隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,現代設備要求高速度、高性能、高自動(dòng)化、率和長(cháng)壽命,在潤滑方面單純用礦物油潤滑材料已難以滿(mǎn)足。在潤滑材料中加入少量其他物質(zhì)就能改善其性能,賦予它新的特性。這些物質(zhì)叫做潤滑油添加劑。
在油品中增加不同添加劑是改善油質(zhì)的經(jīng)濟有效的手段。一般地說(shuō),潤滑油的品種多少,質(zhì)量好壞往往取決于添加劑的品種和質(zhì)量,因而發(fā)展添加劑的生產(chǎn)和使用,已成為合理有效利用資源,提高設備性能和節約能源的一個(gè)重要途徑。
潤滑油添加劑按作用可分為清凈分散劑、抗氧抗腐劑、極壓抗磨劑、油性劑和摩擦改進(jìn)劑、抗氧劑和金屬減活劑、黏度指數改進(jìn)劑、防銹劑、降凝劑、抗泡沫劑等分組,下面來(lái)介紹常用潤滑油添加劑。
一、清凈劑
清凈劑和分散劑可統稱(chēng)為清凈分散劑,且把含有金屬的產(chǎn)品稱(chēng)為有灰清凈分散劑,不含金屬的產(chǎn)品稱(chēng)為無(wú)灰清凈分散劑。主要用于內燃機油(汽機油、柴機油、鐵路內燃機車(chē)用油、二沖程汽機油和船用發(fā)動(dòng)機油)。其主要作用是使發(fā)動(dòng)機內部保持清潔,使生成的不溶性物質(zhì)呈膠體懸浮狀態(tài),不致于進(jìn)一步形成積碳、漆膜或油泥。具體說(shuō)來(lái),其作用可分為酸中和、增溶、分散和洗滌等四方面。
1、酸中和作用
清靜劑中多數具有堿性,有的呈高堿性,一般稱(chēng)這種堿值為總堿值(Total Base Number,簡(jiǎn)稱(chēng)TBN),表示為中和酸的能力。它一是可以中和燃燒不*的酸性氧化物或酸洗膠質(zhì),使其失去活性而變?yōu)橛腿苄?;二是可以中和含硫燃料燃燒生成的SO2、SO3進(jìn)而生成的硫酸,抑制烴類(lèi)氧化物生成沉淀物;三是可以中和酸性產(chǎn)物,減少潤滑油對活塞環(huán)即缸套的腐蝕磨損。
2、洗滌作用:
能將已經(jīng)吸附在部件表面上的漆膜和積碳洗滌下來(lái),分散在油中,使發(fā)動(dòng)機和金屬表面保持清潔。
3、增溶作用:
油中不溶解的液體溶質(zhì),由于加入少量表面活性劑而出現溶解的現象,稱(chēng)為增溶作用。清凈劑是一些表面活性劑,它能將本來(lái)在油中不能溶解的固體或液體物質(zhì)包住,使其增溶于潤滑油中,從而阻止這些物質(zhì)進(jìn)一步氧化后聚集成沉積物。
4、分散作用:
能吸附已經(jīng)生成的積碳和漆膜等固體小顆粒,使之成為一種膠體溶液狀態(tài)分散在油中,阻止這些物質(zhì)進(jìn)一步凝聚成大顆粒而黏附在機件上,或沉積為油泥。
二、分散劑
分散劑有有灰與無(wú)灰之分。目前分散劑的主流是以多胺為基礎的丁二酰亞胺,其使用量占到分散劑總量的80%以上。其化學(xué)結構,是由親油基(烴基)、極性基和連接基團三部分組成,具有分散、增溶等作用。
分散作用是指分散劑提供的油溶性基團能有效地抑制煙灰、氧化產(chǎn)物地聚集,使得這些粒子有效地分散于油中。
增溶作用是指分散劑能與生成油泥地羰基、羥基(原本不溶于油)等直接作用,從而達到溶解效果。
三、抗氧劑
抗氧劑和抗氧抗腐劑可以抑制油品氧化,主要用于工業(yè)潤滑油、內燃機和工藝用油等。
潤滑油是各種烴類(lèi)(RH)的混合物(烷烴、環(huán)烷烴、芳香族環(huán)烷烴、烷基苯和萘衍生物),烴首先氧化成過(guò)氧化物,再分解成醇或酮,然后進(jìn)一步氧化成脂肪酸、醛、含氧酸和縮聚產(chǎn)物,還伴隨著(zhù)生成二氧化碳和水。為了改善油品的抗氧化性能,需要在潤滑油中加入抗氧化劑。根據作用機理的不同,常用的抗氧化劑主要有自由基終止劑、過(guò)氧化物分解劑和金屬鈍化劑等。
自由基終止劑是一種能夠提供一個(gè)活潑氫原子的有機化合物,這個(gè)氫原子可與潤滑油氧化物初期生成的自由基結合,生產(chǎn)穩定的化合物,使得氧化的鏈化反應終止,達到延緩潤滑油氧化的目的。目前所使用的種類(lèi)主要有酚類(lèi)、胺類(lèi)以及胺酚類(lèi)。
