一、粘度指数改进剂
粘度指数改进剂又称增粘剂或粘度剂分散剂。黏度指数改进剂是一种油溶性链状高分子化合物,低温时高分子收缩卷曲,对基础油的内摩擦影响减小;对黏度的影响也相当较小。高温时,高分子溶胀,流体力学体积和表面积增大,基础油的内摩擦显著增加。黏度指数改进剂在不同温度下的形态会发生变化,其作用的实质是改善油品的黏温性能,使油品具有较高的粘度指数,从而保证机器能在低温下顺利启动,且在高温下能有足够大的粘度,确保良好的润滑。
常见的粘度指数改进剂有聚异丁烯(PIB)、乙丙烯共聚(OCP)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)和氢化苯乙烯双烯共聚物(HSD)等。
粘度指数改进剂广泛用于内燃机油中,主要用于生产多级汽柴油机油,另外液压油和齿轮油也使用。
二、降凝剂
油品温度下降到一定程度后,就要失去流动性而凝固,降凝剂的作用主要是降低油品的凝固点,并保证油品在低温下能够流动。
降凝剂是靠与腊吸附或与腊共晶来改变腊的结构和大小而起作用的,降凝剂的化学结构对降凝效果有决定性的影响。降凝剂有吸附和共晶两个作用,降凝剂虽不能阻止蜡晶的析出,但是能阻碍腊结晶形成三维网状结构,从而使其倾点降低。
所以添加剂仅对含腊的油品起作用,且不能降低腊的析出温度和析出量。
目前,常用降凝剂有烷基萘、聚酯类(如聚甲基丙烯酸酯)和聚烯烃类化合物(如聚α-烯烃)等。
三、防锈剂
防锈剂的作用是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,使金属不致锈蚀。
防锈剂多是一些极性物质,其分子结构一端是极性很强的基团,具有亲水性,另一端是非极性烷基,具有疏水性。当含有防锈剂的油品与金属接触时,防锈剂分子中的极性基团对金属表面有很强的吸附能力,在金属表面形成紧密的分子保护层,阻止腐蚀介质与金属接触,故起到防锈作用。防锈剂还对水及一些腐蚀性物质有增溶作用,将其增溶于胶束中,起到分散或减活作用,从而消除腐蚀性物质对金属的侵蚀。当然,碱性防锈剂对酸洗物质还存在中和作用,使金属不受酸的侵蚀。常见的防锈剂有硫酸盐类(磺酸钙、磺酸钠和磺酸钡))、羧酸类(十二烯基丁二酸、环烷酸锌、N-油酰肌氨酸十八胺盐)、有机胺类、酯类和杂环化合物类(苯并三氮唑)等。
常用的防锈剂为十二烯基丁二酸,又名T746防锈剂。
防锈剂主要用于工业润滑油和金属加工冷却润滑液、金属防护油等。
四、抗泡剂
存在于油中的泡沫会使润滑油的冷却效果降低,管理产生气阻,润滑油供应不足,油箱溢油,泡沫的存在还会破坏润滑油膜的完整性,从而导致机件磨损加剧,甚至发生烧结而造成严重事故。
抗泡剂在润滑油中的存在状态有别于其他功能添加剂,它不溶于润滑油,而是呈细小的液珠分散在油中。
抗泡剂在润滑油中的溶解度、颗粒度和分散均匀性是决定油品泡沫性能的关键,所以不同的泡沫体系,抗泡剂的感受性不同。
二甲基硅油(T901)是目前所应用的主要抗泡剂,它不溶于油,通过胶体磨合等手段使之呈高度分散状态而分布于油中,它的用量一般为1-100ppm,且低粘度的润滑油使用高粘度的硅油效果更好,高粘度的润滑油使用低粘度的硅油较好。非硅型消泡剂主要是丙烯酸酯与醚共聚物(T911,T912),适用于高粘度润滑油,效果持久性好。
五、抗乳化剂
油品的抗乳化性能是工业润滑油的一个重要指标之一。工业润滑油在使用过程中遇到水的污染,往往会形成乳化液。乳化油会增加机械磨损,降低设备使用寿命。
乳化剂就是能使两种以上互不相溶的液体(如油和水)形成稳定的分散体系(乳化液)的物质。乳化剂的特点是降低油/水之间的界面张力,在界面上的表面活性剂分子亲油基、亲水基分别吸附在油相和水相上,排列成界面膜,防止乳化粒子结合,促使乳化液稳定。工业齿轮油、汽轮机油、液压油(如含锌盐的油品)均易受水的污染,所以这些油品对抗乳化性能有较高的要求。
造成润滑油分水性差或发生乳化的原因是多方面的。
1、高粘度油中会含有一些极性组分。
2、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、极压抗磨剂,这些添加剂大部分均属表面活性剂,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,使油抗乳化性变差。
较常用的抗乳化剂有胺的四聚氧丙撑衍生物和环氧乙、丙烷嵌段聚醚两类非离子型化合物等。
六、复合添加剂
现代润滑油调配过程中多采用了复合添加剂,不仅调配工艺简单、方便、而且降低了总的添加量,节约了润滑油成本。由于复合添加剂有严格的复合工艺条件和单剂的质量保证。所以,采用复合添加剂调配出的润滑油质量易于符合规格标准。现在,复合添加剂在润滑油中的地位愈来愈重要。
复合添加剂的种类有:发动机油复合剂、齿轮油复合剂、液压油复合剂、工业润滑油复合剂、防锈油复合剂、汽油机油复合剂、柴油机油复合剂等。
七、润滑油配方的元素识别
再用油在使用过程中,由于作用机理的不同以及外界的污染,添加剂会不断消耗,因此,在机器润滑油检测中,添加剂元素的检测是极其重要的。
如,为了满足高温、高压和高滑动速度的工作条件,以及中和燃用重质燃料油中的硫,常在发动机润滑油中加入含钙、锌、磷等元素的添加剂以及在齿轮油中加入含磷、硫等元素的添加剂,在高温下,这些元素与金属表面发生化学反应生成厚度较大的化学反应膜,膜的熔点高、抗剪强度低,一般用于高速、重载及高温下的润滑。
润滑油的润滑效果与各种添加剂的含量密切相关,确定润滑油中各种添加剂成分的适量值是决定其润滑效果的关键。因此,日常新油、再用油的光谱元素检测,可大致判定添加剂的种类。
常用添加剂与对应元素
添加剂
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功能
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材料
