合成潤(rùn)滑油的應(yīng)用及其發(fā)展修改資料

1合成潤(rùn)滑油的發(fā)展及其應(yīng)用2主要內(nèi)容前言合成發(fā)動(dòng)機(jī)油合成抗燃液壓液合成壓縮機(jī)油合成齒輪油合成潤(rùn)滑油所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)3美國(guó)石油化工和煉制協(xié)會(huì)（NPRA）潤(rùn)滑油銷(xiāo)售年度報(bào)告指出，2011年美國(guó)國(guó)內(nèi)潤(rùn)滑油銷(xiāo)售量下降了3.3%，而全合成油增長(zhǎng)了8.4%，半合成油增長(zhǎng)了3.9%。美國(guó)Freedonia研究小組的最新研究表明，在未來(lái)的四年時(shí)間里，合成油的平均年增長(zhǎng)率將達(dá)7.2%。特別是在重負(fù)荷領(lǐng)域，合成液壓液和傳動(dòng)液的增長(zhǎng)率將達(dá)9.3%，合成發(fā)動(dòng)機(jī)油的需求將增加8.1%。合成油是指由化學(xué)合成的方法而制得的潤(rùn)滑油。它可以滿(mǎn)足礦物油脂或天然油脂不能滿(mǎn)足的使用要求，如：低溫、高溫、高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速、高真空、高能輻射、強(qiáng)氧化介質(zhì)以及長(zhǎng)壽命等。合成油的增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁前言4PAGsyntheticoils聚醚Diester雙酯Polyolester多元醇酯合成油的典型結(jié)構(gòu)5CHRCH3CHRCH3AlkylNaphthalene烷基萘Alkylbenzene烷基苯Poly-alpha-olefin聚-a烯烴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——節(jié)能增效合成油礦物油8合成油的典型性能合成油具有更好的低溫流動(dòng)性9合成油的典型性能合成油具有更優(yōu)異的粘溫特性礦物油粘度溫度更好的流動(dòng)性更厚、更強(qiáng)的油膜40/100oCISOVG或SAE合成油10合成油的典型性能小結(jié)良好的高溫?zé)嵫趸阅?；好的低溫起?dòng)性能及極低的凝固溫度；高的粘度指數(shù)；低的蒸發(fā)損失；好的極壓抗磨性能；良好的生物降解性；

......合成油品種繁多，性能各異?？偟恼f(shuō)來(lái)，合成油具有礦物油所難以達(dá)到的獨(dú)特性能。

11好的熱氧化安定性；低揮發(fā)性；良好的潤(rùn)滑性；良好的低溫性能及冷啟動(dòng)性，提供足夠的潤(rùn)滑保護(hù)；延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的大修時(shí)間，延長(zhǎng)換油期；提高操作經(jīng)濟(jì)性；對(duì)尾氣轉(zhuǎn)化催化劑的適應(yīng)性。從內(nèi)燃機(jī)油總的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，隨著用戶(hù)用油水平及汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，合成油作為車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)油是內(nèi)燃機(jī)油的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)發(fā)動(dòng)機(jī)油的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)動(dòng)機(jī)油占整個(gè)潤(rùn)滑油的半壁江山。隨汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷發(fā)展及環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油提出了新的要求：12合成型發(fā)動(dòng)機(jī)較礦油型發(fā)動(dòng)機(jī)油具有更低的蒸發(fā)損失*`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蒸發(fā)損失比較

合成型發(fā)動(dòng)機(jī)具有更長(zhǎng)的使用壽命和更穩(wěn)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合成型發(fā)動(dòng)機(jī)油具有更好的剪切安定性合成基礎(chǔ)油本身具有更好的粘溫性能和低溫性能，在調(diào)制發(fā)動(dòng)機(jī)油時(shí)，需要（或根本不需要）較少的粘指劑.剪切安定性比較

