合成润滑油知识(特油培训班).

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1、中国石化 一坪润滑油分公司 2005年4月 合成润滑油技术概况 目 录 w合成润滑剂发展概况 w合成润滑油的基础知识 w合成润滑油的应用 w合成润滑脂的应用 w一坪分公司合成润滑油脂产品线 合成润滑剂发展概述 定义 历史 应用范围 研发动向 合成润滑剂 w定义：指由化学合成的方法而制得的润滑剂； w特点：可满足一般矿物油或天然油脂所不能满足的使用要求 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； 合成润滑剂历史 w军事和特殊需要 w20世纪初，德国、美国 w70年代后，由于科学技术发展的需要，两次能源危机的刺激 以及合成润滑剂技术的日趋完善和价格的日趋合理民用发展 高

2、温，1000 宽温，航天器所处自然环境温度 特殊需要，如抗燃 环保，高生物降解率 客户感受，长使用周期 节能，低摩擦系数的合成油 适应新材料，如与R134a相容的冷冻机油 合成润滑剂应用范围 w民用军事 70年代初 50%以上 降至现在的20%以下。 w应用范围日益扩大,目前的应用领域主要包括： 航空用油脂：其中包括航空发动机油、液压油和润滑脂。 汽车用油脂：这是消耗量最大的领域，其中包括曲轴箱油、二冲程内 燃机油、变速箱油和刹车油； 工业用油脂：其中包括工业燃气轮机用油、齿轮油和轴承油、各类压 缩机油、液压油和抗燃液、导热油和电器用油、金属加工液和高低 温润滑脂。 广泛应用的原因(一) w机

3、械工业的发展，对润滑材料提出了日益苛刻的要求，而这 些要求往往已经超过了矿物油润滑剂的性能极限。 据国外一些轴承厂家调查，滚动轴承过早破坏，43%与不适当的润 滑有关。可以设想，随着机械设备性能的不断提高，由于不适宜的 润滑而引起的轴承过早破坏还可能增加。 越来越认识到：合成润滑剂的选择宽，能适应各种现代机械日益苛 刻的设计要求；使用合成润滑剂通常可延长换油期810倍，可节能 17%，综合经济效益好。 广泛应用的原因(二) w通过选用不同的合成润滑油脂往往给安全和生态环境保护方 面带来许多好处。 生物降解率矿油40%，酯类油90% 低粘度化，易于降解 使用寿命长，废液少，危害、处理难度下降 w

4、善用资源，可持续发展。 石油短缺，50100年？ 不可再生 减少用量，减少物耗，减少能耗 使用合成润滑剂，促进资源寿命相对延长 合成润滑剂研发动向 w研究开始从专门为军工服务转向以民用市场为主；研究课题则从探索新 品种、新结构为主转向以油品的应用研究为主。 w信息产量和用途开始向外披露，一些主要工业国家加强了对合成润滑油 脂市场的预测工作。 w产量也有了迅速的发展。近十年平均增长率达910%以上，而同期世界 润滑油的年增长率仅为23%左右。 w 合成润滑油迅速发展 润滑剂发展趋势 w美国Ozimek信息公司：全世界的润滑剂工业正在进入一个新纪元 。 w20世纪30年代以来，润滑剂是靠在普通基础

5、油中加添加剂 w进入90年代，对润滑剂的特性要求将变得更为苛刻，难以再仅仅 靠加入添加剂的办法满足使用要求 w在许多情况下，使用合成润滑剂和其它非常规基础油再加入 添加剂将是满足当今润滑剂要求的唯一决择。 我国合成润滑剂发展情况 w60年代初起步，主要为军工服务。 w70年代后期开始向民用推广。特别是在“六五”期间，随着引 进设备的增加，用油国产化。 w 军工 民用 w在整个“六五”期间，我国的合成润滑剂的产品平均每年以 30%多的速度递增，“七五”期间以17%的速度递增。 w目前，在民用航空、钢铁、机械、石油、化工、纺织印染、 电子电器等行业广泛应用。 合成润滑油基础知识 w矿物油 w合成润

