第4篇 第2章润滑油调合专用设备

1、第4篇 润滑油调合 第2章 润滑油调合专用设备3.1 润滑油基础油 润滑油基础油是各种润滑油产品生产中的主要原材料，对形成的产品质量起着决定性的作用。而润滑油基础油的性质又是由所采用原材料性质和加工工艺决定。因此了解和掌握基础油的加工工艺和性质，对润滑油的生产有着重要的意义。3.1.1 润滑油基础油的组成3.1.1.1 润滑油基础油的组成矿物油型润滑油基础油是不同烃类的混合物，主要由烷烃（包括直链、单支链、多支链）、环烷烃（单环、双环、多环）和芳香烃（单环、多环）等烃类组成，同时还包括少量含氧、含氮、含硫有机化合物、胶质和沥青质等非烃类化合物。 对于直馏馏分润滑油基础油而言，其烃类碳原子数一般

2、为C20C40，平均分子量(相对分子质量)为300500，沸程（馏分的沸点范围）为350535；对于残渣润滑油基础油的而言， 其烃类碳原子数大于C40，分子量大于500，沸程大于500535。3.1.1.2 润滑油基础油的组成与产品质量的关系1.理想的润滑油基础油应具有的性质理想的润滑油基础油应具有良好的粘温性、良好的低温流动性、优良的抗乳化性能、良好的抗泡性和空气释放性能、良好的密封适应性、优良的氧化安定性、良好的添加剂感受性和极低的蒸发性。2. 不同烃类对基础油的理化性能的影响由于各类烃和非烃化合物本身的物理特性和化学特性不同，因此基础油中各组分的含量，直接影响到产品的理化性能。不同组份对

3、基础油主要理化性能的影响见表1-3-1。表1-3-1 不同烃类对基础油的主要理化性能的影响 组份理化性能烃类非烃化合物正构烷烃异构烷烃环烷烃芳烃氧化物氮化物硫化物粘度小中很大大-粘温性很好好中差差差差低温流动性差中好差差差差凝点高中低高高高高闪点高较高中低差差差氧化安定性好较好中差差差抗氧密封适应性好较好中差-抗乳化性好好好中差差差空气释放值好好中中差差差（1）不同烃类对基础油粘度的影响碳原子数目相同的烃类、芳香烃、环烷烃对粘度数值的影响：烷烃的粘度最小，芳香烃次之，环烷烃最大；分子中的环状结构增加，则粘度增大。环状烃类带有侧链时，它的粘度随侧链的原子数的增多而增大。由于环烷烃结构的分子具有较

4、大粘度，所以环烷烃是润滑油的粘度载体。矿油基础油中烷烃的含量很少，主要成分是带侧链的环状烃，环状烃以环烷烃为主。矿油基础油中环烷烃含量一般在50以上，有的高达75。（2）不同烃类对基础油粘温性能的影响在基础油中所含烃类，以正构烷烃的粘度指数最高，能达到200以上，异构烷烃的粘度指数比相应的正构烷烃的要低一些，并且随着分支程度的增加而下降。在环状烃上的侧链对粘度指数也有影响，它和烷烃相似，链的长度增加时，粘度指数增大，分支程度增加，粘度指数减少。带有长侧链的单环烃，它的粘度指数与环所在的位置有关，当环的位置向长链的中部移动时粘度指数下降。在侧链相同的情况下，随着环数量的增加，粘度指数随之下降。（

5、3）不同烃类对基础油的低温性能的影响基础油中各种烃类的结构对凝点有很大的影响。正构烷烃的凝点最高，随着正构烷烃的碳原子数的增加，凝点逐渐上升。异构烷烃的凝点比相应的正构烷烃的低，而且随着分支程度的增大而迅速下降。当异构烷烃的分支位置向主链的中部移动时凝点急剧下降。当烷烃中引入环状烃也可以使凝点下降。带侧链的环状烷烃，侧链分支程度越大，凝点下降越快。（4）不同烃类对基础油抗氧化性能的影响烷烃具有一定的抑制氧化性能，环烷烃在高温下较容易氧化，两者对抗氧剂具有很好的感受性。而芳香烃比烷烃、环烷烃更容易氧化，对抗氧剂的感受性较差。3.1.2 润滑油基础油的分类到目前为止，国内外均尚未制定润滑油基础油分

6、类标准。为了贸易的需要，中国石化于上世纪多次开展了润滑油基础油联合攻关，即“七五”和“八五”润滑油基础油攻关，并于1993年6月制定了“润滑油基础油系列标准（试行）”。经过两年多的生产验证后，于1995年12月正式制定了Q/SHR001-1995润滑油基础油石化企业标准。随着国内外石油资源的变化，基础油的分类要适应形势发展的要求，提供包括API 、和类在内的完整的产品系列，在满足使用的前提下使宝贵的资源得到充分的利用。在参考美国石油学会（API）润滑油基础油类别划分方式和中国石化Q/SHR 001-1995分类的基础上，结合中国石化润滑油基础油生产和使用实际，中石化股份公司于2005年6月发布

7、了“润滑油基础油协议标准”，协议标准包括 “润滑油基础油的分类”、 “润滑油基础油（溶剂精制）”和 “润滑油基础油（加氢）”三个标准。3.1.2.1 润滑油基础油的代号1.润滑油基础油粘度等级按赛氏粘度划分，其数值为某粘度等级基础油运动粘度所对应的赛氏粘度整数近似值，见表1-3-2。低粘度组分称为中性油，粘度等级以40赛氏通用粘度（秒）表示；高粘度组分称为光亮油，粘度等级以100赛氏通用粘度（秒）表示。加氢基础油的粘度等级以100运动粘度和100赛氏粘度划分。表1-3-2 润滑油基础油粘度等级划分溶剂精制中性油粘度牌号（40赛氏粘度整数值）粘度等级60657590100125150175200