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

14合成發(fā)動(dòng)機(jī)油使燃料經(jīng)濟(jì)性提高使用合成油還使油濾清器的使用時(shí)間也得以延長(zhǎng)。與礦油型發(fā)動(dòng)機(jī)油相比，合成發(fā)動(dòng)機(jī)油的平均燃料經(jīng)濟(jì)性提高2.83%；即使是含7.3%油泥的使用過(guò)的合成發(fā)動(dòng)機(jī)油，相對(duì)于新的礦油型發(fā)動(dòng)機(jī)油，其燃油經(jīng)濟(jì)性也能提高1.9%；合成油發(fā)動(dòng)機(jī)油的增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁15液壓油是第一大類(lèi)工業(yè)用油。合成液壓液具有良好的高低溫性、極壓抗磨性及抗燃性能?？谷家簤阂菏呛铣梢簤阂旱闹饕贩N之一。合成抗燃液壓液遇到明火不易燃燒，典型抗燃油在700—800℃下不著火；在十分充裕的著火條件下即使燃燒，火焰也不擴(kuò)散?？谷夹园瑑蓪雍猓?6液壓油可燃性規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)方法：采用噴霧點(diǎn)火模擬試驗(yàn)方法對(duì)不同油品和液體進(jìn)行點(diǎn)火，根據(jù)噴霧可燃性參數(shù)的大小，將油品分成三類(lèi)：第Ⅰ類(lèi)是難以著火的，第Ⅲ類(lèi)是容易著火的，第Ⅱ類(lèi)是介于中間的。磷酸酯、水－乙二醇、W/O乳化液屬第Ⅰ類(lèi)；多元醇酯屬第Ⅱ類(lèi)；而礦物油、庚烷等屬第Ⅲ類(lèi)產(chǎn)品。

17脂肪酸酯型抗燃液壓液主要用于要求中等抗燃、高壓、精密的液壓系統(tǒng)，及對(duì)環(huán)境友好的使用場(chǎng)合。脂肪酸酯型抗燃液壓液具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性、高低溫穩(wěn)定性和生物降解性能；通過(guò)采用不同碳數(shù)的脂肪酸配比、不同酯化度的多元醇酯作基礎(chǔ)油、添加適當(dāng)增粘劑等方法可提高有機(jī)酸酯型抗燃液壓液的抗燃性能。三羥甲基丙油酸酯、新戊二醇油酯酯、季戊四醇油酸酯等基礎(chǔ)油主要使用領(lǐng)域18磷酸酯抗燃性?xún)?yōu)于脂肪酸酯，但其價(jià)格昂貴，粘溫性差，對(duì)氰橡膠、PVC涂料及油漆的相容性較差，且其對(duì)環(huán)境的影響較大。目前市場(chǎng)需求量在逐漸減小。

磷酸酯型抗燃液壓液芳基磷酸酯有較好的抗水解性、抗熱氧化安定性和抗燃性，烷基磷酸酯具有較好的低溫性能及較高的粘度指數(shù)，烷基芳基磷酸酯的性能則介于二者之間。磷酸酯抗燃液壓油具有好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的邊界潤(rùn)滑性能、低蒸發(fā)及好的水解安定性。19合成壓縮機(jī)油合成空氣壓縮機(jī)油在空氣壓縮機(jī)中，潤(rùn)滑油除冷卻軸承、密封螺紋、螺紋與腔體之間的間隙之外，還起到冷卻空氣的作用。潤(rùn)滑油在噴入濕熱空氣中或在轉(zhuǎn)子嚙合面上，油呈霧狀，并與高溫壓縮氣體混合，油品極易氧化變質(zhì)?？諝鈮嚎s機(jī)油苛刻的工作環(huán)境_____高溫、高壓、與氧及水蒸汽的接觸，通常礦物油難以滿(mǎn)足使用要求。20酯類(lèi)油具備空氣壓縮機(jī)油所必須的優(yōu)良性能。使用酯型空氣壓縮機(jī)油后，滑片式壓縮機(jī)的換油期從500h延長(zhǎng)到4000h，螺桿式和往復(fù)式壓縮機(jī)的換油期都從1000h延長(zhǎng)到8000h;酯類(lèi)壓縮機(jī)油的使用也延長(zhǎng)了壓縮機(jī)的壽命。酯類(lèi)油在空氣壓縮機(jī)上的成功使用是合成潤(rùn)滑油應(yīng)用的典型范例。

