一、粘度指數(shù)改進(jìn)劑
粘度指數(shù)改進(jìn)劑又稱增粘劑或粘度劑分散劑。黏度指數(shù)改進(jìn)劑是一種油溶性鏈狀高分子化合物,低溫時(shí)高分子收縮卷曲,對(duì)基礎(chǔ)油的內(nèi)摩擦影響減小;對(duì)黏度的影響也相當(dāng)較小。高溫時(shí),高分子溶脹,流體力學(xué)體積和表面積增大,基礎(chǔ)油的內(nèi)摩擦顯著增加。黏度指數(shù)改進(jìn)劑在不同溫度下的形態(tài)會(huì)發(fā)生變化,其作用的實(shí)質(zhì)是改善油品的黏溫性能,使油品具有較高的粘度指數(shù),從而保證機(jī)器能在低溫下順利啟動(dòng),且在高溫下能有足夠大的粘度,確保良好的潤(rùn)滑。
常見的粘度指數(shù)改進(jìn)劑有聚異丁烯(PIB)、乙丙烯共聚(OCP)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)和氫化苯乙烯雙烯共聚物(HSD)等。
粘度指數(shù)改進(jìn)劑廣泛用于內(nèi)燃機(jī)油中,主要用于生產(chǎn)多級(jí)汽柴油機(jī)油,另外液壓油和齒輪油也使用。
二、降凝劑
油品溫度下降到一定程度后,就要失去流動(dòng)性而凝固,降凝劑的作用主要是降低油品的凝固點(diǎn),并保證油品在低溫下能夠流動(dòng)。
降凝劑是靠與臘吸附或與臘共晶來(lái)改變臘的結(jié)構(gòu)和大小而起作用的,降凝劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)降凝效果有決定性的影響。降凝劑有吸附和共晶兩個(gè)作用,降凝劑雖不能阻止蠟晶的析出,但是能阻礙臘結(jié)晶形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而使其傾點(diǎn)降低。
所以添加劑僅對(duì)含臘的油品起作用,且不能降低臘的析出溫度和析出量。
目前,常用降凝劑有烷基萘、聚酯類(如聚甲基丙烯酸酯)和聚烯烴類化合物(如聚α-烯烴)等。
三、防銹劑
防銹劑的作用是在金屬表面形成牢固的吸附膜,以抑制氧及水特別是水對(duì)金屬表面的接觸,使金屬不致銹蝕。
防銹劑多是一些極性物質(zhì),其分子結(jié)構(gòu)一端是極性很強(qiáng)的基團(tuán),具有親水性,另一端是非極性烷基,具有疏水性。當(dāng)含有防銹劑的油品與金屬接觸時(shí),防銹劑分子中的極性基團(tuán)對(duì)金屬表面有很強(qiáng)的吸附能力,在金屬表面形成緊密的分子保護(hù)層,阻止腐蝕介質(zhì)與金屬接觸,故起到防銹作用。防銹劑還對(duì)水及一些腐蝕性物質(zhì)有增溶作用,將其增溶于膠束中,起到分散或減活作用,從而消除腐蝕性物質(zhì)對(duì)金屬的侵蝕。當(dāng)然,堿性防銹劑對(duì)酸洗物質(zhì)還存在中和作用,使金屬不受酸的侵蝕。常見的防銹劑有硫酸鹽類(磺酸鈣、磺酸鈉和磺酸鋇))、羧酸類(十二烯基丁二酸、環(huán)烷酸鋅、N-油酰肌氨酸十八胺鹽)、有機(jī)胺類、酯類和雜環(huán)化合物類(苯并三氮唑)等。
常用的防銹劑為十二烯基丁二酸,又名T746防銹劑。
防銹劑主要用于工業(yè)潤(rùn)滑油和金屬加工冷卻潤(rùn)滑液、金屬防護(hù)油等。
四、抗泡劑
存在于油中的泡沫會(huì)使?jié)櫥偷睦鋮s效果降低,管理產(chǎn)生氣阻,潤(rùn)滑油供應(yīng)不足,油箱溢油,泡沫的存在還會(huì)破壞潤(rùn)滑油膜的完整性,從而導(dǎo)致機(jī)件磨損加劇,甚至發(fā)生燒結(jié)而造成嚴(yán)重事故。
抗泡劑在潤(rùn)滑油中的存在狀態(tài)有別于其他功能添加劑,它不溶于潤(rùn)滑油,而是呈細(xì)小的液珠分散在油中。
抗泡劑在潤(rùn)滑油中的溶解度、顆粒度和分散均勻性是決定油品泡沫性能的關(guān)鍵,所以不同的泡沫體系,抗泡劑的感受性不同。
二甲基硅油(T901)是目前所應(yīng)用的主要抗泡劑,它不溶于油,通過膠體磨合等手段使之呈高度分散狀態(tài)而分布于油中,它的用量一般為1-100ppm,且低粘度的潤(rùn)滑油使用高粘度的硅油效果更好,高粘度的潤(rùn)滑油使用低粘度的硅油較好。非硅型消泡劑主要是丙烯酸酯與醚共聚物(T911,T912),適用于高粘度潤(rùn)滑油,效果持久性好。
五、抗乳化劑
油品的抗乳化性能是工業(yè)潤(rùn)滑油的一個(gè)重要指標(biāo)之一。工業(yè)潤(rùn)滑油在使用過程中遇到水的污染,往往會(huì)形成乳化液。乳化油會(huì)增加機(jī)械磨損,降低設(shè)備使用壽命。