過(guò)氧化物分解劑是一些含硫或是含硫磷的化合物,這類(lèi)化合物可將油品氧化生成的不穩定烷基過(guò)氧化氫分解,并生成穩定的化合物,從而降低潤滑油的氧化速率,延長(cháng)潤滑油的使用壽命。目前所使用的過(guò)氧化物分解劑種類(lèi)主要有二烷基二硫代磷酸鹽型和二烷基二硫代氨基甲酸鹽型兩類(lèi)。
金屬減活劑也稱(chēng)為金屬鈍化劑。金屬特別是金屬離子對潤滑油的氧化起著(zhù)催化作用,而金屬減活劑就可以通過(guò)與金屬或金屬離子作用,使其不再對油品氧化反應產(chǎn)生催化作用,從而起到延緩油品氧化速度的作用。金屬減活劑的作用機理主要有兩種,一是與金屬離子結合形成惰性物質(zhì),另一種是在金屬表面上生成一層致密的化學(xué)保護膜,阻止金屬變成離子進(jìn)入油中。金屬減活劑通常是含硫、磷、氮或其他非金屬元素的化合物,其品種主要有苯三唑衍生物和噻二唑衍生物等。國內常見(jiàn)的苯三唑衍生物有N,N’-二正丁基氨基亞甲基苯三唑,它具有良好的油溶性和抗氧化、抑制銅腐蝕及金屬減活性能,通常與酚類(lèi)抗氧劑復合使用,適用于汽輪機油、壓縮機油、變壓器油等。噻二唑衍生物是銅的腐蝕抑制劑,國內常見(jiàn)有2,5-二(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑(即T561),它具有優(yōu)良 的油溶性、銅腐蝕抑制性,通常用于液壓油以降低ZDDP對銅的腐蝕作用,并解決其水解安定性的問(wèn)題。
潤滑油中抗氧劑的類(lèi)型
類(lèi)型 | 代表性化合物 | 型號 |
自由基終止劑 | 2,6-二叔丁基對甲酚 | T501 |
4,4-亞甲基雙-(2,6-二叔丁基苯酚) | T701 | |
N-苯基-α-萘胺 | T531 | |
二烷基二苯胺 | T534 | |
2,6-二叔丁基-α-二甲氨基對甲酚 | T703 | |
過(guò)氧化物分解劑 | 二烷基二硫代磷酸鋅 | ZDDP |
二烷基二硫代氨基甲酸鋅 | ZDTC | |
金屬減活劑 | N,N’-二正丁基氨基亞甲基苯三唑 | T551 |
2,5-二(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑 | T561 |
四、極壓抗磨劑
極壓抗磨劑是指在高溫、高壓的邊界潤滑狀態(tài)下,能和金屬表面形成高熔點(diǎn)化學(xué)反應膜,以防止發(fā)生熔結、咬粘、刮傷的添加劑。它的作用是在摩擦高溫下分解的產(chǎn)物能與金屬起反應,生成剪切應力和熔點(diǎn)都比純金屬低的化合物,從而防止接觸表面咬合和焊熔,有效地保護金屬表面。極壓抗磨劑主要用于工業(yè)齒輪油、液壓油、導軌油、切削油等有極壓要求的潤滑油中,以提高油品的極壓抗磨性能。
極壓抗磨劑主要為含氯、含硫、含磷的有機化合物及硼酸鹽等
1、含氯極壓劑(T301)
含氯極壓抗磨劑主要代表是氯化石蠟,含氯29%-72%,但一般使用40%左右的氯化石蠟。由于氯化物易水解生成氯化氫,引起金屬腐蝕,所以有水存在時(shí)不宜使用,其用途受到限制,主要用于切削油及汽車(chē)齒輪油。
2、含硫極壓抗磨劑
含硫極壓抗磨劑效果好,應用廣泛,但有臭味,對銅腐蝕性較大。
多硫化烯烴(如硫化異丁烯)是廣泛應用的極壓抗磨劑,其含硫量高,活性硫多,效果好,顏色淺,多用于各類(lèi)齒輪油和切削油。
3、含磷極壓抗磨劑
含磷極壓抗磨劑以有機磷酸酯或有機亞磷酸酯為主。
抗磨效果:ci磷酸酯<磷酸酯<氨基磷酸酯<磷酸酯氨鹽。
含硫極壓抗磨劑抗燒結性好,抗磨性差,含磷極壓抗磨劑抗磨性好,極壓性差,二者可互補不足。
4、硼酸鹽極壓抗磨劑
用分散劑將無(wú)定形硼酸鹽(Na鹽或K鹽)固體微粒子分散在油中,在摩擦面沉積形成保護膜而起極壓抗磨作用。它具有優(yōu)良的極壓抗磨性、能降低摩擦系數、熱氧化安定性好、不腐蝕金屬和無(wú)臭無(wú)毒等特性,但硼酸鹽微溶于水,不宜在有水的情況下應用。
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