潤滑油氧化模擬試驗儀器學(xué)習(xí)與介紹課件

潤滑油氧化模擬試驗儀器學(xué)習(xí)與介紹程安國北京研發(fā)中henganguo525@163.com2014年4月潤滑油氧化模擬試驗儀器學(xué)習(xí)與介紹程安國主要內(nèi)容2氧化反應(yīng)動力學(xué)介紹2.氧化試驗儀器簡紹--原理及意義--測試方法--結(jié)果輸出3.初步研究計劃--液壓油氧化試驗方法的探討--競品對比--添加劑的分析主要內(nèi)容2氧化反應(yīng)動力學(xué)介紹31.氧化反應(yīng)分析以二級基元反應(yīng)為例反應(yīng)速率：其中，CA：反應(yīng)物濃度，t:反應(yīng)時間

k：速率常數(shù)影響反應(yīng)速率：物料的濃度和k的大小固相反應(yīng)：比表面積大小液相反應(yīng)：物質(zhì)的量濃度氣相反應(yīng)：氣體壓力、流速、純度反應(yīng)物濃度31.氧化反應(yīng)分析以二級基元反應(yīng)為例影響反應(yīng)速率：物料的濃4有固相的反應(yīng)：航空液壓油的氧化試驗：銅片表面為均勻的劃痕銅片腐蝕試驗：銅片表面光滑有液相反應(yīng)：水解安定性試驗：25%的水液相銹蝕試驗：50%的水有氣相反應(yīng)：航空液壓油的氧化試驗：常壓、10ml/min、空氣旋轉(zhuǎn)氧彈試驗：帶壓、純氧4有固相的反應(yīng)：5阿倫尼烏斯方程：反應(yīng)數(shù)率常數(shù)k分析其中：Ea：反應(yīng)活化能，R：氣體常數(shù)，T：熱力學(xué)溫度范德霍夫經(jīng)驗：溫度升高10℃，反應(yīng)速率增加1倍5阿倫尼烏斯方程：反應(yīng)數(shù)率常數(shù)k分析其中：Ea：反應(yīng)活化能，6影響反應(yīng)活化能因素：反應(yīng)本身、催化劑潤滑油氧化反應(yīng)：潤滑油、水、空氣、氧氣、笑氣等催化劑：銅片（棒）、鋼片（棒）、鎂片（棒）、

鋁片（棒）等潤滑油氧化評定實驗，在特定條件下的氧化試驗溫度？氣體壓力？催化劑的種類及形狀？6影響反應(yīng)活化能因素：反應(yīng)本身、催化劑潤滑油氧化評定實驗，在7二、氧化儀器介紹高壓差示掃描量熱儀熱管氧化試驗設(shè)備傾斜板試驗儀發(fā)動機高溫氧化沉積物模擬實驗7二、氧化儀器介紹高壓差示掃描量熱儀熱管氧化試驗設(shè)備傾斜板試8二、氧化儀器介紹高壓差示掃描量熱儀原理：PDSC氧化試驗是在空氣或氧氣氣氛下，加熱金屬樣品池（多為鋁材料）中的薄層油膜，并檢測油品因氧化而釋放的熱量，通過熱量的變化表征潤滑油氧化。試驗用途：以測定初始氧化溫度、誘導(dǎo)時間定量表征潤滑油的氧化安定性。8二、氧化儀器介紹高壓差示掃描量熱儀原理：PDSC氧化試驗是9(1)差示掃描量熱儀DSC（differentialscanningcalorimetry）六十年代研制出來的一種熱分析方法，能夠定量的評比油品氧化安定性的級別，但在操作過程中，由于操作壓力低，油品的蒸發(fā)量相對較大，蒸發(fā)吸熱對分析會造成很大的誤差。

(2)高壓差示掃描量熱儀PDSC(pressuredifferentialscanningcalorimetry)蒸發(fā)傳質(zhì)過程是的推動力為ps-pi

