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1、上海恺亚实业有限公司您的润滑专家 Shanghai Kaiya Industrial Co., Ltd. 润滑油知识基础培训,内容,合成润滑油基础知识 聚烯烃 合成酯 聚醚合成润滑油的性能优势合成润滑油的应用 水泥行业开齿润滑合成齿轮油合成压缩机油其它,合成润滑油基础知识,定义 矿物油从石油提炼, 经:常减压蒸馏 - 溶剂精制 - 溶剂脱蜡 -白土精制-加氢(异构裂化), 制成的基础油,称为矿物基础油,主要元素为: C, H与相应的添加剂调和而成的润滑油, 称为矿物油. I类基础油 ： 硫含量0.03%, 饱和烷烃含量90, 粘度指数：100120 III类基础油：硫含量110合成润滑油采用化
2、工原料,通过化学合成的方法生成的基础油, 称之为合成基础油. 由于含有其他元素以及其独特的化学结构,在很多性能上,远优于通过石油提炼的矿物油.合成基础油与特选的添加剂调和而成的润滑油,称为合成润滑油; 合成基础油 加稠化剂及添加剂制备而成的润滑脂, 称为合成润滑脂. IV基础油：聚 烯烃 （C,H 两种元素, 结构/基本性能与矿物油相似） V类基础油：API规定除聚 烯烃以外的所有其它合成基础油, 有: 合成酯, 聚醚,硅油, 含氟油, 磷酸酯等,聚 烯烃,概况 合成烃包括: 聚- 烯烃(PAO)/聚丁烯/烷基苯/合成环烷烃. 由C,H 元素组成,在一些性能方面与矿物油相似(而且,很好的相容性
3、),但更优异. 聚- 烯烃(PAO)是最常用的合成基础油,由烯烃(C8-C10)在催化剂作用下聚合而成(三聚/四聚/五聚)，综合性能优良.3RCH=CH2 CH3CHCH2CH CH2CH2 R R Rn 为3-5, R为CmH2m+1 (m: 6-8) - 烯烃从C4-C40,其中,C8-C10的三聚/四聚适合用于润滑油,尤其是C10的三聚体 不同的催化剂对产品性能有影响 - 烯烃聚合后需加氢处理,使分子中的残余双键饱和,加强高温/氧化稳定性,三聚物,聚 烯烃,概况(续) 聚- 烯烃基础油:PAO2/4/6/8/10/40/100(PAO的粘度以100的ISO粘度), PAO10及以下粘度的
4、产品为低粘度基础油, PAO40/PAO100为高粘度基础油 低粘度PAO的性能参数,聚 烯烃,物理性能粘度指数高: PAO4/6/8/10的粘度指数在135左右,一般不需要添加粘度指数改进剂(粘度指数改进剂在高剪切的情况下失效,油品粘度下降), PAO2较少用到. 倾点低,低温流动性好:可应用于寒冷环境 低挥发性:应用于高温场合,耗油量小; 由于很少有轻组分挥发,低温粘度不致太高 闪点高:高温性能稳定 对于矿物油来说,即使经过加氢处理的II类/III类基础油,由于其馏分宽广,轻组分 高温下易挥发,油耗增加,闪点降低,而且,留下重组分易氧化形成积碳;同时,重组 分会增加低温粘度,倾点升高,聚
5、烯烃 - 抗剪切性能,Viscosity,Initial viscosity (fresh fluid),Used Fluid Viscosity (after shear),Mineral Oil,Synthetic,Rate is a function of duty cycle and fluid quality,F,F,Chain scission,Time in Service (drain interval),聚 烯烃,化学性能优良的热稳定性PAO的热稳定性与双酯相当, 优于矿物油多元醇酯的热稳定性最好优异的水解稳定性,聚 烯烃,化学性能 (续)优良的氧化稳定性 聚 烯烃本身的高温