8、运动粘度范围，mm2/s 407.00<9.009.00<12.012.0<16.016.0<19.019.0<24.024.0<28.028.0<34.034.0<38.038.0<42.0粘度等级250300350400500600650750900运动粘度范围，mm2/s 4042.0<50.050.0<62.062.0<74.074.0<90.090.0<110110<120120<135135<160160<180光亮油粘度牌号（100赛氏粘度整数值）粘度等级90BS120BS

9、150BS运动粘度范围，mm2/s 10017<2222<2828<34加氢基础油粘度牌号（100运动粘度整数值）粘度等级23456781012运动粘度范围，mm2/s 1001.50<2.502.50<3.503.50<4.504.50<5.505.50<6.506.50<7.507.50<9.009.00<11.011.0<13.0粘度等级141620(90BS)26(120BS)30(150BS)运动粘度范围，mm2/s 10013.0<15.015.0<17.017.0<22.022.0<2

10、8.028.0<34.02.Q/SHR001-1995润滑油基础油中规定，润滑油基础油的代号是根据粘度指数和适用范围确定的。每个品种由一组英文字母组成的代号表示。润滑油通用基础油的代号由表示粘度指数高低的英文字母组成，即“UH（Ultra High）超高”、“VH（Very High）很高”、“H（High）高” 、“M（Middle）中”和“L（Low）低”的英文字头。“VI”为粘度指数（Viscosity Index）的英文字头。润滑油专用基础油代号由润滑油通用基础油代号和专用符号组成。专用符号为代表该类基础油特性的一个英文字母。“W”为“Winter冬天”的英文字头，表示其低凝特性

11、，“S”为“Super”的英文字头，表示其深度精制特性。 （1）中性油产品代号通用基础油代号+赛氏40通用粘度（秒），例如：高粘度指数150中性油代号：HVI 150。（2）光亮油产品代号通用基础油代号+赛氏100通用粘度（秒）BS，例如：高粘度指数150光亮油代号为：HVI 150BS。3.1.2.2 润滑油基础油的分类标准Q/SHR001-1995标准对润滑油基础油的分类，见表1-3-3表1-3-3 润滑油基础油的分类 粘指 类别超高粘度指数VI140很高粘度指数120VI<140高粘度指数90VI<120中粘度指数40VI<90低粘度指数VI<40通用基础油UHV

12、IVHVIHVIMVILVI专 用基础油低凝UHVI WVHVI WHVI WMVI W深度精制UHVI SVHVI SHVI SMVI S3.1.3 润滑油基础油的性能指标由于现有Q/SHR001-1995润滑油基础油即将被更新，而新的润滑油基础油标准正在审订中，因此为了保证实际使用过程中的准确性，本书只对部分基础油性能指标举例说明，见表1-3-4，而且仅作参考用，详细内容请查阅标准文本。表1-3-4 HVI基础油技术要求 项 目HVI 100HVI 150HVI 350HVI 500HVI 650HVI 120BSHVI 150BS外观透明透明透明透明透明透明透明运动粘度mm2/s40&#

13、176;C20222832657295107120135报告报告100°C报告报告报告报告报告25283033色度，号 不大于1.01.53.04.05.05.56.0粘度指数不小于1001009595959595硫，%(质量分数) 报告报告报告报告报告报告报告闪点（开口），°C不低于185200220235255265290倾点，°C 不高于-9-9-5-5-5-5-5中和值，mgKOH/g 不大于0.020.020.030.030.030.030.03残炭，%(质量分数) 不大于-0.100.150.250.600.70碱性氮，%报告报告报告报告报告报告报告氮

14、，%报告报告报告报告报告报告报告蒸发损失，% Noack ,250°C,1h报告报告-氧化安定性（旋转氧弹法）C150°C，min 不小于1801801801301301101103.1.4 润滑油基础油加工工艺润滑油基础油加工目的就是为了脱除润滑油馏分中的非理想组分，提高产品的各方面性能，使之能够满足各种机械的工作要求。我国润滑油基础油的现代生产工艺起步于二十世纪五十年代，经过五十多年的发展，现在形成了“老三套”传统加工工艺和加氢处理工艺相结合的格局。虽然目前“老三套”传统工艺仍然是我国各炼厂基础油生产过程中主要采用的工艺，但是随着石油资源不断减少、劣质重质原油比例增加、

15、环保意识的提高和机械加工业的快速发展，对润滑油产品提出了更高的要求，于是加氢处理工艺在各大炼厂被广泛采用，如高桥石化、荆门石化等。与传统加工工艺相比，通过加氢处理工艺生产出的基础油会有更好的粘温性、更优的氧化安定性、更好的低温流动性、更强的剪切安定性、更好的油水分离性、更弱的腐蚀性和更低的蒸发损失等优点，同时可以提高资源的利用率和减少环境污染，因此加氢处理工艺更符合现在和未来基础油加工工艺的发展趋势。下面就分别对润滑油基础油的传统加工工艺和加氢处理工艺作简要介绍。3.1.4.1 传统加工工艺传统加工工艺就是将常减压馏分先后经过溶剂精制、溶剂脱蜡、白土（加氢）补充精制等加工工序得到所需的基础油。

