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解决方案
润滑油的添加剂

 

添加剂是润滑油的精髓,对油品的使用性能有着重要的影响,正确的选用并合理加工可以改进它的物理化学性质,润滑油添加剂概念是加入润滑剂中的一种或几种化合物,以使润滑剂得到某种新的特性或改善润滑剂中已有的一些特性。添加剂按功能分主要有抗氧化剂、抗磨剂、摩擦改善剂(又名油性剂)、极压添加剂、清净剂、分散剂、泡沫抑制剂、防腐防锈剂、粘度指数增进剂等类型。工业用油的发展趋势是提高润滑油的热氧化剂稳定性,延长换油期,节能降耗,同时满足日益严格的环保要求
清净分散剂:清净剂和分散剂是润滑油用量最大的一种添加剂。清净剂和分散剂是加入发动机润滑油中,用于防止或减少发动机内生成沉淀物的添加剂。吸附氧化产物,将其分散在油中。
清净剂:是能使发动机部件得到清洗并保持干净的添加剂,一般不单独使用,常与分散剂和抗腐剂复合使用用于内燃机油中,按使用性能和内燃机条件而言,清净剂高温清净性能好,为柴油机主要功能剂。金属清净剂其主要作用,在高温运转条件下,能够抑制和减少内燃机在活塞层表面生成高温沉淀物,使发动机内部清洁。包括中和、洗涤、分散、增溶等四个方面作用。清净剂种类、品种和性能有:磺酸盐清净剂、硫化烷基酸盐、烷基水杨酸盐、硫代磷酸盐、环烷酸盐。
分散剂:是抑制油泥、漆膜和淤渣等物质的沉淀,分散剂与清净剂复合后,又增效作用,既提高润滑油质量,又降低添加剂加入量。无灰分散剂可使发动机在低温运动时曲轴箱和循环油路中生成的油泥分散于油中。可以使润滑油通过滤油器滤掉,延长润滑油寿命,减少发动机磨损,节省燃油。分散剂低温分散性能好,为汽油机油主要功能剂。采用清净分散及抗氧抗腐剂等复合使用。主要作用是分散作用和增溶作用。
抗氧抗腐剂:的产量仅次于清净分散剂和粘度指数改进剂,有良好的抗氧腐性及抗磨性能,能够有效防止发动机轴承腐蚀和因高温氧化而使油品 黏度增长。提高油品氧化安全性——防止金属氧化、催化延缓油品氧化速度隔绝酸性物与金属接触生成保护膜具有抗磨性。主要用于内燃机油,其次用于齿轮油、液压油、轴承油,导轨油、压缩机油等工业润滑油。抗氧抗腐性和抗磨性能好,可有效解决发动机凸轮和挺杆的磨损和腐蚀,同时保护机件金属表面不受酸的腐蚀的等。
  极压抗磨剂: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,以防止发生熔结、咬粘、刮伤的添加剂。作用是通过分解的产物在摩擦高温下于金属起反应,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熔,有效地保护金属表面。挤压抗磨剂主要用于齿轮油、液压油、导轨油、切削油等有挤压要求的润滑油中,以提高油品的挤压抗磨性能。在摩擦面的高温部分能与金属反应生成融点低的物质,节省油耗和振动噪音。大部分都是硫化物、氯化物、磷化物,在高温下能与金属反应生成润滑性的物质,在苛刻条件下提供润滑。挤压抗磨剂的作用实际上是一种控制性的腐蚀现象,因为只有通过它和金属摩擦表面漆化学反应,生成熔点较低和剪切力强度较小的化学反应膜,才能起到减小摩擦、磨损和防止擦伤及熔焊的作用。种类有机氯化物其最广泛而又经济的是氯化石蜡。有机硫化物可分为硫型、硫—磷型、硫—氮型、硫—磷—氮型以及硫—磷—硼—氮型。有磷化合物可分为含磷极压抗磨剂从只含磷元素的亚磷酸二丁酯和磷酸三甲酚酯的基础上,发展了磷—氮剂(T308)、硫—磷剂、硫—磷—氮剂和硫—磷—氮—硼剂等双元素和多元素的挤压抗磨剂,其含磷添加剂的极压性能大小顺序:磷酸酯铵盐>磷酸酰胺>亚磷酸酯>酸性磷酸酯>磷酸酯>膦酸酯>次磷酸酯。磷系列挤压抗磨剂的热稳定性越差,其抗磨性越好,但抗磨的持久性下降,添加剂消耗就快。
