《油品添加劑應》PPT課件.ppt

第六章 潤滑油添加劑,潤滑油的分類,按用途分類 A類全損耗系統(tǒng)：機械油、車軸油 B類脫模：工藝用油 C類齒輪：齒輪油 D類壓縮機：壓縮機油、冷凍機油、真空泵油 E類內(nèi)燃機：汽油機油、柴油機油、鐵路內(nèi)燃機車用油、船用氣缸油、航空發(fā)動機油和二沖程汽油機油 F類主軸、軸承、離合器：主軸油,潤滑油的分類,按用途分類 G類導軌：導軌油 H類液壓系統(tǒng)：液壓油 M類金屬加工： 切削油、磨削油、軋制油、拉拔油、沖壓油、冷鐓油 N類電氣絕緣： 變壓器油、開關油、電容器油、電力電纜油 P類風動工具,潤滑油的分類,按用途分類 R類暫時保護防腐蝕：防銹油 T類汽輪機；汽輪機油、透平油 U類熱處理；淬火油、退火油 X類潤滑脂：潤滑脂 Y類其它應用場合 Z類蒸汽氣缸：汽缸油 S類特殊潤滑劑應用場合：合成油,添加劑的功能,保護已精制的油品，防止其發(fā)生化學變化。如抗氧劑、金屬鈍化劑、防霉滅菌劑（乳狀液用）等； 保護被潤滑表面，如油性劑、抗磨極壓劑、清凈分散劑和防銹緩蝕劑等； 改善潤滑劑的物理和化學性能，如增粘劑、降凝劑、抗泡劑、乳化劑和破乳劑、密封件膨脹抑制劑等；,我國潤滑油添加劑的分類及產(chǎn)品,清凈分散劑,主要用于內(nèi)燃機油，是最早使用的添加劑之一。 內(nèi)燃機油在使用過程中由于氧化等原因形成并粘結在發(fā)動機活塞、氣缸上的油泥、漆膜、積炭等物質(zhì)，有害于節(jié)能和潤滑及發(fā)動機壽命。油品具有清凈分散性可把油泥、漆膜、積炭清洗下來并分散在油中而通過濾油器濾掉，從而延長潤滑油壽命和減少發(fā)動機磨損，并減少摩擦阻力而節(jié)省燃油，同時對潤滑油氧化或燃料燃燒生成的酸性物質(zhì)中和進行中和。油品具有清凈分散性是由于油品中清凈分散劑的作用。,清凈分散劑的品種,清凈分散劑分為有灰、無灰兩大類。有灰清凈分散劑主要是磺酸鹽、烷基酚鹽、硫代磷酸鹽和烷基水楊酸鹽。硫代磷酸鹽的典型代表是硫磷化聚異丁烯鋇鹽，其清凈性好，但耐熱性差，有毒，現(xiàn)已很少使用。無灰清凈分散劑分聚合型和非聚合型兩類。目前實際使用的聚合型無灰添加劑主要是聚甲基丙烯酸的高級醇（如十二醇）酯和帶極性基團的單體的共聚物。非聚合型主要是聚異丁烯基丁二酰亞胺。,磺酸鹽,磺酸鹽的生產(chǎn),磺酸鹽的生產(chǎn)方法是由潤滑油餾分用發(fā)煙硫酸磺化后，以氫氧化鈉乙醇溶液中和，經(jīng)抽提蒸餾濃縮提純后，再用氯化鈣和碳酸鈣皂化。 高堿度石油磺酸鈣中超出中性鹽金屬含量的金屬堿性組分，可以是和中性鹽形成絡合物，更多的是碳酸鹽微粒被中性鹽所包圍，以膠束狀態(tài)存在。 生產(chǎn)高堿度磺酸鹽，提高磺酸鹽的金屬比，需要特殊的生產(chǎn)工藝，不是簡單的皂化反應所能達到的。,烷基酚鹽,烷基酚鹽類清凈分散劑中除了單純烷基酚鹽以外，還有硫化烷基酚鹽、亞甲基烷基酚鹽、芐胺型烷基酚鹽等品種。