分子量磺酸盐时,容易在金属表面产生黄褐色的油污,并随水分、防锈剂浓度增加而增加;相对分子量过高,油溶性就差。此外,还要重视磺酸盐/羧酸盐复合添加剂的开发。
目前我国主要生产10个品种牌号的油溶性磺酸盐防锈剂,分别是:石油磺酸钠(代号T701),生产厂家主要有杭州炼油厂、中油玉门油田分公司炼化总厂、成都石油化学总厂添加剂厂和洛阳连大石油添加剂有限公司;石油磺酸钡(代号T702),生产厂家主要有杭州炼油厂、中油玉门油田分公司炼化总厂、成都石油化学总厂添加剂厂和洛阳连大石油添加剂有限公司;低碱值石油磺酸钙(代号T101),生产厂家主要有中油玉门油田分公司炼化总厂和上海炼油厂添加剂厂;中碱值石油磺酸钙(代号T102),生产厂家主要有中油玉门油田分公司炼化总厂和上海炼油厂添加剂厂;低碱值合成磺酸钙(代号T104),生产厂家主要有中油锦州石化分公司添加剂厂;中碱值合成磺酸钙(代号T105),生产厂家主要有中油锦州石化分公司添加剂厂;碱性二壬基萘磺酸钡(代号T705),生产厂家主要有中油玉门油田分公司炼化总厂和苏州特种化学品有限公司;中性二壬基萘磺酸钡(代号T705A),生产厂家主要有苏州特化学品有限公司;重烷基苯磺酸钠,生产厂家主要有苏州特种化学品有限公司;重烷基苯磺酸钡,生产厂家主要有苏州特种化学品有限公司。
124、抗乳化剂
油品在使用过程中会受到水的污染,如机械设备漏水、为了冷却加工件而必须喷淋大量冷却水等情况,均会在油中进入一定水分,这就要求油品具有一定的分水性和不被水乳化成W/O(油包水)型乳化体。因为润滑油在乳化后或其抗乳化性差,会丧失流动性(W/O型乳化体会使油的粘度成倍地增加)和损失润滑性,也会引起金属腐蚀和磨损。工业齿轮油、汽轮机油、液压油(如含锌盐的油品)均易受水的污染,所以这些油品对抗乳化性能有较高的要求。
造成润滑油分水性差或发生乳化的原因是多方面的
1、高粘度油中会含有一些极性组分;
2、在工业润滑油中加有各种添加剂,特别是清净分散剂、防锈剂、极压抗磨剂,这些添加剂大部分均属表面活性剂,加入后要降低油品的抗乳化性;
3、油品在使用中被氧化生成了羧酸等易乳化的化合物,使油抗乳化性变坏。
加深基础油的精制深度,选择适宜的各种添加剂固然是一种应首先考虑的问题,但是加入抗乳化剂是提高润滑油抗乳化性的主要途径。在油品中加入抗乳化剂后能改变油/水界面张力,以达到改善油品的抗乳化性的目的。因为加入抗乳剂后可以消除分散相液滴结合的障碍(即消除液滴外面的保护膜),使液滴容易结合在一起。另外,抗乳化剂能使乳化液发生转相作用,是W/O型变成O/W(水包油)型,达到分水的目的。
较常用的抗乳化剂有聚氧丙烷型的衍生物,如D114等。
125、清净分散剂
清净分散剂包括清净剂和分散剂两类。主要用于内燃机油(汽油机油、柴油机油、铁路内燃机车用油、二冲程汽油机油和船用发动机油)。其主要作用是使发动机内部保持清洁,使生成的不溶性物质呈胶体悬浮状态,不致于进一步形成积炭、漆膜或油泥。具体说来,其作用可分为酸中和、增溶、分散和洗涤等四方面。
(1)酸中和作用:清净分散剂一般都有一定的碱性,有的甚至是高碱性,它可以中和润滑油氧化生成的有机酸和无机酸,阻止其进一步缩合,因而使漆膜减少,同时还可以防止这些酸性物质对发动机部件的腐蚀。
(2)增溶作用:清净分散剂都是一些表面活性剂,它能将本来在油中不能溶解的固体或液体物质增溶于由5-20个表面活性剂分子集合而成的胶束中心,在使用过程中,它将含有羟基、羰基、羧基的含氧化合物、含有硝基化合物、水分等,增溶到胶束中,形成胶体,防止进一步氧化与缩合,减少在发动机部件上有害沉积物的形成与聚集。