16、用减压渣油生产基础油则还得事先经过丙烷脱沥青工序，然后再按上述工序进行加工。传统加工工艺流程示意图见图1-3-1。减压蒸馏溶剂精制溶剂脱蜡补充精制丙烷脱沥青渣油常压渣油减压一线柴油减压二线基础油减压三线基础油减压四线基础油减压渣油基础油蜡膏抽出油沥青图1-3-1 传统加工工艺流程示意图溶剂精制是利用溶剂对润滑油馏分中不同组分的溶解度大小不同的特点，将不同组分进行分离，从而脱除润滑油原料中的大部分多环短侧链芳烃、胶质、沥青质、多环或杂环化合物、环烷酸类以及某些含氮、氧、硫的非烃化合物等非理想组分，达到改善油品粘温性能、抗氧化安定性、残炭、色度等性能指标的目的。精制过程常用的溶剂一般有糠醛、苯酚和

17、N-甲基吡咯烷酮（NMP）等。影响精制效果的因素主要有溶剂的性质、精制温度、剂油比、抽提装置型号和抽提装置内温度梯度等。润滑油原料中除了含有一些非理想组分外，还有一些固态烃石蜡和地蜡，溶剂脱蜡就是将润滑油原料溶于选择性溶剂（对蜡不容或少溶）中，然后通过降温使蜡在溶液中的溶解度下降，随之处于过饱和状态的蜡便形成固体结晶从溶液中析出，最后通过过滤将固体蜡和液体分离,从而改善油品的低温流动性。溶剂脱蜡典型工艺流程包括结晶工序、制冷工序、过滤工序（包括真空密闭系统）和溶剂回收及干燥工序。影响脱蜡效果的主要因素有溶剂的性质、剂油比、溶剂加入方式、冷却速率和溶剂含水量等经过溶剂精制和溶剂脱蜡后的润滑油原料

18、，将会有少量的溶剂残留其中，并且还有少量有害物质无法除去。通过补充精制可以脱出残留在润滑油原料中的溶剂和少量的胶质、沥青质、环烷酸、氧化物、硫化物、水分和机械杂质等有害组分，从而达到改善油品色度、氧化安定性、抗乳化性、空气释放值、残炭等性能的目的。补充精制的工艺主要有白土补充精制、加氢补充精制和液相脱氮-白土补充精制三种。 减压渣油是生产高粘度润滑油的基础原料，但其中含有大量的沥青，因此在进行精制之前一般通过丙烷脱沥青工序将其除去。丙烷脱沥青的典型工艺流程包括抽提工序和溶剂回收工序。影响丙烷脱沥青效果的主要因素有溶剂的纯度、所处理的原料性质、剂油比和温度。3.1.4.2加氢处理加工工艺润滑油加

19、氢处理工艺就通过加氢催化裂化、加氢异构化和加氢脱除杂原子等方式来达到将非理想组分转变成理想组分的目的。加氢处理过程改变了组分的分子结构，属于化学转化加工工艺。1.加氢处理加工工艺的显著优点（1）适用的原料多样化溶剂精制油的质量好坏与原料油组分有直接关系。而加氢处理是通过改变组分的化学性质来改善油品质量，因此无论是优质润滑油原料还是劣质润滑油原料，通过加氢处理均可以生产出优质的润滑油基础油，减少了原料的优劣对产品质量的影响，提高了加工工艺的灵活性。特别是随着现有优质石油原料比例日益减少的形势发展，这一优点尤为突出。（2）产品质量更好与溶剂精制工艺相比较，通过加氢处理所得到的基础油，其粘温性更好（

20、表现为其粘度指数更高）、低温流动性好（表现为低温粘度小）挥发度低（表现为蒸发损失值小）和对抗氧化剂等添加剂感受性好等。（3）基础油收率高加氢处理工艺是以减压渣油和脱沥青油等重质油为原料，通过加氢转化其中的非理想组分来提高理想组分的含量，从而达到提高基础油的收率。2.加氢处理工艺的基本原理在高温、高压、大氢油比条件下，通过催化剂的作用使稠环芳烃发生加氢反应生成多环烷烃、多环烷烃发生加氢反应开环生成少环长侧链烷烃、长直链烷烃加氢裂化为短链烃和直链烃转化为异构烷烃。当然以上过程也伴随着加氢补充精制的各种反应发生。因此加氢处理工艺不但改变由油品的外观、颜色和氧化安定性，还可以提高产品的粘温性能等指标。

21、3.加氢处理工艺流程通过脱气处理的原料油与氢气混合，进入加热炉升温到规定温度，之后送入装有催化剂床层的反应器。反应完毕，将物料引入高、低压分离器。高压分离器中出来的氢气经过除杂（如硫化氢、轻烃）后可以循环使用，油料则经过常、减压蒸馏切割成不同牌号的加氢基础油。4.加氢处理效果的影响因素（1）压力控制在我国石化工业中，加氢处理工艺的压力一般控制在1520Mpa；加氢反应压力控制较低时，不利于芳烃加氢饱和以及环烷烃的开环，同时还会加速催化剂的失活进程。（2）温度控制在我国石化工业中，加氢处理工艺的温度一般控制在350430；加氢反应温度控制较低时，反应速度较慢，势必减小空速，从而影响装置的 （3）

22、氢油比控制在加氢处理工艺中采用较大的氢油比，其体积比一般为1000 ：11800：1，这样高的氢油比有利于提高原料雾化均匀度、温度分布平衡和反应压力的保持。（4）空速控制由于加氢处理所需的条件比较苛刻，因此与加氢补充精制相比，其空速较小，一般为0.31.0h-1。空速过大势必提高反应温度和氢分压力的升高，同时还会降低油收率。3.1.4.3 合成基础油合成基础油是用有机化工原料通过化学合成方法制成，其主要成分不是单一类型的化合物，而是包含元素组成、分子结构、性能特点相差甚远的多类型有机化合物的混合物。常用于生产润滑油的合成基础油主要有合成烃油、酯类油、聚醚以及氟油。合成基础油与矿物基础油相比，有