酯型空氣壓縮機(jī)油具有殘?zhí)康?；抗熱氧化性能好；低溫性能好；蒸發(fā)損失小等優(yōu)點(diǎn)。21聚烯烴具有優(yōu)良的低溫性能、較好的熱安定性、氧化安定性、水解安定性、良好的抗乳化性及與礦物油及密封材料的相容性好。因而也被廣泛用于空氣壓縮機(jī)油中。聚烯烴型空氣壓縮機(jī)油合成烴型空氣壓縮機(jī)油特別適合于有水、潮濕環(huán)境下的空氣壓縮機(jī)的使用22CH4壓縮機(jī)油粘度的變化聚醚型壓縮機(jī)油的粘度保持率更高，能替代更好的潤(rùn)滑保護(hù)。聚醚的粘溫性能好，本身不結(jié)焦，能保持機(jī)內(nèi)清潔，對(duì)氫氣和烴類(lèi)氣體的溶解度小，很適合作工藝用氣體壓縮機(jī)油。壓力粘度保持率%23合成冷凍機(jī)油因PAO極好的低溫性能，PAO型冷凍機(jī)油也常于氨型致冷劑壓縮機(jī)中。石蠟基冷凍機(jī)油與R12的互溶性較好，但與R22、R502等致冷劑的互溶性差，目前只限于用在以R12為致冷劑的全封閉壓縮機(jī)和以R11為致冷劑的高溫致冷設(shè)備中。合成烴型冷凍機(jī)油合成烴致冷壓縮機(jī)油克服了石蠟基油高傾點(diǎn)的缺點(diǎn)，PAO無(wú)蠟，低溫流動(dòng)性好，所以回油性好，適用于更低的蒸發(fā)器溫度。

PAO與R12有很好的互溶性，在用R12和R114的熱泵中，其優(yōu)良的熱化學(xué)安定性使系統(tǒng)中的積炭大大減少。在采用R12制冷劑的旋轉(zhuǎn)式螺桿壓縮機(jī)中，PAO與環(huán)烷烴冷凍機(jī)油比較，能提高3～10%的絕熱效率。24《保護(hù)臭氧層維也納國(guó)際公約》、《蒙特利爾協(xié)議書(shū)》等規(guī)定限期禁用CFCs，世界各國(guó)都投入相當(dāng)大的力量研究開(kāi)發(fā)CFC的替代品；作為CFCs制冷劑替代物的HFC-134a[1,1,1,2-四氟乙烷]（R134a)不含氯，對(duì)大氣臭氧層無(wú)破壞作用，且具有不燃、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，因而目前被廣泛用于家用制冷設(shè)備和汽車(chē)空調(diào)；由于HFC-134a具有較強(qiáng)的極性，所以傳統(tǒng)的礦物油型冷凍機(jī)油及合成烴型冷凍機(jī)油與HFC－134a不互溶，不能用于使用HFC-134a的冷凍機(jī)。藍(lán)色天使近年來(lái)，庇護(hù)地球生命的臭氧層受到嚴(yán)重的破壞，部分區(qū)域甚至出現(xiàn)臭氧空洞----CFCs是造成這種現(xiàn)象的根本原因。與R134a有較好相容性的酯型和聚醚型冷凍機(jī)油成為研究熱點(diǎn)。25酯型冷凍機(jī)油較礦油型冷凍機(jī)油與R134a在更寬的組成和更低的溫度下具有更好的相容性。致冷劑-冷凍機(jī)油相圖R134a質(zhì)量百分?jǐn)?shù)溫度D.E.Kramer,ASHRAEJ.1999,41(11),55-61

26季戊四醇酯型冷凍機(jī)油的典型結(jié)構(gòu)異構(gòu)酸型酯型冷凍機(jī)油與R134a比有更好的相容性27聚醚的吸水性較強(qiáng)，改性聚醚的吸水性減弱；酯類(lèi)油的吸水性較聚醚型的要弱，但比礦油強(qiáng)礦油的吸水性最弱。冷凍機(jī)油的吸濕性冷凍機(jī)油中過(guò)高的水含量會(huì)引起冰堵等事故在冷凍機(jī)油的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制水份的浸入時(shí)間/h吸水量（ppm)D.E.Kramer,ASHRAEJ.1999,41(11),55-61