6、滑油 矿物油 w从石油直接提炼而得 w组成复杂 w依产地、加工工艺而不同 w按组成分类 石蜡基，K=12.512.9，典型：大连(大庆) 中间基，K=11.512.5，典型：兰炼(新疆) 环烷基，K=10.511.5，典型：克炼 矿物油(续) w特性因素K wT立：立方平均沸点 w ：密度 w使用量最大：95% w最便宜 w生物可降解率低于70% 矿物油生产工艺 w原油常、减压蒸馏减压馏分油、减压残渣油 精制基础油 w石蜡、中间基油 减压蒸馏溶剂精制溶剂脱蜡加氢或白土补充精制 w环烷基油 常减压蒸馏加氢精制 常减压蒸馏溶剂精制加氢或白土补充精制 矿物油生产工艺(续) w残渣油 先经过溶剂脱沥青

7、(丙烷、戊烷、丁醇) 矿物油发展趋势 w加氢处理、加氢裂化成为发展趋势 HVI油(VI=115125) VHVI油(VI=140150) 性能可接近PAO 技术：MOBIL、CHEVRON、IFP、石科院 已建成：兰炼、大庆、克炼、荆门 计划中：上炼、茂名 用途：高档汽油机油、汽轮机油 成本大约提高20% 矿物油牌号 w国际：API 、 w中国 石蜡基 wSN(中低粘度，溶剂精制中性油)，如150SN wBS(残渣高粘度，光亮基础油)，如150BS 中间基 wZN(中低粘度，中等粘度指数)，如150ZN wZNZ(残渣高粘度，中等粘度指数重质)，如125ZNZ 矿物油牌号(续) w中国 环烷基

8、 wDN(中低粘度，低粘度指数)，150DN wDNZ(残渣高粘度，低粘度指数重质)，如90DNZ 锂料油，典型：大港 矿物油性能 w优点 可以得到不同粘度级别 w从锭子油过热汽缸油 润滑性优良 可用添加剂改善，如防腐蚀、粘温、极压 多数密封材料OK 多数油漆OK 廉价 矿物油性能(续) w缺点 w低温性能差(加氢后有改善) V100=10cSt，倾点 w老三套：-10 w加氢裂化：-15 w使用温度上限与粘度有关： 中等粘度120 高粘度160 矿物油性能(续) w缺点： 140160，迅速氧化、老化，严重积炭 粘温特性差，即使加氢，也赶不上大多数合同油 用矿物油的典型产品 w内燃机油 w液

9、压油 w齿轮油CKC、CKD w润滑脂：锂基脂等 合成润滑油类型 w化学组成 类型 化学 成分 类型 化学 成分 合成烃 聚-烯烃 聚丁烯 烷基苯类 聚烷撑二醇 羧酸酯类 二元酸双酯 新戊基多元醇酯 碳酸酯类 C.H C.H.O C.H.O C.H.O.P 硅輁类 硅油类 硅酸酯 聚苯醚类 全氟烷基聚醚 氟氯碳类 三氟氯乙烯 聚甲基丙烯酸酯/聚-烯烃 共聚物 C.H.O.Si C.H.O C.F.O C.F.Cl C.H.O 合成油类型(续) w分子结构 合成烃类 w烯烃聚合物 w乙烯聚合物 w丙烯聚合物 w聚丁烯，如聚异丁烯 w高级烯烃聚合物，如聚-烯烃 w加氢裂化油 w芳烃与烯烃的缩合物

10、合成油类型(续) w分子结构 聚醚油类 w 脂肪族聚醚，如聚烷撑二醇 w 全氟烷基聚醚 w 聚硫醚 w 聚苯醚 酯类，羧酸酯类及碳酸酯类 w 双酯和复酯 w 新戊基多元醇酯 w 含氟酯类 w 碳酸酯 合成油类型(续) w分子结构 磷酸酯类 含硅油类 w硅輁类，聚硅氧烷 w硅酸酯类 w硅烃类，如烷基硅 卤化烃类 w含氯烃类，如氯化联苯，氯化石蜡 w脂肪族氟碳和氟氯碳 w六氟苯 合成油类型(续) w分子结构 其它类 w二茂铁衍生物 w芳胺类，如三芳基胺 w脲类衍生物 wPAMA-PAO共聚物 w杂环N、B、P等的化合物，如吡嗪、三嗪、硼嗪等 PAO w癸烯-1的齐聚物，均一的异构石蜡烃结构 w生产

11、工艺 乙烯催化癸烯-1 低粘度，BF3催化；高粘度，Zieglar-natta催化 不饱和齐聚物 Ni or Pb催化，加H2 饱和齐聚物 蒸馏、调合不同粘度PAO PAO(续) w数量最大之合成油 w大量用于汽油机油、光纤填充剂、化妆品等 w中国不能生产 w价格较高 w可以用聚内烯烃(PIO)取代 低温性能稍差 PAO性能 w优点 多粘度级别，比矿物油多(2000cSt) 倾点可-60 低挥发性(160) 粘温性能好 涂料OK 密封材料OK(高粘度) 减摩性能好 PAO性能(续) w优点 与矿物油和酯类油无限互溶 水解稳定性OK 防腐蚀性能好 无毒(不含芳烃、杂原子化合物) PAO性能(续)