23、以下特点：1.具有较好的高温性能：合成基础油热安定性好，闪点高，因此具有较高的使用温度，一般使用温度在150以上。2.具有良好的低温性能及粘温性能：大多数合成基础油凝点低，低温粘度小，粘度指数高，这就使得合成基础可在低温下使用。大部分合成基础油同时具有优良的高温性能和低温性能，因此合成基础油较矿物基础油的使用温度范围宽。3.具有较低的挥发性：合成基础油一般是一种纯化合物，其沸点范围窄，而矿物基础油是馏分油，在一定温度下轻馏分易挥发。因此合成基础油与矿物基础油相比，具有一系列的优良性能，能够满足矿物基础油所不能胜任的工况要求。3.2 润滑油添加剂炼厂生产出来的润滑油基础油只能适应工作环境好、工作

24、条件缓和的设备。随着汽车、机械、电力、航空航天等行业的发展，设备的工作条件也越来越苛刻、工作环境越来越恶劣，这就给润滑油的性能提出了越来越高的要求以满足设备所需的工作条件。因此人们通过科学研究和实践，生产出了各种各样具有不同特殊性能的化合物。润滑油基础油通过加入这些化合物，油品的各种性能得到了极大改善，不但可以满足设备工作需求，还可以大大延长润滑油的使用寿命，减少石油资源的消耗。这种化合物就是我们通常所说的添加剂。因此润滑油质量的好坏不仅取决于基础油的质量，而且还要看所采用的添加剂性能和质量。我国润滑油添加剂生产始于20世纪50年代，起步比较晚。为了发展我们自己的添加剂工业，我国在学习国外添加

25、剂先进技术和经验的基础上，组织了大量的人力进行研究开发，经过50多年的发展，润滑油添加剂现在形成了单剂共有10大类200多个品种、复合剂共有12大类，基本能够满足国内中低档油品生产需求，但是一些高端油品添加剂，我们基本上还是以进口为主。因此目前我国润滑油添加剂的大类比较齐全，但是在质量和技术上还与国际水平有不小的差距，有待于进一步加快我国的添加剂发展速度，提高我国的添加剂生产技术水平。与此同时，润滑油添加剂从20世纪90年代初期开始，逐步由单剂发展为复合剂，到现在为止复合剂的使用占有绝对的统治地位，特别是一些大的润滑油生产厂商，其产品基本上采用复合添加剂来生产。3.2.1 润滑油添加剂分类3.

26、2.1.1 润滑油添加剂分类及其标准1.润滑油添加剂的分类润滑油添加剂按组成分为单剂和复合添加剂两大部分。润滑油添加剂单剂部分按作用分为清净剂和分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂、抗氧剂和金属减活剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡剂等组。复合添加剂部分按油品分为汽油机油复合剂、柴油机油复合剂、通用发动机油复合剂、二冲程摩托车油复合剂、铁路内燃机车油复合剂、船用发动机油复合剂、工业齿轮油复合剂、车辆齿轮油复合剂、通用齿轮油复合剂、液压油复合剂、工业润滑油复合剂和防锈油复合剂等组。2.我国润滑油添加剂的分类标准到目前为止，我国尚未制定石油添加剂及其分类的国家标准，而只有部分石

27、油添加剂的行业标准和企业标准。其中石油添加剂的分类行业标准有1个，润滑油添加剂行业标准有19个。现在用的添加剂标准为石油添加剂的分类SH/T 0389-92。3.2.1.2 润滑油添加剂的命名及其代号润滑油添加剂在国际上没有一个统一的标准，因此国外各大添加剂厂商分别制定了自己的产品命名规则和代号编码规则。我国润滑油添加剂的命名三部分组成：12位阿拉伯数字组成的组号、2位阿拉伯数字组成的品种号和大类添加剂名称。例如203抗氧防腐剂，分解成三部分就是“2”+“03”+“抗氧防腐剂”。代号也是由三部分组成：石油添加剂类别号“T”、1-2位阿拉伯数字组成的组号和2位阿拉伯数字组成的品种号。例如T203

28、，分解成三部分就是“T”+“2”+“03”。1.常用润滑油添加剂单剂，见表1-3-5。表1-3-5 常用润滑油单剂组号类别化学名称统一命名统一代号1清净剂低碱值合成磺酸钙104清净剂T104中碱值合成磺酸钙105清净剂T105高碱值合成磺酸钙106清净剂T106超碱值合成磺酸钙107清净剂T107硫化聚异丁烯钡盐108清净剂T108烷基水杨酸盐109清净剂T109环烷酸镁111清净剂T111中碱值环烷酸钙112清净剂T112高碱值环烷酸钙114清净剂T114中碱值硫化烷基酚钙121清净剂T121高碱值硫化烷基酚钙122清净剂T122分散剂单烯基丁二酰亚胺151分散剂T151双烯基丁二酰亚胺15