，其中ps為揮發(fā)組分的飽和蒸汽壓、pi為組分在氣相中的分壓，溫度越高ps越高，故溫度越高揮發(fā)速率越快。PDSC采用高壓環(huán)境進行試驗，一方面使得pi增加，油品的揮發(fā)減少，另一方面使得氧氣的濃度升高，反應(yīng)時間縮短，所以PDSC更加快速、準確9(1)差示掃描量熱儀DSC（differentialsc10（1）動態(tài)法（程序升溫法），在程序升溫條件下，檢測油品發(fā)生氧化的起始溫度，并以此作為衡量油品氧化安定性的尺度，起始氧化溫度（incipientoxidationtemperature，IOT）越高，油品的氧化安定性越好，試驗誤差1%，試驗結(jié)果見下圖10（1）動態(tài)法（程序升溫法），11（2）靜態(tài)法（恒溫法）在氧氣氣氛中，使油品快速升溫至設(shè)定溫度，在恒溫條件下，檢測油品發(fā)生氧化反應(yīng)的開始發(fā)生的時間，氧化反應(yīng)發(fā)生以氧化放熱峰出現(xiàn)為標志，并以此作為衡量油品氧化安定性的指標。該時間稱為氧化誘導(dǎo)時間（oxidativeinductiontimeOIT），試驗結(jié)果見下圖：氧化誘導(dǎo)時間越長，油品的氧化安定性越好。 ASTMD6186；SH/T0719：潤滑油氧化誘導(dǎo)期測定法(壓力差示掃描量熱法)11（2）靜態(tài)法（恒溫法）氧化誘導(dǎo)時間越長，油品的氧化安定性12（3）雙峰法使用雙峰法測定油品高溫生成沉積物的傾向，使用新型的樣品皿由美國C-1010鋼制作，0.1mm厚。該樣品皿的設(shè)計能夠嚴格控制油品的蒸發(fā)和氧氣的進入，用蓋子上打孔的大小和數(shù)量來控制。試驗結(jié)果見圖：峰B與峰A面積的比值可以作為評價沉積物形成的相對指數(shù)。SB/SA比值越小，潤滑油形成沉積物越小。

12（3）雙峰法峰B與峰A面積的比值可以作為評價沉積物形成的13應(yīng)運案例1.基礎(chǔ)油的抗氧化性能的評價例如：【壓力差示掃描量熱法在潤滑油熱氧化研究中的應(yīng)用】頡敏杰等評價了，蘭州石化中間基基礎(chǔ)油H125、H500，大慶石化石蠟基基礎(chǔ)油H150、H300和克拉瑪依煉化廠環(huán)烷基基礎(chǔ)油KN4006、KN4010六種基礎(chǔ)油的抗氧化性。試驗結(jié)果，見表[1]克拉瑪依煉化廠環(huán)烷基基礎(chǔ)油的氧化性能好[2]對同一組基礎(chǔ)油，初始氧化溫度和氧化誘導(dǎo)時間測定結(jié)果是吻合的13應(yīng)運案例1.基礎(chǔ)油的抗氧化性能的評價[1]克拉瑪依煉化廠142.添加劑的抗氧化性能評價例如：航空潤滑油熱氧化衰變的高壓差示掃描量熱法分析_陳立波.pdf

