合成润滑油的应用及其发展修改资料

1合成润滑油的发展及其应用2主要内容前言合成发动机油合成抗燃液压液合成压缩机油合成齿轮油合成润滑油所面临的机遇与挑战3美国石油化工和炼制协会（NPRA）润滑油销售年度报告指出，2011年美国国内润滑油销售量下降了3.3%，而全合成油增长了8.4%，半合成油增长了3.9%。美国Freedonia研究小组的最新研究表明，在未来的四年时间里，合成油的平均年增长率将达7.2%。特别是在重负荷领域，合成液压液和传动液的增长率将达9.3%，合成发动机油的需求将增加8.1%。合成油是指由化学合成的方法而制得的润滑油。它可以满足矿物油脂或天然油脂不能满足的使用要求，如：低温、高温、高负荷、高转速、高真空、高能辐射、强氧化介质以及长寿命等。合成油的增长势头强劲前言4PAGsyntheticoils聚醚Diester双酯Polyolester多元醇酯合成油的典型结构5CHRCH3CHRCH3AlkylNaphthalene烷基萘Alkylbenzene烷基苯Poly-alpha-olefin聚-a烯烃6Siliconoil硅油Perfluoropolyether全氟聚醚PhosphateEster磷酸酯7合成油的典型性能合成油具有低摩擦力——节能增效合成油矿物油8合成油的典型性能合成油具有更好的低温流动性9合成油的典型性能合成油具有更优异的粘温特性矿物油粘度温度更好的流动性更厚、更强的油膜40/100ºCISOVG或SAE合成油10合成油的典型性能小结良好的高温热氧化性能；好的低温起动性能及极低的凝固温度；高的粘度指数；低的蒸发损失；好的极压抗磨性能；良好的生物降解性；

......合成油品种繁多，性能各异。总的说来，合成油具有矿物油所难以达到的独特性能。

11好的热氧化安定性；低挥发性；良好的润滑性；良好的低温性能及冷启动性，提供足够的润滑保护；延长发动机的大修时间，延长换油期；提高操作经济性；对尾气转化催化剂的适应性。从内燃机油总的发展趋势来看，随着用户用油水平及汽车工业的发展，合成油作为车用发动机油是内燃机油的一个发展趋势发动机油的发展趋势发动机油占整个润滑油的半壁江山。随汽车发动机的不断发展及环保法规的日益严格，对发动机油提出了新的要求：12合成型发动机较矿油型发动机油具有更低的蒸发损失*`SynA0W/30：PAO/EsterAPISJ/CF;SynB5W/30：PAO/EsterAPISJ/CFSynC10W/30：PAO/EsterAPISJ/CF;SynD0W/40：PAO/Ester/AlkylAromaticAPISJ/CFMinK5W/30：MineralILSACGF-2;PartVHVIP10W/40：VHVI/MineralSJ/CFMinM15W/50：MineralSJ/CF蒸发损失比较

合成型发动机具有更长的使用寿命和更稳定的性能R.J.Bergstra,W.A.Givens,W.L.MaxwelletalSAE981444

13*`SynA0W/30：PAO/EsterAPISJ/CF;SynB5W/30：PAO/EsterAPISJ/CFSynC10W/30：PAO/EsterAPISJ/CF;SynD0W/40：PAO/Ester/AlkylAromaticAPISJ/CFMinK5W/30：MineralILSACGF-2;PartVHVIP10W/40：VHVI/MineralSJ/CF合成型发动机油具有更好的剪切安定性合成基础油本身具有更好的粘温性能和低温性能，在调制发动机油时，需要（或根本不需要）较少的粘指剂.剪切安定性比较

R.J.Bergstra,W.A.Givens,W.L.MaxwelletalSAE981444

14合成发动机油使燃料经济性提高使用合成油还使油滤清器的使用时间也得以延长。与矿油型发动机油相比，合成发动机油的平均燃料经济性提高2.83%；即使是含7.3%油泥的使用过的合成发动机油，相对于新的矿油型发动机油，其燃油经济性也能提高1.9%；合成油发动机油的增长势头强劲15液压油是第一大类工业用油。合成液压液具有良好的高低温性、极压抗磨性及抗燃性能。抗燃液压液是合成液压液的主要品种之一。合成抗燃液压液遇到明火不易燃烧，典型抗燃油在700—800℃下不着火；在十分充裕的着火条件下即使燃烧，火焰也不扩散。抗燃性包含两层含意：16液压油可燃性规格标准方法：采用喷雾点火模拟试验方法对不同油品和液体进行点火，根据喷雾可燃性参数的大小，将油品分成三类：第Ⅰ类是难以着火的，第Ⅲ类是容易着火的，第Ⅱ类是介于中间的。磷酸酯、水－乙二醇、W/O乳化液属第Ⅰ类；多元醇酯属第Ⅱ类；而矿物油、庚烷等属第Ⅲ类产品。