29、4分散剂T154多烯基丁二酰亚胺155分散剂T155高分子量丁二酰亚胺161分散剂T161丁二酸季戊四醇酯171分散剂T1712抗氧抗腐剂硫磷烷基酚锌盐201抗氧抗腐剂T201硫磷丁辛基锌盐202抗氧抗腐剂T202硫磷双辛基锌盐203抗氧抗腐剂T203硫磷伯仲醇基锌盐204抗氧抗腐剂T204硫磷仲醇基锌盐205抗氧抗腐剂T2053极压抗磨剂氯化石蜡（含氯42%）301极压抗磨剂T301氯化石蜡（含氯52%）302极压抗磨剂T302亚磷酸二正丁酯304极压抗磨剂T304硫磷酸含氮衍生物305极压抗磨剂T305磷酸三甲酚酯306极压抗磨剂T306硫代磷酸胺盐307极压抗磨剂T307酸性磷酸酯胺盐3

30、08极压抗磨剂T308硫代磷酸三苯酯309极压抗磨剂T309硫代磷酸酯311极压抗磨剂T311硫化异丁烯321极压抗磨剂T321二苄基二硫322极压抗磨剂T322氨基硫代酯323极压抗磨剂T323多烷基苄硫化物324极压抗磨剂T324环烷酸铅341极压抗磨剂T341二丁基二硫代氨基甲酸钼351极压抗磨剂T351油状硼酸钾361极压抗磨剂T3614油性剂油酸二乙醇酯403油性剂T403硫化棉籽油404油性剂T404硫化烯烃棉籽油-1405油性剂T405苯三唑脂肪酸胺盐406油性剂T406摩擦指数改进剂二烷基二硫代磷酸氧钼462摩擦改进剂T462烷基硫代磷酸钼464摩擦改进剂T464硫磷酸钼钨化合

31、物472摩擦改进剂T472非硫磷型钼钨化合物473摩擦改进剂T4735抗氧剂2，6-二叔丁基对甲酚501抗氧剂T501N-苯基-萘胺531抗氧剂T531含苯三唑衍生物复合剂532抗氧剂T532含噻二唑衍生物复合剂533抗氧剂T533烷基二苯胺534抗氧剂T534铜盐化合物541抗氧剂T541金属减活剂苯三唑衍生物551金属减活剂T551肌醇六磷酸（植酸）552金属减活剂T552噻二唑衍生物561金属减活剂T5616粘度指数改进剂聚乙烯基正丁基醚601粘度指数改进剂T601聚甲基丙烯酸酯602粘度指数改进剂T602聚异丁烯（内燃机油用）603粘度指数改进剂T603乙烯-丙烯共聚物613粘度指数改

32、进剂T613分散型乙烯-丙烯共聚物621粘度指数改进剂T621聚丙烯酸酯631粘度指数改进剂T6317防锈剂石油磺酸钡701防锈剂T701苯骈三氮唑706防锈剂T706合成磺酸镁707防锈剂T707氧化石油脂钡皂743防锈剂T743烯基丁二酸746防锈剂T7468降凝剂烷基萘801降凝剂T801聚-烯烃-1（浅度脱蜡脱蜡油用）803降凝剂T803苯乙烯富马酸酯共聚物808降凝剂T808-烯烃共聚物811降凝剂T811聚丙烯酸酯814降凝剂T8149抗泡剂甲基硅油901抗泡剂T901丙烯酸酯与醚共聚物911抗泡剂T9112号复合抗泡剂922抗泡剂T9223号复合抗泡剂923抗泡剂T92310抗乳

33、化剂胺与环氧化物缩合物1001抗乳化剂T1001环氧乙-丙烷聚醚1002抗乳化剂T10022.常用润滑油复合添加剂润滑油复合添加剂没有统一的标准，因此国外各大添加剂厂商分别制定了自己的产品命名规则和代号编码规则，这里就不作介绍。3.2.2 润滑油添加剂性能和作用机理一种添加剂使用在什么润滑油产品中，一个油品中同时加入的数种添加剂之间的协同效应，主要是由该添加剂的性能决定。因此了解添加剂的性能和作用机理，对如何使用各添加剂有很大的帮助。下面就以上几大类添加剂的这方面内容作简单介绍。3.2.2.1 清净剂清净剂是内燃机油必需的主要添加剂之一。内燃机油在发动机高温工作条件下容易氧化生成积炭、漆膜和油

34、泥等沉积物以及酸性物，牢固地附着在发动机金属表面，极大地增加了发动机运动部件的腐蚀磨损、堵塞油路和滤网，严重时活塞组件被烧结咬死。通过加入清净剂，能够有效抑制这些物质在金属表面沉淀和除去发动机活塞组件表面已发生的沉积物，中和润滑油和燃料氧化生成酸性物质，保证发动机正常运行，延长发动机使用寿命。1. 清净剂的性能。清净剂具有高温清净性和防锈性。它的高温清净性体现在能够有效抑制积炭、漆膜和油泥等沉积物在金属表面沉淀和除去发动机活塞组件表面已发生的沉积物；而防锈性体现在中和润滑油和燃料氧化生成酸性物质防止发动机金属的酸腐蚀。2.清净剂的作用机理（1）酸中和作用机理清净剂都具有一定的碱性，其碱值大小因

35、组分而异。它的存在可以很好地中和润滑油氧化和燃料不完全燃烧产生的有机酸，使其变成没有活性的油溶性物质，防止了这些物质进一步氧化缩合成漆膜等不溶物。还可以中和燃料燃烧后产生的H2SO3、H2SO4、HCl和HNO3等无机酸，有效保护发动机不被锈蚀。（2）清洁作用机理清净剂对漆膜和积炭等沉积物具有很强的吸附作用，使这些沉积物变得疏松并随清净剂胶束一并分散在油中，然后通过机油循环系统滤出。（3）分散作用机理清净剂属于一种表面活性剂，在油中呈胶束状，胶束的两端分别分布着亲油基团和极性基团。极性基团对漆膜和积炭等沉积物具有很强的吸附作用，使清净剂胶束在其颗粒表面形成一层隔离膜。而带膜的颗粒带有同性电荷，