油性剂:凡是能使润滑油在摩擦表面上形成定向吸附膜,从而改善摩擦性能,降低运动部件之间的摩擦和磨损的添加剂都叫油性剂和摩擦改进剂。其作用是在摩擦表面形成物理吸附膜和化学吸附膜,可起到增加油膜强度,减少摩擦系数,提高耐磨损能力的作用。吸附可分物理吸附和化学吸附两种,物理吸附是可逆的,温度高会使吸附剂脱服失去作用,所以,油性剂只有在温度较低,负荷较轻是情况下起作用,而在高温高负荷下效果较差。有些油性剂除了物理吸附外,还有化学吸附,抗磨能力较强。油性剂的非极性基部分多数是长链的烷基,烷基链长度与极性基的位置是非常重要的因素。极性基最适合的位置是在烷基的链的最末端,这样长链状的油性剂分子的极性基端垂直地吸附金属表面上,这样作用就大。主要包括有动植物油、脂肪酸及其衍生物(油酸乙二醇酯、戊基多元醇高级脂肪酸铵盐、笨三唑脂肪酸铵盐)、硫化脂肪。都是带有极性分子的活性物质,能在金属表面形成牢固的吸附膜,在边界润滑的条件下,可以防止金属摩擦面的直接接触。
摩擦改进剂:包括非油溶性摩擦改进剂一般是指常用的固体添加剂,这些固体润滑剂与金属接触时,能在金属表面形成低摩擦系数的表面膜,可以减少摩擦,又可以减少磨损。油溶性摩擦改进剂主要分为无灰型长侧链基有机化合物和金属有机物。金属有机物的摩擦改进剂主要为油溶性有机钼润滑油添加剂。有无灰型长侧链基有机化合物和有机钼摩擦改进剂。摩擦改进剂的发展方向有不含硫磷的油溶性有机钼盐、新型无灰摩擦改进剂、复合型摩擦改进剂、纳米级摩擦改进剂。
抗氧剂和金属减活剂:润滑油在储存和使用过程中,在氧的存在以及受热、光、金属的催化作用油品分子中结构最不牢的碳氢键收到破坏,发生自由基连锁反应,生成氧化物、过氧化物、水等。而后进一步聚合、缩合,形成胶质、油泥、漆膜等,使润滑油的使用性能表坏,使用寿命缩短。影响润滑油氧化的因素有润滑油的化学组成对氧化的影响、温度的影响、氧的压力影响、金属与金属盐的影响。提高润滑油抗氧化性的途径一是合理精制,二是添加抗氧抗腐剂。合理精制的目的是除去不饱和烃及含硫、氮的杂环合化物。抗氧化剂的作用机理可分为两种,一种为链反应终止剂,另一种为过氧化物分解剂。自由基连锁反应可分为链的引发、链的传播、链的终止三个过程。所有的抗氧剂都是用来阻止润滑油的氧化,并对已氧化部分起切断氧化连锁终止反应的作用。种类有按类抗氧剂、酚类抗氧剂、二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌。金属减活剂的作用对油品有着催化氧化作用,提高油品的抗氧能力,除了加抗氧剂外,还需金属减活剂或金属钝化剂。一种为成模型,另一种是络合作用。
黏度指数改进剂:是一种油溶性的高分子化合物,加入油品中能起到改善油品的黏温性能,提高油品的黏度指数,此外黏度指数改进剂还具降低燃料消耗、维持低油耗及提高低油温启动性的作用。黏度指数改进剂的稠化能力主要与黏度指数改进剂的种类及相对分子质量有关,相对质量越大,稠化能力越强。黏度指数改进剂的稠化能力决定多级发动机油中黏度指数改进剂的加入量。低温性能主要反映在低温启动性与低温泵送性。黏度指数改进剂的低温增稠能力越低,低温性能越好。剪切稳定性是黏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黏度的稳定性,剪切稳定性与黏度指数改进剂的相对分子质量、相对分子质量分布及聚合物结构有关,但主要由相对分子质量决定。改善剪切稳定性的方法有:一是降低黏度指数改进剂的相对分子质量以及是相对分子质量分布变窄;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。一般为油熔性的链状高分子化合物。早期广泛使用的有聚甲基丙稀酸酯和聚异丁烯。