17脂肪酸酯型抗燃液压液主要用于要求中等抗燃、高压、精密的液压系统，及对环境友好的使用场合。脂肪酸酯型抗燃液压液具有优异的润滑性、高低温稳定性和生物降解性能；通过采用不同碳数的脂肪酸配比、不同酯化度的多元醇酯作基础油、添加适当增粘剂等方法可提高有机酸酯型抗燃液压液的抗燃性能。三羟甲基丙油酸酯、新戊二醇油酯酯、季戊四醇油酸酯等基础油主要使用领域18磷酸酯抗燃性优于脂肪酸酯，但其价格昂贵，粘温性差，对氰橡胶、PVC涂料及油漆的相容性较差，且其对环境的影响较大。目前市场需求量在逐渐减小。

磷酸酯型抗燃液压液芳基磷酸酯有较好的抗水解性、抗热氧化安定性和抗燃性，烷基磷酸酯具有较好的低温性能及较高的粘度指数，烷基芳基磷酸酯的性能则介于二者之间。磷酸酯抗燃液压油具有好的热稳定性、优异的边界润滑性能、低蒸发及好的水解安定性。19合成压缩机油合成空气压缩机油在空气压缩机中，润滑油除冷却轴承、密封螺纹、螺纹与腔体之间的间隙之外，还起到冷却空气的作用。润滑油在喷入湿热空气中或在转子啮合面上，油呈雾状，并与高温压缩气体混合，油品极易氧化变质。空气压缩机油苛刻的工作环境_____高温、高压、与氧及水蒸汽的接触，通常矿物油难以满足使用要求。20酯类油具备空气压缩机油所必须的优良性能。使用酯型空气压缩机油后，滑片式压缩机的换油期从500h延长到4000h，螺杆式和往复式压缩机的换油期都从1000h延长到8000h;酯类压缩机油的使用也延长了压缩机的寿命。酯类油在空气压缩机上的成功使用是合成润滑油应用的典型范例。

酯型空气压缩机油具有残炭低；抗热氧化性能好；低温性能好；蒸发损失小等优点。21聚烯烃具有优良的低温性能、较好的热安定性、氧化安定性、水解安定性、良好的抗乳化性及与矿物油及密封材料的相容性好。因而也被广泛用于空气压缩机油中。聚烯烃型空气压缩机油合成烃型空气压缩机油特别适合于有水、潮湿环境下的空气压缩机的使用22CH4压缩机油粘度的变化聚醚型压缩机油的粘度保持率更高，能替代更好的润滑保护。聚醚的粘温性能好，本身不结焦，能保持机内清洁，对氢气和烃类气体的溶解度小，很适合作工艺用气体压缩机油。压力粘度保持率%23合成冷冻机油因PAO极好的低温性能，PAO型冷冻机油也常于氨型致冷剂压缩机中。石蜡基冷冻机油与R12的互溶性较好，但与R22、R502等致冷剂的互溶性差，目前只限于用在以R12为致冷剂的全封闭压缩机和以R11为致冷剂的高温致冷设备中。合成烃型冷冻机油合成烃致冷压缩机油克服了石蜡基油高倾点的缺点，PAO无蜡，低温流动性好，所以回油性好，适用于更低的蒸发器温度。