36、彼此间相互排斥而分散在油中。（4）增溶作用机理清净剂分子俘获不溶颗粒后，通过膜表面的亲油基团溶解分散在油中，防止沉淀物颗粒聚集在发动机内表面形成漆膜和积炭等。（5）吸附作用机理分散剂分子中的极性基团活性比那些不溶物中所含的氧化产物的活性强，定向排列吸附在金属的表面，形成一层保护膜，有效阻止油中的氧化产物在金属表面的沉积，延缓金属对油品氧化过程的催化作用。3.清净剂的分类（1）清净剂按其化学组分可以分为磺酸盐、烷基酚盐、烷基水杨酸盐、硫代磷酸盐和环烷酸盐清净剂。（2）清净剂按总碱值分为低碱值、中碱值、高碱值和超高碱值清净剂。低碱值的清净剂分散性能较好，而高碱值的清净剂酸中和能力及高温清净性较好。

37、（3）清净剂按其所含的金属元素可以分为钠盐、钙盐、镁盐和钡盐清净剂。 3.2.2.2 分散剂分散剂是一种不含金属的添加剂，亦称无灰型添加剂。它能将发动机在运行过程中生成油泥分散在油中，防止润滑油循环系统遭受污染和堵塞。1.分散剂的性能分散剂具有很好的油泥分散性和一定的高温清净性。它能有效地将油泥胶溶于油中，也能将漆膜和积炭等不溶物增溶于油中，与清净剂复配使用会有很好的协同效应，从而可以提高产品的质量和降低油品中添加剂的加入量。2.分散剂的作用机理（1）分散作用机理分散剂也是一种表面活性剂，它的结构和对不溶物分散作用机理基本与清净剂一致，它的亲油基团是清净剂的几倍，而分散能力是它的10倍以上。（

38、2）增溶作用机理分散剂的极性基团与油泥中的羟基、羧基、羰基、硝基和硫酸基等极性基团发生作用，形成油溶性络合颗粒分散在油中，达到增溶的目的。3.分散剂的分类分散剂按化学组分分为聚异丁烯丁二酰亚胺（包括单烯基、双烯基和多烯基）、聚异丁烯丁二酸酯、苄胺和无灰磷酸酯等。3.2.2.3 抗氧抗腐剂抗氧抗腐剂除了用在内燃机油外，还广泛用于齿轮油和液压油。它可以抑制油品的氧化、钝化金属对油品氧化过程的催化作用以及保护金属部件不受酸性物的腐蚀等。1.抗氧抗腐剂的性能抗氧抗腐剂具有抗氧和抗腐蚀性能，同时还具有一定的抗磨性能。2.抗氧抗腐剂作用机理油品的氧化过程始于游离基的产生，游离基与氧反应生成过氧化物，然后进

39、行一系列的连锁反应，最终生成有机酸、酮和醛等，这些物质在一定条件下发生缩合反应变成漆膜和油泥。针对以上油品氧化反应机理，可从两个方面来阻断连锁反应的发生：一是俘获游离基，一是将过氧化物分解成稳定的化合物。3.抗氧抗腐剂的分类（1）二烷基二硫代磷酸盐该剂是一种多功能添加剂，具有抗氧、抗腐和抗磨作用。按化学分子结构分为烷基芳基型、短链伯醇基型、长链伯醇基型、伯仲醇基型和仲醇基型。（2）二烷基二硫代氨基甲酸盐该剂简称为MDTC，是一种多功能添加剂，具有抗氧、抗腐、抗磨作用和极压性，且具有比ZDDP更好的耐高温性能。按所含的金属元素分为锌盐、钼盐、锑盐、铅盐和镉盐。他通常与ZDDP复配使用在润滑油产品

40、中，可以起到提高产品性能，降低成本。3.2.2.4 极压抗磨剂机械在高负荷冲击、高速运转和高扭矩低速运行时，摩擦副表面往往容易产生瞬时的局部高压、高温，导致其表面已有的油膜受到破坏而引发严重磨损，甚至烧结。加入适量的极压剂，能够使机械的摩擦表面得到很好得保护。1.极压抗磨剂的性能它具有在高温、高负荷、高速或者低速、高负荷、冲击负荷条件下减少磨损和防止烧结的性能。2.极压抗磨剂的作用机理极压抗磨剂易于与金属表面发生化学反应（可控制性的化学腐蚀），生成一层熔点低、塑性好的化学保护膜。这种保护膜在苛刻的边界摩擦条件下发生塑性变形，减少摩擦阻力。与此同时，化学保护膜的塑性变形和熔化的膜屑填平摩擦副表面

41、凹坑，增加摩擦表面积，从而降低了接触面的单位负荷，减少磨损。3.极压抗磨剂的分类极压抗磨剂是一种具有化学活性的、有机极性化合物，根据其所含的活性元素分为硫型、磷型和氯型极压抗磨剂。三者相比较而言，形成的油膜强度：磷型>氯型>硫型；而极压性能：硫型>氯型>磷型。除上述类型外还有有机金属极压抗磨剂和硼酸盐极压抗磨剂等。3.2.2.5 油性剂和摩擦改进剂油性剂和摩擦改进剂能够使润滑油在摩擦副表面形成定向吸附膜，将摩擦副金属表面隔离，达到改善摩擦性能的作用。早期人们采用动植物油来改善油品润滑性，故称之为油性剂；后来人们发现一些化合物具有降低摩擦表面的摩擦系数的性能，故称之为摩擦