6、抗氧化性能并不好,但加抗氧剂后,氧化稳定性远优于矿物油,矿物油VG150齿轮油,聚-烯烃 VG150 齿轮油, 粘度增加=117,II基础油 VG150 齿轮油 粘度增加 = 317 %,氧化稳定性旋转氧弹测试,Better Oxidation Resistance,Synthetic Group IV,Mineral Group II,Mineral Group III,以上为基础油+抗氧化添加剂,聚 烯烃,化学特性 (续) 与矿物油可无限互溶 无毒, 可用作食品级润滑油脂的基础油.也用作化妆品白油 对某些极性强的添加剂溶解性差, 添加酯改善 对某些橡胶轻微收缩/变硬, 采用对橡胶有膨胀/软
7、化作用的酯类改善PAO对橡胶的性能影响,聚 烯烃,优点 粘度范围广 很好的低温流动性,倾点低 低挥发性 加抗氧剂,氧化稳定性和高温稳定性好 高粘度指数,粘温性能好 高粘度油与密封材料相容性较好 摩擦性能好 与矿物油/酯类油无限相容 抗腐蚀性好 无毒 缺点 抗擦伤性/抗磨性能不如酯类和聚醚 低粘度油对密封材料有收缩/变硬作用 对某些极性强的添加剂溶解性/感受性差,聚 烯烃,合成酯,概况 合成酯最早用作航空涡轮发动机润滑油，由脂肪酸和脂肪醇在催化剂作用下经酯化反应脱水制得,是最常用的合成基础油,含有C,H,O三种元素. 因反应的脂肪酸和脂肪醇的种类不同，合成酯可分为：多元醇酯、双酯、复酯、单酯、芳
8、香酸酯等.常用的合成酯基础油为：多元醇酯、双酯生产工艺R-COOH + R-OH RCOOR + H2O 脂肪酸可以示单酸、二元酸和偏苯三酸，脂肪醇可以是单醇、二元醇或多元醇，因此生成众多不同结构的合成酯 在水/金属催化的条件会发生可逆反应,生成脂肪酸和脂肪醇. 即水解反应,腐蚀金属 C2 R-C-O-C-C-C-O-C-R O C OOC=OR,催化剂，加热,催化剂,=,=,R C=OOC R-C-O-C-C-C-O-C-RO C OOC=OR,=,=,三羟甲基丙烷酯,季戊四醇酯,合成酯,物理性能 粘度和粘度指数 双酯和多元醇酯: 只有低粘度, 40C - 100cSt以下. 复酯以及芳香酸
9、酯具有高粘度酯 链长增加,粘度和粘度指数增加,倾点升高,.加入支链,增加粘度,倾点下降,粘度指数减小 综合性能优良的双酯的粘度指数为140-150左右(倾点也较理想), 多元醇酯的粘度指数为140-160左右 低温性能 低温性能受酯的类型/分子量和结构影响 一般来说,多元醇酯的低温性能比双酯的差, 不对称结构酯比对称结构酯的低温性能好.三羟甲基丙烷酯比相应的季戊四醇酯的低温性能好 蒸发损失酯的蒸发损失远比矿物油低 多元醇酯的蒸发损失比双酯的小,也比聚- 烯烃的小,合成酯,物理性能 (续) 润滑特性 优良的润滑性能: 酯基基团的极性强,易吸附在金属表面,形成牢固的油膜 酯的润滑性能优于矿物油和聚
10、- 烯烃,多元醇酯的优于双酯,100C的粘度,摩擦系数,未加抗磨/极压添加剂的摩擦系数测试,双酯,PAO,四球磨损测试,合成酯,化学性能 热稳定性: 季戊四醇酯三羟甲基酯双酯矿物油, 多元醇酯的热稳定性优于PAO 氧化稳定性:季戊四醇酯三羟甲基酯双酯矿物油, 多元醇酯的氧化稳定性优于PAO 抗水性: 酯的抗水性酯的吸水性比矿物油大很大,其吸湿性与环境湿度/温度以及酯的结构性能有关. 酯化不 完全,酯结构中有羟基时,吸水比酯化完全的酯大 酯的水解安定性 酯的水解安定性与酯的性质/结构有关 加胺类添加剂,能抑制水解, 磷/氯型添加剂加速水解 橡胶件相容性 酯基的极性较强,对一些橡胶件有膨胀软化作用