PAO与R12有很好的互溶性，在用R12和R114的热泵中，其优良的热化学安定性使系统中的积炭大大减少。在采用R12制冷剂的旋转式螺杆压缩机中，PAO与环烷烃冷冻机油比较，能提高3～10%的绝热效率。24《保护臭氧层维也纳国际公约》、《蒙特利尔协议书》等规定限期禁用CFCs，世界各国都投入相当大的力量研究开发CFC的替代品；作为CFCs制冷剂替代物的HFC-134a[1,1,1,2-四氟乙烷]（R134a)不含氯，对大气臭氧层无破坏作用，且具有不燃、无毒等优点，因而目前被广泛用于家用制冷设备和汽车空调；由于HFC-134a具有较强的极性，所以传统的矿物油型冷冻机油及合成烃型冷冻机油与HFC－134a不互溶，不能用于使用HFC-134a的冷冻机。蓝色天使近年来，庇护地球生命的臭氧层受到严重的破坏，部分区域甚至出现臭氧空洞----CFCs是造成这种现象的根本原因。与R134a有较好相容性的酯型和聚醚型冷冻机油成为研究热点。25酯型冷冻机油较矿油型冷冻机油与R134a在更宽的组成和更低的温度下具有更好的相容性。致冷剂-冷冻机油相图R134a质量百分数温度D.E.Kramer,ASHRAEJ.1999,41(11),55-61

26季戊四醇酯型冷冻机油的典型结构异构酸型酯型冷冻机油与R134a比有更好的相容性27聚醚的吸水性较强，改性聚醚的吸水性减弱；酯类油的吸水性较聚醚型的要弱，但比矿油强矿油的吸水性最弱。冷冻机油的吸湿性冷冻机油中过高的水含量会引起冰堵等事故在冷冻机油的生产过程中应严格控制水份的浸入时间/h吸水量（ppm)D.E.Kramer,ASHRAEJ.1999,41(11),55-61

28与酯型冷冻机油相比，聚乙烯醚（PVE，Polyvinylether）具有更好介电性、润滑性及材料相容性能；虽然PVE也具有吸水性，但它不象有机酸酯那样会发生水解，因而其受环境水蒸汽的影响较小；通过改变PVE的聚合度及醚链的烷基碳数，能很容易调节PVE的粘度，可满足不同粘度等级冷冻机油的需要。新型冷冻机油基础油-PVE

PVE有望成为有竟争力的新一代冷冻机油29合成齿轮油材料科学和齿轮技术的发展，使齿轮设计不断趋于小型化和更高的功率密度。合成齿轮油常用于矿油型齿轮油不能满足的如高、低温性能、高负荷及有抗燃要求等场合。最常用的合成齿轮油主要有聚-α烯烃型（PAO）、聚醚（PAG）型及有机酸酯（POE）型等。合成烃与矿物油具有相似的化学结构，但合成烃油的最大优点是其极好的低温性能，极低的凝点及好的高温抗氧化性能。合成烃型齿轮油通常用于极低温使用环境。符合食品及医药卫生用油要求。30

聚醚具有很低的摩擦系数和润滑性能，聚醚齿轮油有很强的极压耐磨性能，适用于球磨机、粉碎机、辗压机和采矿设备的各种正齿轮、伞齿轮和蜗轮蜗杆的润滑，尤其适用于超负荷运转的各种蜗轮齿轮和闭式齿轮的长寿命润滑。但聚醚与密封材料的相容性较差，在高于100℃的条件下使用时最好使用氟橡胶；聚醚与其它油类（矿油、酯类油等）相容性差；聚醚对铝及铝合金的磨损较大.聚醚型齿轮油31而作为齿轮油基础油，酯类油的粘度范围、润滑性能均稍差于聚醚。故仅用于航空齿轮、仪器仪表、钟表、手表齿轮传动，或高速工业齿轮传动。粘度级别大于ISOVG460，则与高粘度聚烯烃调合，用作重负荷工业齿轮或汽车齿轮传动箱油酯类油型齿轮油32TypeofGearEffectWorm/HypoidGears涡轮/双曲面齿轮SpurandHelicalGears,BevelGearswithAxisNotOffset(斜齿轮/锥齿轮）ReductionofTotalLosses(齿轮失效减少率）30%andmore20%andmoreImprovedEfficiency（效率提高）15%andmoreupto1%ReductionofOperating(Steady-State)Temperature（降低操作温度）20°Candmoreupto12°C延长齿轮使用寿命；提高效率；降低操作温度。

合成齿轮油-节能33合成润滑油所面临的机遇与挑战合成润滑油性所具备的矿物油难以达到的独特性能，为合成润滑油的发展留下了一个难以替代的空间。虽然借助添加剂可在很大程度上提高矿物油的使用性能，但添加剂对油品的耐热性能、低温流动性、闪点及蒸发损失等物理性能的改善效果很有限。机遇矿物油