用PDSC評價的抗氧劑NPAN對潤滑油抗氧化性能的影響。試驗儀器：PDSC910S試驗條件：氧氣壓力0.5MPa，氧氣流量150mL/min，進樣量5微升，起始氧化溫度（IOT）升溫速率10℃/min，氧化誘導(dǎo)恒溫215℃試驗結(jié)果：[1]應(yīng)用PDSC的OIT分析法可以較準確地反映潤滑油中的抗氧劑NPAN含量,從而可有效確定潤滑油的氧化衰變程度。[2]PDSC的OIT分析除了能有效反映潤滑油完全熱氧化失效之前氧化階段的衰變規(guī)律,還具有分析速度快、結(jié)果準確、重復(fù)性好等優(yōu)點142.添加劑的抗氧化性能評價試驗結(jié)果：153.PDSC與臺架試驗評的相關(guān)性例如：【壓力差示掃描量熱法在潤滑油熱氧化研究中的應(yīng)用】頡敏杰等研究中，選用5種發(fā)動機油在NTC-400發(fā)動機上進行試驗，活塞頂岸積碳百分數(shù)與雙峰法評價結(jié)果具有一定的對應(yīng)性，結(jié)果見圖：R2=0.98153.PDSC與臺架試驗評的相關(guān)性R2=0.98165種發(fā)動機油在全尺寸發(fā)動機上進行250小時的性能試驗，對活塞沉積物、機油消耗等情況進行綜合評分，與雙峰法評價結(jié)果之間具有一定的對應(yīng)性，R2=0.93165種發(fā)動機油在全尺寸發(fā)動機上進行250小時的性能試驗，對17二、氧化儀器介紹熱管氧化試驗設(shè)備進油口進氣口加熱爐17二、氧化儀器介紹熱管氧化試驗設(shè)備進油口進氣口加熱爐18二、氧化儀器介紹熱管氧化試驗原理模擬發(fā)動機活塞表面和汽缸缸體表面潤滑油在高溫有氧環(huán)境中生成漆膜或積炭的狀況，通過對比玻璃管內(nèi)壁生成的漆膜或積炭沉積物的數(shù)量及顏色深淺、透明度情況與標準比色板的差距，考察油品的高溫氧化安定性，清潔性，分散性。試驗溫度：280℃常壓空氣：10ml/min反應(yīng)時間：16h18二、氧化儀器介紹熱管氧化試驗原理模擬發(fā)動機活塞表面和汽缸19熱管氧化試驗結(jié)果輸出(1)優(yōu)級評分根據(jù)小松熱管色譜進行比對，級別從0到10級，級差為0.5級。顏色按漆膜中心±3mm的位置為準進行評估（2）稱重計算試驗后反應(yīng)管質(zhì)量的增加，精確到0.1mg19熱管氧化試驗結(jié)果輸出(1)優(yōu)級評分20熱管氧化試驗應(yīng)用：一、液壓油高清凈性抗磨液壓油清凈性能考察中，考察高清凈性抗磨液壓油的清凈性能試驗條件：油樣：5ml；溫度：280℃；時間：20h9級10級20熱管氧化試驗應(yīng)用：一、液壓油高清凈性抗磨液壓油清凈性能考21熱管氧化試驗應(yīng)用：一：在相同基礎(chǔ)油中加入不同種類的抗氧劑，評價抗氧劑的抗氧化的性能；基礎(chǔ)油、添加劑的清潔性、抗氧化性能評價二、發(fā)動機油二：在相同基礎(chǔ)油中加入不同量的同品質(zhì)的抗氧化劑，評價抗氧劑的量抗氧化性能的影響?！緷櫥突A(chǔ)油的清凈分散性能】中考察了傳統(tǒng)的溶劑精制工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)油和加氫異構(gòu)脫蠟工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)油的高溫清凈性及添加劑作用規(guī)律21熱管氧化試驗應(yīng)用：一：在相同基礎(chǔ)油中加入不同種類的抗氧劑22SR：溶劑精制基礎(chǔ)油HI：異構(gòu)脫蠟基礎(chǔ)油T103能夠明顯改善SR基礎(chǔ)油的熱管評級結(jié)果，T103對SR具有更好的清凈作用；對于HI基礎(chǔ)油，清凈劑較多時會成為沉積物的主要來源22SR：溶劑精制基礎(chǔ)油T103能夠明顯改善SR基礎(chǔ)油的23檢測該方法與臺架試驗的相關(guān)性。例如：【二沖程汽油機油清凈性熱管模擬評定技術(shù)的研究】文中以二沖程汽油機油為基礎(chǔ)，考察熱管氧化試驗?zāi)M評分與臺架試驗評定的相關(guān)性,三、熱管氧化試驗與臺架試驗評的相關(guān)性試驗條件：流速：0.5~2.0mL/h,空氣流量：10~15mL/min,試驗溫度：270~280℃,試驗時間：8~16h23檢測該方法與臺架試驗的相關(guān)性。三、熱管氧化試驗與臺架試驗24二、氧化儀器介紹傾斜板試驗儀24二、氧化儀器介紹傾斜板試驗儀25模擬發(fā)動機曲軸箱和缸套活塞環(huán)潤滑油循環(huán)的工作條件,油品不斷受熱氧化成焦的過程25模擬發(fā)動機曲軸箱和缸套活塞環(huán)潤滑油循環(huán)的工作條件,油品不26試驗條件板材板溫油溫轉(zhuǎn)速運行時間鋁板26試驗條件板材板溫油溫轉(zhuǎn)速運行時間鋁板27應(yīng)用案例(1)基礎(chǔ)油、添加劑清凈性的考察例：【基礎(chǔ)油及粘度指數(shù)改進劑對潤滑油高溫清凈性的影響】李洪燕等人在基礎(chǔ)油的研究中采用成焦板試驗，