12、 w缺点 低粘度PAO对许多密封材料只有中等的相容性 抗擦伤、抗磨损性能不如矿物油、聚烷撑二醇和 酯类油好 对极压剂和抗磨剂只有溶解度 高粘度的生物可降解性差(不易分散入水) 与硅油、聚烷撑二醇、全氟烷基聚醚不溶 PAO10的典型值 wVI：137 w倾点：-53 wNOACK蒸发：1.8% w残炭：0.0009% 使用PAO的典型产品 w金吉星汽油机油 wSH5000系列合成齿轮油 w4521合成冷冻机油 w合成烃复合锂基脂 w4637高粘度指数液压油 w 羧酸酯类油 w以羧酸和脂肪醇酯化而得 w生产工艺 酯化脱除过量组分过滤洗涤蒸馏 w类型 二元酸酯类 新戊基多元醇酯 芳香羧酸酯类 复酯和

13、聚酯 单酯 羧酸酯类油(续) w一坪：国内最大的生产厂 w高温性能突出 w应用：航空润滑油、高温油脂、难燃液压油 、压缩机油、仪表油等 w价格范围宽，多数比PAO贵 羧酸酯类油性能 w优点 加入抗氧剂后，比矿物油的热氧化安定性好 使用温度可高达260 部分酯的倾点低(己二酸异辛醇酯-90) 部分酯的粘温性好(壬二酸异辛醇酯158) 与矿物油和大多数合成油无限互溶 抗磨、抗擦伤、减摩性能优良 羧酸酯类油性能(续) w优点 挥发性低 无毒 多数可生物降解，最好的环保油 中等价格 羧酸酯类油性能(续) w缺点 多数酯类油只能得到低粘度级别 只能与氟橡胶、聚四氟乙烯、甲基硅橡胶相容 与多数涂料不容 水

14、解稳定性较差 吸水性强 只有中等防腐蚀性 用羧酸酯的典型产品 w压缩机油：4502 w润滑脂：7014-1等 w难燃液压油：4632 w高温链条油：SHT-500A、SHT-600 w冷冻机油：与R134a兼容的4524 w航滑：4109、4106、4010(new!) w密封脂：7903系列 聚醚油 w以环氧化物聚合而得 w生产工艺 聚合中和过滤脱水闪蒸 w类型： 溶水型 溶油型 油水不溶型 w国内大量生产，生产工艺主要由一坪定 聚醚油(续) w独特的性能 不残留燃烧 w高温下(超过220)，分解为小分子物质，残炭很少 逆溶性 w中等分子量的聚醚 w低温下(6070)，能溶解于水中 w高温下

15、，从水中析出 与烃类的低溶解性 w与矿油不同，溶解度有上限 w上述性能，可通过结构、组成调节 聚醚油性能 w优点： 粘度级别齐全 粘度指数高 减摩性能优良(蜗轮蜗杆) 加入抗氧剂后有很好的抗氧化性 最高使用温度可达250 低温流动性良好(倾点可-40) 有良好的抗腐蚀性 聚醚油性能(续) w优点 无毒 生物可降解 价格比PAO低 聚醚油性能(续) w缺点 除溶油型外，与矿物油和合成烃不溶 对添加剂的溶解度小、感受性一般 粘压变化小 仅仅与环氧树脂和聚脲基涂料相容 仅仅与氟橡胶、聚四氟乙烯相容，与聚氨酯不容 与某些PMMA不容 在低速下有粘滑倾向 表面张力较低 用聚醚油的典型产品 w制动液：4606、4604 w抗燃液压液：4631 w压缩机油：4511、4512、4513、4522 w高温链条油：4402系列 w冷冻机油：与R134a相容的329 w齿轮油：4404(车重)、4405(工中)、4406 (工重) w水基淬火液：324 w金属加工液 硅油 w以卤代硅氧烷为单体聚合而成 w生产工艺 水解中和平衡、中和精馏或闪蒸过滤 w分类 甲基硅油 乙基硅油 烷基苯基硅油 氯苯基硅油 硅油(续) w价格比PAO高 w国内能大量生产 w独特性能 粘温性能