一、粘度指數改進(jìn)劑
粘度指數改進(jìn)劑又稱(chēng)增粘劑或粘度劑分散劑。黏度指數改進(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,對基礎油的內摩擦影響減??;對黏度的影響也相當較小。高溫時(shí),高分子溶脹,流體力學(xué)體積和表面積增大,基礎油的內摩擦顯著(zhù)增加。黏度指數改進(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,從而保證機器能在低溫下順利啟動(dòng),且在高溫下能有足夠大的粘度,確保良好的潤滑。
常見(jiàn)的粘度指數改進(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。
粘度指數改進(jìn)劑廣泛用于內燃機油中,主要用于生產(chǎn)多級汽柴油機油,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)改變臘的結構和大小而起作用的,降凝劑的化學(xué)結構對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,但是能阻礙臘結晶形成三維網(wǎng)狀結構,從而使其傾點(diǎn)降低。
所以添加劑僅對含臘的油品起作用,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(lèi)(如聚甲基丙烯酸酯)和聚烯烴類(lèi)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),其分子結構一端是極性很強的基團,具有親水性,另一端是非極性烷基,具有疏水性。當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對金屬表面有很強的吸附能力,在金屬表面形成緊密的分子保護層,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)對金屬的侵蝕。當然,堿性防銹劑對酸洗物質(zhì)還存在中和作用,使金屬不受酸的侵蝕。常見(jiàn)的防銹劑有硫酸鹽類(lèi)(磺酸鈣、磺酸鈉和磺酸鋇))、羧酸類(lèi)(十二烯基丁二酸、環(huán)烷酸鋅、N-油酰肌氨酸十八胺鹽)、有機胺類(lèi)、酯類(lèi)和雜環(huán)化合物類(lèi)(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)潤滑油和金屬加工冷卻潤滑液、金屬防護油等。
四、抗泡劑
存在于油中的泡沫會(huì )使潤滑油的冷卻效果降低,管理產(chǎn)生氣阻,潤滑油供應不足,油箱溢油,泡沫的存在還會(huì )破壞潤滑油膜的完整性,從而導致機件磨損加劇,甚至發(fā)生燒結而造成嚴重事故。
抗泡劑在潤滑油中的存在狀態(tài)有別于其他功能添加劑,它不溶于潤滑油,而是呈細小的液珠分散在油中。
抗泡劑在潤滑油中的溶解度、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)是目前所應用的主要抗泡劑,它不溶于油,通過(guò)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,且低粘度的潤滑油使用高粘度的硅油效果更好,高粘度的潤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)潤滑油的一個(gè)重要指標之一。工業(yè)潤滑油在使用過(guò)程中遇到水的污染,往往會(huì )形成乳化液。乳化油會(huì )增加機械磨損,降低設備使用壽命。
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,防止乳化粒子結合,促使乳化液穩定。工業(yè)齒輪油、汽輪機油、液壓油(如含鋅鹽的油品)均易受水的污染,所以這些油品對抗乳化性能有較高的要求。
造成潤滑油分水性差或發(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(lèi)非離子型化合物等。
六、復合添加劑
現代潤滑油調配過(guò)程中多采用了復合添加劑,不僅調配工藝簡(jiǎn)單、方便、而且降低了總的添加量,節約了潤滑油成本。由于復合添加劑有嚴格的復合工藝條件和單劑的質(zhì)量保證。所以,采用復合添加劑調配出的潤滑油質(zhì)量易于符合規格標準。現在,復合添加劑在潤滑油中的地位愈來(lái)愈重要。
復合添加劑的種類(lèi)有:發(fā)動(dòng)機油復合劑、齒輪油復合劑、液壓油復合劑、工業(yè)潤滑油復合劑、防銹油復合劑、汽油機油復合劑、柴油機油復合劑等。
七、潤滑油配方的元素識別
再用油在使用過(guò)程中,由于作用機理的不同以及外界的污染,添加劑會(huì )不斷消耗,因此,在機器潤滑油檢測中,添加劑元素的檢測是極其重要的。
如,為了滿(mǎn)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)機潤滑油中加入含鈣、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)反應生成厚度較大的化學(xué)反應膜,膜的熔點(diǎn)高、抗剪強度低,一般用于高速、重載及高溫下的潤滑。
潤滑油的潤滑效果與各種添加劑的含量密切相關(guān),確定潤滑油中各種添加劑成分的適量值是決定其潤滑效果的關(guān)鍵。因此,日常新油、再用油的光譜元素檢測,可大致判定添加劑的種類(lèi)。
常用添加劑與對應元素
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 | 有機金屬皂類(lèi)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(guò)堿性清凈劑 | Ca、Ba、Mg |
抗磨劑 | 通過(guò)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(guò)形成侵蝕性的化學(xué)膜以增強抗擦性/咬合能力 | 有機磷硫化合物、硼、二硫化鉬、石墨 | S、P、B、Mo |
粘度指數改進(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(kāi),不形成乳化 | 胺與環(huán)氧化物縮合物 | ---- |
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