結(jié)果表明粘度較大的基礎(chǔ)油的清凈性明顯優(yōu)于低粘度的基礎(chǔ)油;在低粘度的基礎(chǔ)油中加入一些重組分,可以明顯改善油品的高溫清凈性;粘度指數(shù)改進劑使油品的高溫清凈性變差,相對分子量越小，對油品的高溫清凈性影響越小27應(yīng)用案例(1)基礎(chǔ)油、添加劑清凈性的考察結(jié)果表明粘度較大28(2)【天然氣發(fā)動機油配方與性能的相關(guān)性考察】朱和菊等用成焦板試驗考察了天然氣發(fā)動機油配方與性能的相關(guān)性。具有適宜硫酸鹽灰分的天然氣發(fā)動機油表現(xiàn)出較好的抗高溫沉積性能。高粘度指數(shù)基礎(chǔ)油的抗沉積性能好。粘度指數(shù)改進劑會使天然氣發(fā)動機油的沉積增加。28(2)【天然氣發(fā)動機油配方與性能的相關(guān)性考察】朱和菊等用

謝謝！潤滑油氧化模擬試驗儀器學(xué)習(xí)與介紹課件潤滑油氧化模擬試驗儀器學(xué)習(xí)與介紹程安國北京研發(fā)中henganguo525@163.com2014年4月潤滑油氧化模擬試驗儀器學(xué)習(xí)與介紹程安國主要內(nèi)容31氧化反應(yīng)動力學(xué)介紹2.氧化試驗儀器簡紹--原理及意義--測試方法--結(jié)果輸出3.初步研究計劃--液壓油氧化試驗方法的探討--競品對比--添加劑的分析主要內(nèi)容2氧化反應(yīng)動力學(xué)介紹321.氧化反應(yīng)分析以二級基元反應(yīng)為例反應(yīng)速率：其中，CA：反應(yīng)物濃度，t:反應(yīng)時間

k：速率常數(shù)影響反應(yīng)速率：物料的濃度和k的大小固相反應(yīng)：比表面積大小液相反應(yīng)：物質(zhì)的量濃度氣相反應(yīng)：氣體壓力、流速、純度反應(yīng)物濃度31.氧化反應(yīng)分析以二級基元反應(yīng)為例影響反應(yīng)速率：物料的濃33有固相的反應(yīng)：航空液壓油的氧化試驗：銅片表面為均勻的劃痕銅片腐蝕試驗：銅片表面光滑有液相反應(yīng)：水解安定性試驗：25%的水液相銹蝕試驗：50%的水有氣相反應(yīng)：航空液壓油的氧化試驗：常壓、10ml/min、空氣旋轉(zhuǎn)氧彈試驗：帶壓、純氧4有固相的反應(yīng)：34阿倫尼烏斯方程：反應(yīng)數(shù)率常數(shù)k分析其中：Ea：反應(yīng)活化能，R：氣體常數(shù)，T：熱力學(xué)溫度范德霍夫經(jīng)驗：溫度升高10℃，反應(yīng)速率增加1倍5阿倫尼烏斯方程：反應(yīng)數(shù)率常數(shù)k分析其中：Ea：反應(yīng)活化能，35影響反應(yīng)活化能因素：反應(yīng)本身、催化劑潤滑油氧化反應(yīng)：潤滑油、水、空氣、氧氣、笑氣等催化劑：銅片（棒）、鋼片（棒）、鎂片（棒）、