42、改进剂。1.油性剂和摩擦改进剂的性能它具有良好的吸附性（物理的和化学的）、润滑性和减磨性，还有一定的极压性。2.油性剂和摩擦改进剂的作用机理该添加剂属于极性化合物，含有极性基。极性基对金属表面具有很强的粘附力，在金属表面定向排列形成物理吸附膜和化学吸附膜。其中物理吸附是可逆的，当温度升高和负荷加大时，物理吸附膜很容易脱离金属表面而失去作用；而化学吸附是不可逆的，当温度上升，化学吸附作用加大，形成抗磨能力较强的薄膜。当然以上过程只是当温度不太高、冲击负荷不太大的边界润滑状态下发生。若温度过高或冲击负荷较大，则需要采用极压抗磨剂来替代。3.油性剂和摩擦改进剂的分类（1）油性剂的分类油性剂主要包括动

43、植物油类和脂肪酸及其衍生物类，如脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪酸胺盐等。常用的典型油性剂如，苯三唑十八胺盐（T406）。（2）摩擦改进剂分类摩擦改进剂有油溶性的和非油溶性的。油溶性的包括磷酸酯和有机钼系列；非油溶性的一般指一些固体添加剂，如石墨、二硫化钼、硼酸盐和聚四氟乙烯树脂等。3.2.2.6 抗氧剂润滑油同金属和氧接触后，在光和热的作用下常会发生氧化反应而变质，而且氧化过程是一个连锁反应，因此一旦激发氧化反应，却不加以抑制的话，油品很快就会衰变，生成大量的酸性物质、漆膜和油泥。加入抗氧剂能够很好地抑制氧化反应的发生，大大延长产品的使用寿命。1.抗氧剂的性能它能提高产品的氧化安定性，延缓产品

44、衰变速率和延长产品的使用周期。2.抗氧剂的作用机理抗氧剂的作用机理有两种，一种是自由基终止剂作用机理，另一种是过氧化物分解剂作用机理。（1）自由基终止剂作用机理在金属、光、热和氧的作用下，激发产生的过氧自由基通常会去抢夺润滑油中烃类的氢原子，而加入抗氧剂后，抗氧剂分子中的氢原子比烃类的氢原子更容易被抢夺，相当于抗氧剂先于烃类捕获过氧自由基，从而阻止烃类因失去氢原子生成新自由基，中断连锁反应链的形成。而且失去氢原子的抗氧剂自由基也能与过氧自由基结合生成稳定产物。（2）过氧化物分解剂作用机理过氧自由基获得氢原子后变成氢过氧化物，加入分解剂后，分解剂能够很快同氢过氧化物发生一系列反应，生成稳定化合物

45、，达到分解过氧化物的目的。3.抗氧剂的分类（1）自由基终止剂常用的自由基终止剂主要有酚型和胺型抗氧剂。酚型抗氧剂（如T501）适合于150以下，温度高了就容易失效并起到促进氧化的负作用。胺型抗氧剂（如T534）具有很好的高温抗氧性、很长的耐久抗氧性，对延长诱导期、抑制油品后期氧化效果较好，能够很好地控制油品氧化引起的粘度增长和减少沉积物的生成。但是胺型抗氧剂的价格贵、毒性大、而且在酸性物质存在时易失效，因此应用范围受到限制。（2）过氧化物分解剂常用的有二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP），这是一种集抗氧化、抗腐蚀和抗磨损性能于一体的添加剂。3.2.2.7 金属减活剂油品氧化的发生和氧化过程的加速，往

46、往是由金属或金属离子的催化作用引起的。于是人们想办法采取一些措施降低金属的催化作用，一是通过加入金属钝化剂，形成分子膜将金属离子隔离起来使之钝化；一是通过加入金属减活剂，去除其催化活性。在我国润滑油中使用的为金属减活剂，燃料油中使用的为钝化剂。1.金属减活剂的性能 具有抑制金属或金属离子的催化效能，提高油品的抗氧化安定性。2.金属减活剂的作用机理 金属减活剂能和金属离子生成螯合物使其失去催化活性，或者在金属表面生成化学保护膜，抑制其生成金属离子进入油中。3.金属减活剂的分类 金属减活剂是由含硫、磷、氮或其他一些非金属元素组成的有机化合物。常用的有苯三唑衍生物（T551）和噻二唑衍生物（T561

47、）。它们作用的对象均为非铁金属。与抗氧剂复配使用具有很好的协同效应，并降低抗氧剂的用量。3.2.2.8 粘度指数改进剂粘度指数改进剂是一种高分子化合物，是由相同或不同的小分子化合物聚合而成。它加入到油品中能有效增加油品的高温粘度，更能够很好地改善油品粘温性能和油品的低温流动性，扩大油品适用温度范围。1.粘度指数改进剂的性能粘度指数改进剂具有改善油品粘温性能、低温起动性和高温润滑性。一个优质的粘度指数改进剂应具有良好的抗剪切稳定性、热稳定性和高温高剪切性能。2.粘度指数改进剂的作用机理在油品中加入粘度指数改进剂，低温时分子收缩成团，减小分子的流体力学表面积和体积，降低油品的内摩擦力，从而减少对油