11、,在使用之前,要查看相容性.一般来说,酯 与氟橡胶/氟硅橡胶/丁腈橡胶(腈含量32%)的相容性好 无毒/可生物降解,合成酯,优点 加抗氧剂,氧化稳定性和热稳定性好 使用温度范围宽、闪点高、高温性能好 低倾点,低温启动性能好 高粘度指数,粘温性能好 清净性好，能溶解积炭 与矿物油和其它多数合成油相容 良好的抗磨损/抗擦伤/摩擦特性 低挥发 无毒 可生物降解缺点: 一般只有低粘度油 密封材料相容性较差,膨胀作用 水解稳定性差(支链酯类油有空间阻隔作用,稳定性较好),合成酯,聚醚,三种聚醚结构,均聚,无规共聚,嵌段共聚,概况聚醚使用范围很广，是应用最广的合成基础油由环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)
12、、环氧丁烷(BO)等原料，通过开环均聚或共聚制 得，可分为水溶性聚醚、水不溶性聚醚和油溶性聚醚,催化剂,以水或醇为起始剂，通过烷氧基化（环氧乙烷或环氧丙烷等）聚合可生成三种不同结构的聚醚，并可控制得到所需的性能。,聚醚,物理性能粘度/粘度指数/倾点粘度范围非常宽:8cSt 200000cSt 40C粘度指数高,可达到200以上低倾点,可达到-50 C润滑特性摩擦系数小,油膜强度远高于矿物油未含极压添加剂的EO/PO共聚醚的FZG测试负荷等级达12级.四氢呋喃聚醚EO/PO共聚型PO均聚型EO/PO共聚醚: EO越多,亲水性越强,润滑特性越好溶解性 水溶性 PO不溶与水, PO均聚物不溶于水.
13、EO/PO共聚，EO超过25%,即溶于水，EO越多，越溶于水 逆溶性 吸湿性与分子量结构特性有关 油溶性：一般不溶于油，也有油溶性聚醚,聚醚,化学性能氧化稳定性 纯聚醚基础油的氧化安定性一般，添加特选的抗氧剂后，具有优良的氧化稳定性 高温氧化，不生成沉积物和胶状物热稳定性 260C左右性能仍然稳定 高于300C, 易分解挥发涂料橡胶件相容性 使醇酸树酯漆软化，与环氧树酯漆相容性好 与合成橡胶相容性好无毒,聚醚,优点 粘度范围宽广 高粘度指数,粘温性能很好（通常可以达到200以上） 高承载能力(抗磨/抗擦伤) 加抑制剂,氧化稳定性好 摩擦特性很好,特别对钢/磷青铜摩擦副 使用温度高 良好的低温流
14、动性,低倾点 良好的抗腐蚀性 无毒 生物降解 缺点 一般不溶于矿油/PAO(也有油溶性聚醚) 高温开放式系统中，挥发损失大,聚醚,聚醚,基础油性能比较,各种润滑剂的温度使用范围比较,60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 340,矿物油,双酯,多元醇酯,聚 -烯烃,硅油,全氟聚醚,短暂可使用低温温度,标准使用温度,短暂可使用高温温度,Temperature C 温度,聚醚,合成油与矿物油相比的性能优势,宽广的温度应用范围 闪点高，高温稳定性好 倾点低，低温流动性好 粘度指数大，粘温性能好润滑性能更好
15、摩擦系数低 抗磨性能更好，延长机件寿命氧化稳定性好 减少生成油泥的可能性，导致粘度增加、酸值增加 润滑油寿命更长,合成油与矿物油相比的性能优势,残炭低 积炭少，清净性好蒸发损失小 油耗量低 油气分离效果好（空气压缩机油）抗乳化性能好（PAO等）降低工作温度，减少能耗毒性/生物降解,合成油的客户利益,换油周期更长，免维护、保养工作 对金属机件保护好，防止磨损，机件寿命大大延长 大大降低维修、配件费用以及停机损失 工作温度范围宽广，一种油可全天候、不同地区使用 在恶劣条件下照样工作 油耗低，省油 工作时运作成本低 节省能耗 润滑成本大为降低,合成润滑油的综合利益,合成润滑油的主要应用,以下场合需要选用合成润滑油 新型制冷剂的制冷压缩机 条件苛刻的工业场合 持续高温80C以上 低温-18 C 负荷大，并同时承受高温安全、环保场合 食品级 环保、无毒、生物降解,