鋁片（棒）等潤滑油氧化評定實驗，在特定條件下的氧化試驗溫度？氣體壓力？催化劑的種類及形狀？6影響反應(yīng)活化能因素：反應(yīng)本身、催化劑潤滑油氧化評定實驗，在36二、氧化儀器介紹高壓差示掃描量熱儀熱管氧化試驗設(shè)備傾斜板試驗儀發(fā)動機高溫氧化沉積物模擬實驗7二、氧化儀器介紹高壓差示掃描量熱儀熱管氧化試驗設(shè)備傾斜板試37二、氧化儀器介紹高壓差示掃描量熱儀原理：PDSC氧化試驗是在空氣或氧氣氣氛下，加熱金屬樣品池（多為鋁材料）中的薄層油膜，并檢測油品因氧化而釋放的熱量，通過熱量的變化表征潤滑油氧化。試驗用途：以測定初始氧化溫度、誘導(dǎo)時間定量表征潤滑油的氧化安定性。8二、氧化儀器介紹高壓差示掃描量熱儀原理：PDSC氧化試驗是38(1)差示掃描量熱儀DSC（differentialscanningcalorimetry）六十年代研制出來的一種熱分析方法，能夠定量的評比油品氧化安定性的級別，但在操作過程中，由于操作壓力低，油品的蒸發(fā)量相對較大，蒸發(fā)吸熱對分析會造成很大的誤差。

(2)高壓差示掃描量熱儀PDSC(pressuredifferentialscanningcalorimetry)蒸發(fā)傳質(zhì)過程是的推動力為ps-pi

，其中ps為揮發(fā)組分的飽和蒸汽壓、pi為組分在氣相中的分壓，溫度越高ps越高，故溫度越高揮發(fā)速率越快。PDSC采用高壓環(huán)境進行試驗，一方面使得pi增加，油品的揮發(fā)減少，另一方面使得氧氣的濃度升高，反應(yīng)時間縮短，所以PDSC更加快速、準確9(1)差示掃描量熱儀DSC（differentialsc39（1）動態(tài)法（程序升溫法），在程序升溫條件下，檢測油品發(fā)生氧化的起始溫度，并以此作為衡量油品氧化安定性的尺度，起始氧化溫度（incipientoxidationtemperature，IOT）越高，油品的氧化安定性越好，試驗誤差1%，試驗結(jié)果見下圖10（1）動態(tài)法（程序升溫法），40（2）靜態(tài)法（恒溫法）在氧氣氣氛中，使油品快速升溫至設(shè)定溫度，在恒溫條件下，檢測油品發(fā)生氧化反應(yīng)的開始發(fā)生的時間，氧化反應(yīng)發(fā)生以氧化放熱峰出現(xiàn)為標志，并以此作為衡量油品氧化安定性的指標。該時間稱為氧化誘導(dǎo)時間（oxidativeinductiontimeOIT），試驗結(jié)果見下圖：氧化誘導(dǎo)時間越長，油品的氧化安定性越好。 ASTMD6186；SH/T0719：潤滑油氧化誘導(dǎo)期測定法(壓力差示掃描量熱法)11（2）靜態(tài)法（恒溫法）氧化誘導(dǎo)時間越長，油品的氧化安定性41（3）雙峰法使用雙峰法測定油品高溫生成沉積物的傾向，使用新型的樣品皿由美國C-1010鋼制作，0.1mm厚。該樣品皿的設(shè)計能夠嚴格控制油品的蒸發(fā)和氧氣的進入，用蓋子上打孔的大小和數(shù)量來控制。試驗結(jié)果見圖：峰B與峰A面積的比值可以作為評價沉積物形成的相對指數(shù)。SB/SA比值越小，潤滑油形成沉積物越小。

12（3）雙峰法峰B與峰A面積的比值可以作為評價沉積物形成的42應(yīng)運案例1.基礎(chǔ)油的抗氧化性能的評價例如：【壓力差示掃描量熱法在潤滑油熱氧化研究中的應(yīng)用】頡敏杰等評價了，蘭州石化中間基基礎(chǔ)油H125、H500，大慶石化石蠟基基礎(chǔ)油H150、H300和克拉瑪依煉化廠環(huán)烷基基礎(chǔ)油KN4006、KN4010六種基礎(chǔ)油的抗氧化性。試驗結(jié)果，見表[1]克拉瑪依煉化廠環(huán)烷基基礎(chǔ)油的氧化性能好[2]對同一組基礎(chǔ)油，初始氧化溫度和氧化誘導(dǎo)時間測定結(jié)果是吻合的13應(yīng)運案例1.基礎(chǔ)油的抗氧化性能的評價[1]克拉瑪依煉化廠432.添加劑的抗氧化性能評價例如：航空潤滑油熱氧化衰變的高壓差示掃描量熱法分析_陳立波.pdf