由于烷基酚的酸性較弱，引入上述官能團可使有機酸根的酸性增強，有利于金屬化。,水楊酸鹽,為了克服烷基酚鹽酸性較弱，清凈分散性較差的缺點，發(fā)展了烷基水楊酸鹽。在酚基的鄰位引入了羧基增強了極性。烷基化時采用較長的C14C18烯烴增強了油溶性，使添加劑的清凈分散能力得到加強。,菲亞特,丁二酰亞胺,丁二酰亞胺的親油基團是低分子聚異丁烯，極性基團是多烯多胺，親油基團和極性基團的連接部分是丁二?；?。 在潤滑油中極易形成膠團，保證了它對在油中不溶解的液態(tài)的氧化初期產(chǎn)物，包括各種酸性氧化產(chǎn)物，具有極強的增溶作用，優(yōu)于任何前述金屬清凈劑。對積炭、煙灰等固態(tài)微粒具有很好的膠溶分散作用。因而可有效地保證內(nèi)燃機油的低溫分散性能，尤其可有效地解決汽油機中的低溫油泥問題，并可在一定程度上保證內(nèi)燃機油的高溫清凈性能。,抗氧劑的種類,鏈反應終止劑 過氧化物分解劑 金屬鈍化劑,一些常見抗氧劑,酚型抗氧劑 酚型抗氧劑的效能由于兩個鄰位和對位有烷基取代基得到顯著地加強，所以也稱為屏蔽酚抗氧劑。使用溫度在100以下最有效。可用于燃料、變壓器油、透平油、液壓油中。一般在潤滑油基礎油中也有添加，以提高基礎油在貯存時的氧化安定性。使用最廣泛的產(chǎn)品是2，6-二叔丁基-4-甲酚（T501在潤滑油中添加0.11.0%可使?jié)櫥偷膲勖娱L數(shù)倍。,一些常見抗氧劑,胺型抗氧劑 胺型抗氧劑的代表性化合物有N，N-二仲丁基對苯二胺、N-苯基-N-仲丁基對苯二胺、N-苯基-萘胺（PANA）、對，對-二異辛基二苯胺（DODPA）。胺型抗氧劑和酚型抗氧劑共同使用有協(xié)同增效作用，效果更好。胺型抗氧劑的分解溫度比酚型稍高，但成本高、毒性大，在使用中易變色并生成沉淀。除了用與燃料外，多用于合成油中。,一些常見抗氧劑,二烴基二硫代磷酸鋅 二烴基二硫代磷酸鋅類抗氧劑（簡稱ZDDP）具有非常出色的性能，不僅在較高溫度下有抗氧抗腐作用，而且具有抗磨損性能，是一種多效添加劑。從1940年開始直到現(xiàn)在，該劑在全世界范圍內(nèi)都廣泛地被用于內(nèi)燃機油中，至今尚沒有其它類型的更好的抗氧抗腐劑可以代替它，所以一直是內(nèi)燃機油添加劑復合配方中的主要組分之一。ZDDP一般可分為二烷基二硫代磷酸鋅和二芳基二硫代磷酸鋅兩種類型。由于烴基結構不同，性能有很大差異。,抗氧劑的發(fā)展方向,高溫抗氧劑 由于車輛設計制造技術的改進，車輛將不斷朝高溫、高速和大功率方向發(fā)展。例如汽抽機采用燃料直噴、閉環(huán)控制以提高升功率，使得發(fā)動機活塞第一環(huán)槽溝底部和油槽兩點的溫度分別達到270 和180，這樣大大加快了油品的氧化，使油品變稠，同時要求換油期達到 700010000km。這樣，油品單純依靠ZDDDP劑以提高抗氧抗腐蝕性能已不能滿足高溫性能的要求，需要發(fā)展新的高溫抗氧劑 符合環(huán)保要求的抗氧劑 隨著汽車尾氣排放要求的日益嚴格，在外國汽油車上已普遍安裝了尾氣催化轉(zhuǎn)化器。