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元素
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清净剂
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中和酸,清洗表面沉积物和积碳
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有机金属皂类化合物
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Ca、Ba、Mg
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分散剂
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保持颗粒悬浮在油中以防止积碳聚集
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石油硫酸盐和烷基酚盐(灰剂)和丁二酰亚胺
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抗氧剂
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防止形成各种沉积物如积碳、油泥、漆膜以及粘度增加
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ZDDP,2,6-二叔丁基对甲酚
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Zn、P
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防锈剂
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防止钢铁零件生锈
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磺酸盐、磷酸衍生物和脂肪酸
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Na、Ca、K、Ba、Zn
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抗腐剂
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防止有色金属腐蚀
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过碱性清净剂
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Ca、Ba、Mg
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抗磨剂
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通过形成皂状化学膜以提高抗磨性
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ZDDP,磷酸**酚酯(TCP)
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Zn、P
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极压剂
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通过形成侵蚀性的化学膜以增强抗擦性/咬合能力
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有机磷硫化合物、硼、二硫化钼、石墨
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S、P、B、Mo
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粘度指数改进剂
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改善黏温特性
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油溶性的链状的高分子聚合物
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抗泡剂
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破裂气泡
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二甲基硅油和聚丙烯酸酯
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Si
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抗乳化剂
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使水与油分开,不形成乳化
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胺与环氧化物缩合物
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