用PDSC評價的抗氧劑NPAN對潤滑油抗氧化性能的影響。試驗儀器：PDSC910S試驗條件：氧氣壓力0.5MPa，氧氣流量150mL/min，進樣量5微升，起始氧化溫度（IOT）升溫速率10℃/min，氧化誘導(dǎo)恒溫215℃試驗結(jié)果：[1]應(yīng)用PDSC的OIT分析法可以較準確地反映潤滑油中的抗氧劑NPAN含量,從而可有效確定潤滑油的氧化衰變程度。[2]PDSC的OIT分析除了能有效反映潤滑油完全熱氧化失效之前氧化階段的衰變規(guī)律,還具有分析速度快、結(jié)果準確、重復(fù)性好等優(yōu)點142.添加劑的抗氧化性能評價試驗結(jié)果：443.PDSC與臺架試驗評的相關(guān)性例如：【壓力差示掃描量熱法在潤滑油熱氧化研究中的應(yīng)用】頡敏杰等研究中，選用5種發(fā)動機油在NTC-400發(fā)動機上進行試驗，活塞頂岸積碳百分數(shù)與雙峰法評價結(jié)果具有一定的對應(yīng)性，結(jié)果見圖：R2=0.98153.PDSC與臺架試驗評的相關(guān)性R2=0.98455種發(fā)動機油在全尺寸發(fā)動機上進行250小時的性能試驗，對活塞沉積物、機油消耗等情況進行綜合評分，與雙峰法評價結(jié)果之間具有一定的對應(yīng)性，R2=0.93165種發(fā)動機油在全尺寸發(fā)動機上進行250小時的性能試驗，對46二、氧化儀器介紹熱管氧化試驗設(shè)備進油口進氣口加熱爐17二、氧化儀器介紹熱管氧化試驗設(shè)備進油口進氣口加熱爐47二、氧化儀器介紹熱管氧化試驗原理模擬發(fā)動機活塞表面和汽缸缸體表面潤滑油在高溫有氧環(huán)境中生成漆膜或積炭的狀況，通過對比玻璃管內(nèi)壁生成的漆膜或積炭沉積物的數(shù)量及顏色深淺、透明度情況與標準比色板的差距，考察油品的高溫氧化安定性，清潔性，分散性。試驗溫度：280℃常壓空氣：10ml/min反應(yīng)時間：16h18二、氧化儀器介紹熱管氧化試驗原理模擬發(fā)動機活塞表面和汽缸48熱管氧化試驗結(jié)果輸出(1)優(yōu)級評分根據(jù)小松熱管色譜進行比對，級別從0到10級，級差為0.5級。顏色按漆膜中心±3mm的位置為準進行評估（2）稱重計算試驗后反應(yīng)管質(zhì)量的增加，精確到0.1mg19熱管氧化試驗結(jié)果輸出(1)優(yōu)級評分49熱管氧化試驗應(yīng)用：一、液壓油高清凈性抗磨液壓油清凈性能考察中，考察高清凈性抗磨液壓油的清凈性能試驗條件：油樣：5ml；溫度：280℃；時間：20h9級10級20熱管氧化試驗應(yīng)用：一、液壓油高清凈性抗磨液壓油清凈性能考50熱管氧化試驗應(yīng)用：一：在相同基礎(chǔ)油中加入不同種類的抗氧劑，評價抗氧劑的抗氧化的性能；基礎(chǔ)油、添加劑的清潔性、抗氧化性能評價二、發(fā)動機油二：在相同基礎(chǔ)油中加入不同量的同品質(zhì)的抗氧化劑，評價抗氧劑的量抗氧化性能的影響?！緷櫥突A(chǔ)油的清凈分散性能】中考察了傳統(tǒng)的溶劑精制工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)油和加氫異構(gòu)脫蠟工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)油的高溫清凈性及添加劑作用規(guī)律21熱管氧化試驗應(yīng)用：一：在相同基礎(chǔ)油中加入不同