但是汽油中含鉛以及潤滑油中含磷均能引起三元催化劑中毒，使其逐漸失效。為了保護催化轉(zhuǎn)換器，延長汽車尾氣合格里程數(shù)，要降低汽油機油中磷含量以減少對催化劑的中毒程度。從SH、GF1的磷含量012降低到GF2的010，GF3的磷含量要求進一步降低。汽車排放合格里程要求從8萬km延長到16萬km。潤滑油中的磷主要來自ZDDP劑，它是一種十分有效的抗氧抗腐蝕劑，因此需要尋找無磷抗氧抗腐蝕劑來替代它。 高效多效型抗氧劑,載荷添加劑,減少機械的摩擦和磨損，防止燒結是潤滑油的基本性能之一。為了提高這種潤滑性能，除改善基礎油的各種性能外，更主要的是向礦物油中加入添加劑。通常把可以減少摩擦和磨損，防止燒結的添加劑稱為載荷添加劑。載荷添加劑按作用性質(zhì)可分為油性劑、抗磨損劑和極壓添加劑。,油性劑：為減少摩擦和磨損為目的而使用的添加劑 抗磨損劑：在中等負荷及速度條件下，摩擦面溫度會升高達到150，使油性劑喪失吸附能力，發(fā)生脫附。這時，僅含油性劑的潤滑油不再有效。要使用那些在高溫下能與新膠金屬表面作用生成能防止摩擦表面膠合薄膜的表面活性物質(zhì)。這樣的表面活性物質(zhì)稱為抗磨損添加劑 極壓劑 ：在低速高負荷或高速沖擊摩擦條件下，即在極壓條件下，摩擦面容易發(fā)生燒結，抗磨損添加劑也無能為力。為防止燒結為目的而使用的添加劑稱為極壓添加劑,油性劑的作用機理,油性劑是一些極性分子，分子的一端有高度的活性，并且有和金屬表面形成強鍵的一定電荷，它們對金屬的吸附性很強。連在表面上的長鏈分子就像栽在刷子上的柔軟的豬鬃一樣而抵抗取代。由于這些極性分子的牢固的吸附膜，使半流體潤滑時的部分金屬變?yōu)橛托詣┓肿幽ぶg的接觸，從而減少摩擦系數(shù)，減少磨損,油性劑分類及品種,抗磨損添加劑的作用機理,抗磨損劑添加劑能與金屬表面發(fā)生化學反應在摩擦面上形成牢固的有機化學反應膜，在較苛刻的摩擦條件下保護金屬表面。,保時捷,抗磨損添加劑的種類,極壓抗磨劑根據(jù)其化學結構可分為硫系極壓劑、鹵素系極壓劑、磷系極壓劑和有機金屬系極壓劑。 硫型極壓劑中使用最廣泛的除了硫化油脂以外，還有烷基多硫化物、二芐基二硫化物、硫化異丁烯和硫化聚烯烴等。,抗磨損添加劑的種類,鹵系極壓劑：使用最普遍的是氯化合物。氯化合物多和硫化合物及磷化合物復合使用，除了在切削油中單獨使用外，很少單獨使用。用得最多的是氯化石蠟（T301）和氯化脂肪酸。,抗磨損添加劑的種類,磷系極壓劑：磷系極壓劑品種比較復雜，有烷基亞磷酸酯、磷酸酯、酸性磷酸酯和酸性磷酸酯的胺鹽。除了含單一磷元素的，還有含硫磷兩元素的和含磷氮兩元素的，也有含硫磷氮三元素的。即使元素組成相同，化合物結構還可以不同。,抗磨損添加劑的種類,有機金屬系極壓劑： 脂肪酸的皂是有機金屬系極壓劑的代表，多使用環(huán)烷酸鉛。 鉛皂作為極壓劑使用在鐵表面上和Fe發(fā)生置換，生成Pb的薄膜。