48、品低温粘度的影响；高温时粘度指数改进剂分子因溶胀而扩展开来，增加了分子的流体力学表面积和体积，从而增大油品的内摩擦力，其结果是提高了油品的高温粘度。3.粘度指数改进剂的分类粘度指数改进剂主要有乙丙共聚物（OCP）、聚异丁烯（PIB）、聚甲基丙烯酸酯（PMA）、苯乙烯聚酯（HSD、SDC）、苯乙烯双烯共聚物和聚正丁基乙烯基醚。3.2.2.9 防锈剂金属在储存或工作环境中遇到水、氧或酸性物质时，容易引起腐蚀和生锈，造成了巨大损失。采用防锈剂可以阻止或缓解金属部件发生锈蚀。1.防锈剂的性能防锈剂的主要作用是防止黑色金属在水和空气存在的条件下氧化生成的棕色或棕红色的锈斑。2.防锈剂的作用机理防锈剂是一

49、种极性物质，它的分子两端分别分布着极性基团和亲油基团。极性基团对金属表面具有很强的吸附力和亲水性，亲油基团是烷基，具有很强的亲油性和疏水性。防锈剂在保护金属不发生锈蚀方面有四种方式：（1）防锈剂分子以物理吸附和化学吸附的方式在金属表面紧密排列成多层保护膜，防止腐蚀性介质接触到金属表面，从而起到保护作用。（2）防锈剂分子通过极性基团将腐蚀性介质包围，然后通过亲油基团将其分散在油中，起到隔离和减活作用。（3）利用极性基团的亲水性，将附着在金属表面的水分子置换出来，使之离开金属表面并分散在油中。（4）一些防锈剂具有碱性，当遇到酸性腐蚀性介质时，防锈剂分子将与其发生酸碱中和反应，使其变成不具腐蚀性的中

50、性化合物。3.防锈剂分类常用的防锈剂有磺酸盐、羧酸及其酯类和盐类、有机磷酸及盐类、硫氮杂环化合物等。3.2.2.10 降凝剂油品在低温时发生凝固而失去流动性的情况有两种方式，一种是，随着温度的降低油品的粘度随之增大，到一定低温后油品失去流动性，称之为粘温凝固；另一种是，当温度下降时，油品中的正构烷或长链烷烃溶解度下降，并以蜡结晶的形式析出，这些结晶蜡形成一种三维网状结构，将润滑油固定在蜡晶结构中，从而使油品失去流动性，称之为构造性凝固。降凝剂对构造性凝固才有效果，也就是说它对石蜡基润滑油能够起到作用，而对其它性质的润滑油作用不明显。1.降凝剂的性能 它能改善油品的低温流动性，降低油品的倾点和凝

51、点。2.降凝剂的作用机理 降凝剂是一种具有与烃类相似结构的化合物，通过其烷基侧链吸附在蜡结晶表面或形成共晶，从而改变蜡晶体的生长方向，达到改变蜡结晶的形状和尺寸，阻止蜡晶体联结成三维网状结构。3.降凝剂的分类 常用的降凝剂有烷基萘、聚-烯烃、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯。3.2.2.11 抗泡剂油品在搅动的过程中，空气易于混入油品中形成稳定的气泡。气泡的存在往往影响设备的工作稳定性、加速油品氧化变质的进度和造成金属表面的气蚀。通过加入抗泡剂，能够很好地抑制油品中气泡的产生或降低气泡的稳定性使其迅速破裂。1.抗泡剂的性能 抑制气泡的产生和加速气泡的消除速度。2.抗泡剂的作用机理 抗泡剂分子容易吸附

52、在气泡表面，通过改变气泡的局部表面张力大小，使气泡膜表面各方向受力失衡而形成一个薄弱部分，进而引发泡沫破裂。3.抗泡剂的分类 常用的抗泡剂主要有甲基硅油、非硅型抗泡剂和复合抗泡剂。3.2.2.12 抗乳化剂油品在储存和使用过程中，有时水分进入其中，油和水会形成乳白色浑浊的液体，这就是我们常说的乳化现象。润滑油一旦乳化就容易失去润滑性能，同时加速油品的氧化变质和腐蚀金属。抗乳化剂是一种表面活性剂，加入油品中就能够使油中水迅速分离出来。1.抗乳化剂的性能 抗乳化剂能有效改善油品的油水分离性能。2.抗乳化剂的作用机理 油品中混入水后，水被油分子分散成细小颗粒而包围起来，形成油包水（W/O）型乳化液。

53、加入抗乳化剂后，抗乳化剂分子吸附在油-水界面上，改变油-水界面的张力，使水颗粒外表吸附的那层薄膜破裂而释放出来，从而达到油水分离。另外，抗乳化剂还能使乳化液发生转相，即促使油包水（W/O）型乳化液向水包油（O / W）型乳化液转变，在转变的过程中实现油水分离。3.抗乳化剂的分类 常用的抗乳化剂有胺-环氧乙烷缩合物、乙二醇酯、环氧丙烷-环氧乙烷共聚物等。3.2.2.13 其它添加剂润滑油添加剂除了上述一些外，还有染色剂、螯合剂、偶合剂、杀菌剂等等。由于目前极少数油品生产中使用到，这里就不作介绍。3.2.2.14 复合添加剂由于大部分油品为了获得所需的多种性能以满足设备运行的要求，经常要加入多种添加剂，在加入过程中要考虑到各添加剂的加入顺序、加入条件、时间间隔、添加剂的配伍性等等一系列问题。为了简化润滑油生产过程，降低添加剂的误用率，通常将各单剂进行复配调合，形成一种多功能添加剂，从而大大减少一个油品生产过程中加入的添加剂的品种数量。3.3 润滑油产品3.3.1 摩擦与润滑的基本概念3.3.1.1 摩擦的基本概念1.摩擦的定义：两个相互接触的物体，通过外力的作用下发生相对运动或具有相对运动的趋势时，接触表面总会存在一种阻碍相对运动或趋势的现象，称之为摩擦。其中