防锈剂:是由于金属受到环境介质中水、氧、酸性物质等化学或电化学作用而引起腐蚀和锈蚀。防锈剂时能防止金属机件生锈,延迟或限制生锈时间,减轻生锈程度的添加剂。防锈剂有两种用途,一是在汽轮机油、液压油、齿轮油、内热机油中增强防锈性而使用防锈剂,二是作为金属制品保管、封存、运输、维修防锈油的添加剂。防锈剂分子在金属表面形成吸附性保护膜。防锈剂能在金属表面形成牢固的吸附膜,以抑制氧及水、特别是水对金属表面的接触,是金属不致锈蚀。防锈剂对水和极性物质的增溶作用。防锈剂的水置换作用。磺酸盐添加剂的特点是防锈性、油溶性、稳定好,有较好的抗烟雾和人汗置换性能。适用于钢铁、铜的防锈。有机羧酸及其脂类、皂类主要类型烯基丁二酸系列、脂类防锈剂、皂类防锈剂、硫氮杂环及其他。
降凝剂一般可分三类:烷基萘、聚a-烯烃、聚甲基丙稀酸酯。其作用主要是降低油品的凝点,降凝剂是一种化学合成的聚合或缩合产品,其分子中一般含有极性基团和与石蜡烃结构相似的烷基链,通过石蜡结晶表面的吸附或与其形成共晶的作用,改变石蜡结晶的形状和尺寸,防止蜡晶粒间黏结形成三维网状结构,使其生成均匀松散的晶粒,从而保持油品在低温下的流动性。降凝剂只有在还蜡的油品中才能起降凝作用。一般轻质润滑油较重质润滑油容易降凝,烷烃和环烷烃感受性好一些,常侧链的轻芳烃次之,重芳烃降凝或性最差。润滑油降凝剂国内以烷基萘为主,其次是聚a-烯烃降凝剂(T803A和T803B),少量是聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯降凝剂。
抗泡剂:润滑油抗泡剂主要有硅油抗泡剂和非硅油抗泡剂。产生原因是在储存或使用过程中,由于环境污染、氧化恶化、变质等原因,会造成油品表面张力下降。在外界条件包括循环后高速搅拌或高速搅拌等在作用下,吸入空气则会产生气泡,也很难在很短时间内消去。润滑油产生泡沫对润滑油的使用造成很大危害,会使体积增大,使油品从油箱中溢出,同时增大润滑油的压缩性,是油压降低。与空气接触会加速油品老化,还会出现穴蚀现象。润滑油的泡沫稳定性随黏度和表面张力而变化,稳定性与黏度成反比,随温度的上升,泡沫的稳定性下降,黏度较小的油形成大而容易消失气泡,高黏度油中产生分散的和稳定的小气泡。抗泡剂的主要作用是抑制用品泡沫产生,并使泡沫破裂。一般不溶于油,是高度分散的胶体离子状态存在于油中。抗泡剂复合应用时实例:在齿轮油中的应用试验、在液压油中的应用试验、在高黏度机床用油中的应用试验。
抗乳化剂:是通过改变油-水界面张力,来实现改善油品的抗乳化性的一类润滑油添加剂。造成润滑油分水性差或发生乳化的原因是多方面的。一是高黏度油,不但油的黏度大也含有一些极性组分;二是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、挤压抗磨剂,这些添加剂大部分属于表面活性剂,加入后要降低油品的抗乳化剂;三是油品在使用中被氧化生成了羧酸等易乳化的化合物。抗乳化剂大都是水包油(O/W)型表面活性剂,抗乳化剂吸附在油-水界面上,改变界面张力,或吸附在乳化剂上破坏乳化剂亲油-亲水平衡,是乳化液从油包水(W/O)转变成水包油型,在转相过程中油水便分离。乳化剂种类有胺与环氧化物缩合物、油溶性聚醚、聚氧丙烷型的衍生物。

工业润滑油复合剂:是指几种单剂以一定比例混合,并能满足一定质量等级的添加剂混合物,各种不同添加剂复合时,在添加剂组分之间,可发生三种作用方式,第一,相加性。第二,协和性。第三,对抗性或称互抑性。液压油复合剂包括国内液压油复合剂和国外液压油复合剂。工业齿轮油复合剂,涡轮蜗杆油复合剂,汽轮机油复合剂,导轨油复合添加剂。

 
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