28與酯型冷凍機(jī)油相比，聚乙烯醚（PVE，Polyvinylether）具有更好介電性、潤(rùn)滑性及材料相容性能；雖然PVE也具有吸水性，但它不象有機(jī)酸酯那樣會(huì)發(fā)生水解，因而其受環(huán)境水蒸汽的影響較??；通過(guò)改變PVE的聚合度及醚鏈的烷基碳數(shù)，能很容易調(diào)節(jié)PVE的粘度，可滿(mǎn)足不同粘度等級(jí)冷凍機(jī)油的需要。新型冷凍機(jī)油基礎(chǔ)油-PVE

PVE有望成為有竟?fàn)幜Φ男乱淮鋬鰴C(jī)油29合成齒輪油材料科學(xué)和齒輪技術(shù)的發(fā)展，使齒輪設(shè)計(jì)不斷趨于小型化和更高的功率密度。合成齒輪油常用于礦油型齒輪油不能滿(mǎn)足的如高、低溫性能、高負(fù)荷及有抗燃要求等場(chǎng)合。最常用的合成齒輪油主要有聚-α烯烴型（PAO）、聚醚（PAG）型及有機(jī)酸酯（POE）型等。合成烴與礦物油具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但合成烴油的最大優(yōu)點(diǎn)是其極好的低溫性能，極低的凝點(diǎn)及好的高溫抗氧化性能。合成烴型齒輪油通常用于極低溫使用環(huán)境。符合食品及醫(yī)藥衛(wèi)生用油要求。30

聚醚具有很低的摩擦系數(shù)和潤(rùn)滑性能，聚醚齒輪油有很強(qiáng)的極壓耐磨性能，適用于球磨機(jī)、粉碎機(jī)、輾壓機(jī)和采礦設(shè)備的各種正齒輪、傘齒輪和蝸輪蝸桿的潤(rùn)滑，尤其適用于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的各種蝸輪齒輪和閉式齒輪的長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑。但聚醚與密封材料的相容性較差，在高于100℃的條件下使用時(shí)最好使用氟橡膠；聚醚與其它油類(lèi)（礦油、酯類(lèi)油等）相容性差；聚醚對(duì)鋁及鋁合金的磨損較大.聚醚型齒輪油31而作為齒輪油基礎(chǔ)油，酯類(lèi)油的粘度范圍、潤(rùn)滑性能均稍差于聚醚。故僅用于航空齒輪、儀器儀表、鐘表、手表齒輪傳動(dòng)，或高速工業(yè)齒輪傳動(dòng)。粘度級(jí)別大于ISOVG460，則與高粘度聚烯烴調(diào)合，用作重負(fù)荷工業(yè)齒輪或汽車(chē)齒輪傳動(dòng)箱油酯類(lèi)油型齒輪油32TypeofGearEffectWorm/HypoidGears渦輪/雙曲面齒輪SpurandHelicalGears,BevelGearswithAxisNotOffset(斜齒輪/錐齒輪）ReductionofTotalLosses(齒輪失效減少率）30%andmore20%andmoreImprovedEfficiency（效率提高）15%andmoreupto1%ReductionofOperating(Steady-State)Temperature（降低操作溫度）20°Candmoreupto12°C延長(zhǎng)齒輪使用壽命；提高效率；降低操作溫度。

合成齒輪油-節(jié)能33合成潤(rùn)滑油所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)合成潤(rùn)滑油性所具備的礦物油難以達(dá)到的獨(dú)特性能，為合成潤(rùn)滑油的發(fā)展留下了一個(gè)難以替代的空間。雖然借助添加劑可在很大程度上提高礦物油的使用性能，但添加劑對(duì)油品的耐熱性能、低溫流動(dòng)性、閃點(diǎn)及蒸發(fā)損失等物理性能的改善效果很有限。機(jī)遇礦物油