(3)分散作用:能吸附已经生成的积炭和漆膜等固体小颗粒,使之成为一种胶体溶液状态分散在油中,阻止这些物质进一步凝聚成大颗粒而黏附在机件上,或沉积为油泥。
(4)洗涤作用:能将已经吸附在部件表面上的漆膜和积炭洗涤下来,分散在油中,使发动机和金属表面保持清洁。
清净分散剂的结构,基本上是由亲油、极性和亲水三个基团组成,由于结构的不同,导致清净分散剂的性能有所不同,一般来说,有灰添加剂的清净性较好,无灰添加剂的分散性突出。
清净分散剂的典型代表有石油磺酸盐、烷基酚盐、水杨酸盐、丁二酰亚胺、丁二酸酯和聚合物。前三种也称有灰清净分散剂,后三种称无灰清净分散剂。
126、抗氧剂和抗氧抗腐剂
抗氧剂和抗氧抗腐剂可以抑制油品氧化,主要用于工业润滑油、内燃机和工艺用油等。
抗氧化添加剂按其作用原理可分为二种类型:链反应终止剂、过氧化物分解剂。常用的屏蔽酚型和胺型化合物抗氧剂属于链反应终止剂,可以和过氧化基(ROO.)生成稳定的产物(ROOH或ROOA),从而防止润滑油中烃类化合物的氧化反应,如2,6-二叔丁基对甲酚、4,4-亚甲基双酚、α-萘胺、N,N-二仲丁基对苯二胺等。过氧化物分解剂能分解油品氧化反应中生成的过氧化物,使链反应不能继续发展而起到抗氧作用;能在热分解过程中产生无机络合物,在金属表面形成保护膜而起到抗腐作用;能在极压条件下在金属表面发生化学反应形成具有承载能力的硫化膜而起到抗磨作用,所以它是多效添加剂。抗氧抗腐剂的主要品种有二烷基二硫代磷酸锌盐(ZDDP)、硫磷烷基锌盐、硫磷丁辛基锌盐及其系列产品。
酚型和胺型抗氧剂多用于变压器油、工业润滑油、汽轮机油和液压油等。而二烷基二硫代磷酸锌盐等以及其它含硫、磷类或含有机硒类化合物常用于工业润滑油、内燃机油及工艺用油。但含二硫代磷酸盐的润滑油不适合用于镀银轴的内燃机车及润滑发动机的连杆顶部钢套上,二烷基二硫代氨基甲酸盐能满足有镀银部件的机器使用要求。
127、基础油芳烃含量对添加剂感受性的影响
润滑油由基础油和添加剂构成,其中基础油一方面起润滑、冷却、清洗、密封、减震等作用,另一方面用作添加剂的载体。润滑油基础油的结构特征对其使用性能有着相对大的影响。在影响润滑油使用性能的诸多因素中,基础油芳烃含量的不同通过影响添加剂在金属表面的吸附而造成油品在使用性能上的差异。
芳烃对基础油性质的影响主要体现在倾点、苯胺点、溶解能力、氧化安定性以及添加剂感受性等方面,而少量芳烃又可作为天然的氧化抑制剂,因此芳烃在基础油中的含量远不及饱和烃,但其影响却是不可忽略的。
实验表明,添加剂为磷酸三甲酚酯时,在相同添加剂添加量的情况下,不同芳烃含量的增加,磨径、摩擦系数变大,临界负荷降低,导致磷酸三甲酚酯的使用效率降低,油品的润滑性能降低。
添加剂为硫化烯烃时,在相同添加量的情况下,随油样中芳烃含量增加,模型体系及实际样品均表现为磨斑直径减小、临界负荷降低、摩擦系数增大。对于含硫极压剂来说,其极压性能由于吸附在摩擦表面的硫化物与表面作用生成了硫化铁和硫化亚铁固体膜,该表面膜较脆,容易剥离,而使磨斑直径减小。这是磨斑直径变化趋势矛盾于临界复合和摩擦系数变化趋势的原因。总之,随芳烃含量的增加,硫化烯烃的使用效率降低,油品的润滑性能降低。