當鉛皂與硫共存時， 在鐵表面上生成PbSO4，PbS，F(xiàn)eS，Pb等低熔點共融物。,增粘劑,為了改善潤滑油的粘溫性能，提高粘度指數(shù)，必須加入增粘劑（粘度指數(shù)改進劑）。 增粘劑是一些油溶性的高分子化合物。這些高分子化合物在室溫下一般呈橡膠狀或固體，為便于使用，通常用150或100SN的基礎油稀釋為510%的濃縮液,成為商品增粘劑。 加入2%5%時粘度指數(shù)上升2040個單位 。,內(nèi)燃機油的分類和命名,參照API、SAE、和ASTM標準，按質(zhì)量等級和粘度等級分類。 表達任何一個品種的內(nèi)燃機油牌號必須同時包括質(zhì)量等級和粘度等級兩部分如SC 15W/30,質(zhì)量等級分類（按字母順序依次提高）,汽油機油：SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH、SI 、 SJ、SK、SL等 柴油機油：CA、CB、CC、CD、CE、CF、CG、CH、CI等 通用油（汽/柴通用）：SD/CC、SE/CC、SF/CD,粘度等級分類,單級油：20、30、40、50、60、0W、5W、10W、15W、20W、25W等 多級油：5W/30、10W/30、20W/40、20W/20等,內(nèi)燃機油的粘度分類,增粘劑的作用機理,一般認為，高分子化合物改善粘溫性能的原因是由于在不同溶劑和不同溫度下，細長的高分子線卷的收縮和舒展。在較高溫度下高分子化合物的流體力學體積增大，導致內(nèi)摩擦和粘度增加，在較低溫度下則相反。,增粘劑的種類,聚異丁烯（PIB、T603） 乙烯丙烯共聚物（OCP、T611） 聚正丁基乙烯基醚（T601） 氫化苯乙烯雙烯共聚物（HSD）,道奇,增粘劑性能,增粘性能 ：增粘能力是指增粘劑加量相同時粘度的增加量，也就是說要增加相同粘度時增粘能力強的增粘劑加量少。 剪切穩(wěn)定性 ：剪切穩(wěn)定性差的增粘劑在使用中不能保持原有的粘度級別，對磨損、油耗等產(chǎn)生一系列影響。剪切穩(wěn)定性時增粘劑重要的使用性能之一。,增粘劑的性能,熱氧化安定性 ：在實際使用中增粘劑往往要經(jīng)受高溫氧化。聚合物的熱氧化分解會導致粘度下降，酸值增加，環(huán)槽積炭增多、粘環(huán)等一系列問題。 低溫粘度和低溫啟動性：每種發(fā)動機存在一最小臨界起動轉(zhuǎn)速，低于臨界轉(zhuǎn)速發(fā)動機不能起動。臨界起動轉(zhuǎn)速與潤滑油的粘度有關，使用粘溫性能好、低溫粘度小的多級油是保證起動轉(zhuǎn)速的有效而簡便的方法。,增粘劑的應用,增粘劑主要用于配制多級油，多級油具有優(yōu)良的粘溫性能，可同時滿足兩種粘度級別的要求。多級內(nèi)燃機油、齒輪油粘溫性能好，具有良好的低溫起動性和高溫潤滑能力，可南北通用，四季使用。此外增粘劑在航空液壓油、齒輪油、自動變速機油、數(shù)控液壓油、減震油等方面，也獲得了廣泛的應用，目前正在向多種石油產(chǎn)品應用的方向發(fā)展，使用量逐年增加。