乳化劑就是能使兩種以上互不相溶的液體(如油和水)形成穩(wěn)定的分散體系(乳化液)的物質(zhì)。乳化劑的特點(diǎn)是降低油/水之間的界面張力,在界面上的表面活性劑分子親油基、親水基分別吸附在油相和水相上,排列成界面膜,防止乳化粒子結(jié)合,促使乳化液穩(wěn)定。工業(yè)齒輪油、汽輪機(jī)油、液壓油(如含鋅鹽的油品)均易受水的污染,所以這些油品對(duì)抗乳化性能有較高的要求。
造成潤(rùn)滑油分水性差或發(fā)生乳化的原因是多方面的。
1、高粘度油中會(huì)含有一些極性組分。
2、在工業(yè)潤(rùn)滑油中加有各種添加劑,特別是清凈分散劑、防銹劑、極壓抗磨劑,這些添加劑大部分均屬表面活性劑,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,使油抗乳化性變差。
較常用的抗乳化劑有胺的四聚氧丙撐衍生物和環(huán)氧乙、丙烷嵌段聚醚兩類非離子型化合物等。
六、復(fù)合添加劑
現(xiàn)代潤(rùn)滑油調(diào)配過程中多采用了復(fù)合添加劑,不僅調(diào)配工藝簡(jiǎn)單、方便、而且降低了總的添加量,節(jié)約了潤(rùn)滑油成本。由于復(fù)合添加劑有嚴(yán)格的復(fù)合工藝條件和單劑的質(zhì)量保證。所以,采用復(fù)合添加劑調(diào)配出的潤(rùn)滑油質(zhì)量易于符合規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在,復(fù)合添加劑在潤(rùn)滑油中的地位愈來(lái)愈重要。
復(fù)合添加劑的種類有:發(fā)動(dòng)機(jī)油復(fù)合劑、齒輪油復(fù)合劑、液壓油復(fù)合劑、工業(yè)潤(rùn)滑油復(fù)合劑、防銹油復(fù)合劑、汽油機(jī)油復(fù)合劑、柴油機(jī)油復(fù)合劑等。
七、潤(rùn)滑油配方的元素識(shí)別
再用油在使用過程中,由于作用機(jī)理的不同以及外界的污染,添加劑會(huì)不斷消耗,因此,在機(jī)器潤(rùn)滑油檢測(cè)中,添加劑元素的檢測(cè)是極其重要的。
如,為了滿足高溫、高壓和高滑動(dòng)速度的工作條件,以及中和燃用重質(zhì)燃料油中的硫,常在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中加入含鈣、鋅、磷等元素的添加劑以及在齒輪油中加入含磷、硫等元素的添加劑,在高溫下,這些元素與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成厚度較大的化學(xué)反應(yīng)膜,膜的熔點(diǎn)高、抗剪強(qiáng)度低,一般用于高速、重載及高溫下的潤(rùn)滑。
潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑效果與各種添加劑的含量密切相關(guān),確定潤(rùn)滑油中各種添加劑成分的適量值是決定其潤(rùn)滑效果的關(guān)鍵。因此,日常新油、再用油的光譜元素檢測(cè),可大致判定添加劑的種類。
常用添加劑與對(duì)應(yīng)元素
添加劑 | 功能 | 材料 | 元素 |
清凈劑 | 中和酸,清洗表面沉積物和積碳 | 有機(jī)金屬皂類化合物 | Ca、Ba、Mg |
分散劑 | 保持顆粒懸浮在油中以防止積碳聚集 | 石油硫酸鹽和烷基酚鹽(灰劑)和丁二酰亞胺 | ---- |
抗氧劑 | 防止形成各種沉積物如積碳、油泥、漆膜以及粘度增加 | ZDDP,2,6-二叔丁基對(duì)甲酚 | Zn、P |
防銹劑 | 防止鋼鐵零件生銹 | 磺酸鹽、磷酸衍生物和脂肪酸 | Na、Ca、K、Ba、Zn |
抗腐劑 | 防止有色金屬腐蝕 | 過堿性清凈劑 | Ca、Ba、Mg |
抗磨劑 | 通過形成皂狀化學(xué)膜以提高抗磨性 | ZDDP,磷酸*酚酯(TCP) | Zn、P |
極壓劑 | 通過形成侵蝕性的化學(xué)膜以增強(qiáng)抗擦性/咬合能力 | 有機(jī)磷硫化合物、硼、二硫化鉬、石墨 | S、P、B、Mo |
粘度指數(shù)改進(jìn)劑 | 改善黏溫特性 | 油溶性的鏈狀的高分子聚合物 | ---- |
抗泡劑 | 破裂氣泡 | 二甲基硅油和聚丙烯酸酯 | Si |
抗乳化劑 | 使水與油分開,不形成乳化 | 胺與環(huán)氧化物縮合物 | ---- |
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