当山梨醇单油酸酯添加量相同时,不同芳烃含量的基础油其抗磨性与添加其他添加剂时相同,即随油中芳烃含量增加,磨斑直径和摩擦系数变大,临界负荷降低,山梨醇单油酸酯的使用降低,油品的抗磨性降低。
综上所述,润滑油基础油中的芳烃是可极化的物质,它们的存在减弱了添加剂分子在金属表面的吸附,因此,在相同条件下,润滑油基础油中芳烃对极压剂、抗磨剂和摩擦改进剂的作用有消极的影响。
润滑油基础油中芳烃的含量对油品在润滑方面的影响表现为:对含硫化烯烃的润滑油,随油中芳烃含量的增加磨斑直径、临界负荷降低,摩擦系数增加;含磷酸三甲酚酯、山梨醇单油酸酯的润滑油,随油中芳烃含量的增加磨斑直径、摩擦系数增加,临界负荷降低。
128、润滑油添加剂的概述
润滑油添加剂系指向润滑油基础组分加少量即能显著改善润滑油基础组分某些性质的化工产品。它有两个条件,一少量,二显著改善润滑油基础组分性质。
但这个“少量”并没有严格的界限,也仅是相对而言,与基础油比,还是少,对某些品种总添加剂量虽然很大,甚至高达60%,但每一种添加剂相对于基础油,仍是“少量”。此外,我们国家润滑油有个发展过程,添加剂发展更为迅速,还有个传统习惯问题,故对某些化工产品从定义上看,可称之为添加剂,但又不叫添加剂,称之为调合组分。这方面的例子较多,现举几例展示如下。
(1)HVll50BS油在某些内燃机油中要加入不到10%的150BS光亮油,以改善机油的油性(润滑性),它符合“少量”的条件,尽管也改善了机油的润滑性,但并未显著改变,还得在油中加入其它添加剂,故习惯上不叫它为添加剂,而称为基础油。
(2)—25℃或—45℃变压器油在调多级内燃机油时,在有的配方中,为了改善多级油的低温性能,加入了约10%的—25℃或—45℃变压器油,尽管也是“少量”,的确也改变了机油的低温性能,但并不“显著”,还必须加入T803、了602等添加剂,故习惯上仍称之为基础油组分。
(3)T603、OCP等粘度指数改进剂
这些物质在油中的加入量也颇大,特别是在多级内燃机油中有的>10%,在调配雅马哈摩托车无烟摩托车油中,低分子聚异丁烯HV50(分子量6万)加入量高达30%,它们量不少,但与基础油比仍“少”,但他们显著改变了机油的粘温性能,故仍称之为粘度指数改进剂,并命名为了T603、T611、T614、T616等。
(4)聚α-烯烃是合成油中用量最大的一种组分。它能显著改变油品粘度指数和低温性能,但它在合成油或半合成油中用量大<合成油几近100%,半合成油中根据油品性质要求亦是百分之几十),故习惯上不称其为添加剂,而称之为油品调合组分。
(5)沥青本来就是以烃类为主的重质石油产品,在某些品种中其加入量也不算少,有的就称之为添加剂,有的则称之为调合组分,如在调快速淬火油时,由于沥青显著改变了油品的淬火性能,被认为是催冷剂,而在调老牌号26号齿轮油和开式齿轮油时,尽管它也改善了油品的粘度、油性等性质,但习惯上则把它认为是调合组分。
(6)抽出油
在橡胶操作油中要用大量的抽出油,在调配44号车轴油时也要加入30%的抽出油,前者是满足橡胶制品性能的需要,后者则是为了改善车轴油的油性,由于其量较大,相对改变油品这方面性质不显著,习惯上称之为调合组分。
从以上数据看出,对某些物质,其调合组分和添加剂的区别不是十分显著,有的纯属传统习惯称谓,我们只要掌握了原则便可作出判别,达到正确理解和选用基础油和添加剂的目的。
2013年8月26日
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