,防銹劑,金屬受外界環(huán)境或介質(zhì)的化學作用或電化學作用而引起的變質(zhì)和破壞稱為腐蝕。通常把黑色金屬在大氣中的腐蝕稱為銹蝕。防銹是潤滑油重要作用之一。提高潤滑油的防銹性能主要通過添加防銹劑。,防銹劑的機理,防止銹蝕可以在金屬表面涂復一層屏蔽膜，排除水、空氣等腐蝕介質(zhì)與金屬接觸，起到覆蓋或鈍化腐蝕電極的作用，即使內(nèi)都有不同電位的電極，由于腐蝕介質(zhì)不存在，也不能構成腐蝕電池，從而阻止金屬腐蝕。,防銹劑的種類及性能,磺酸鹽 用作防銹劑的磺酸鹽主要是鋇鹽，其次是鈣鹽、鈉鹽、鎂鹽。磺酸鋇是現(xiàn)在應用最廣，產(chǎn)量最大的油溶性防銹劑。石油磺酸鋇（T701）和合成磺酸鋇（二壬基萘磺酸鋇、重烷基苯磺酸鋇）具有優(yōu)良的抗潮濕、抗鹽霧、抗鹽水性能，具有優(yōu)良的水置換性、酸中和性，對多種金屬均具有優(yōu)良的防腐蝕性，這種特性在各類防銹劑中獨一無二。,防銹劑的種類及性能,羧酸及其衍生物 長鏈的脂肪酸具有一定的防銹性，脂肪酸的金屬鹽通常比原來脂肪酸的防銹能力強。脂肪酸及其金屬鹽幾乎難溶于礦油中?，F(xiàn)在常用的這類化合物有烯基丁二酸及其衍生物、壬基苯氧乙酸、氧化石油脂鋇皂、環(huán)烷酸鋅、羊毛脂鎂皂等。羧酸型防銹劑具有較好的抗潮濕性能、百葉箱暴露試驗結果也較好，但缺乏酸中和性能，對鉛、鋅的防腐蝕能力較差。大多數(shù)羧酸及其金屬鹽的抗鹽水、水置換性能較差。羧酸型防銹劑與磺酸鹽復合有明顯增效作用。,防銹劑的種類及性能,酯類 司本80即山梨糖醇單油酸酯 司本80油溶性好，抗鹽霧性好與金屬粘附力強，對水具有較好的水置換型。通常以13%與石油磺酸鋇復合使用。它還用作苯并三氮唑、氧化石油脂的助溶劑。,防銹劑的種類及性能,酯類 羊毛脂雖然是古老的防銹劑，但至令仍在廣泛使用。 羊毛脂是羊身上分泌出附著在羊毛上的一種復雜酯狀物。在毛紡前羊毛必須經(jīng)過脫脂，洗去羊毛脂。從清洗液中回收，脫臭脫色，干燥后得到黃褐色脂狀物，即是羊毛脂。羊毛脂的主要成分是高級脂肪酸高級脂肪酸酯，還含有甾醇類化合物。 羊毛脂適用于黑色金屬和有色金屬防銹，在潤滑油中一般添加量為510%。,防銹劑的種類及性能,有機磷酸酯及其鹽類 用作防銹劑的有機磷酸酯及其鹽類主要是正磷酸的十二胺鹽或咪唑啉鹽（T708）。,防銹劑的種類及性能,胺類及含氮化合物 含氮雜環(huán)化合物作為防銹劑的重要類型是烷基取代咪唑啉的有機酸鹽和苯并三氮唑 苯并三氮唑是白色到淺黃色針狀晶體，是有色金屬銅的出色緩蝕劑、防變色劑，對鋼鐵也有一定防銹性。苯并三氮唑易升華，可作為氣相緩蝕劑。苯并三氮唑難溶于礦物油中，可先將它溶解于乙醇、丙醇、丁醇中，再調(diào)入礦物油中。,消泡劑,在潤滑系統(tǒng)中，由于轉(zhuǎn)動間的劇烈攪拌以及油壓在閥門等處的突然下降，常使油產(chǎn)生氣泡。 潤滑系統(tǒng)產(chǎn)生氣泡，會潤滑油