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1、润滑油基础油分类简介 润滑油基础油分类简介国外各大石油公司过去曾经根据原油的性质和加工工艺把基础油分为石蜡基基础油、中间基基础油、环烷基基础油等。20世纪80年代以来,以发动机油的发展为先导,润滑油趋向低黏度、多级化、通用化,对基础油的黏度指数提出了更高的要求,原来的基础油分类方法已不能适应这一变化趋势。因此,国外各大石油公司目前一般根据黏度指数的大小分类,但一直以来没有严格的标准。API于1993年将基础油分为五类(API-1509),并将其并如EOLCS(API发动机油发照认证系统)中,其分类方法见表-1。I类基础油通常是由传统的“老三套”工艺生产制得,从生产工艺来看,I类基础油的生产过程
2、基本以物理过程为主,不改变烃类结构,生产的基础油质量取决于原料中理想组分的含量和性质。因此,该类基础油在性能上受到限制。II类基础油是通过组合工艺(溶剂工艺和加氢工艺结合)制得,工艺主要以化学过程为主,不受原料限制,可以改变原来的烃类结构。因而II类基础油杂质少(芳烃含量小于10%),饱和烃含量高,热安定性和抗氧性好,低温和烟炱分散性能均优于I类基础油。III类基础油是用全加氢工艺制得,与II类基础油相比,属高黏度指数的加氢基础油,又称作非常规基础油(UCBO)。III类基础油在性能上远远超过I类基础油和II类基础油,尤其是具有很高的黏度指数和很低的挥发性。某些III类油的性能可与聚-烯烃(P
3、AO)相媲美,其价格却比合成油便宜得多。?IV类基础油指的是聚-烯烃(PAO)合成油。常用的生产方法有石蜡分解法和乙烯聚合法。PAO依聚合度不同可分为低聚合度、中聚合度、高聚合度,分别用来调制不同的油品。这类基础油与矿物油相比,无S、P和金属,由于不含蜡,所以倾点极低,通常在-40以下,黏度指数一般超过140。但PAO边界润滑性差。另外,由于它本身的极性小,对溶解极性添加剂的能力差,且对橡胶密封有一定的收缩性,但这些问题都可通过添加一定量的酯类得以客服。? 除IIV类基础油之外的其他合成油(合成烃类、酯类、硅油等)、植物油、再生基础油等统称V类基础油。21世纪对润滑油基础油的技术要求主要有:热
4、氧化安定性好、低挥发性、高黏度指数、低硫/无硫、低黏度、环境友好。传统的“老三套”工艺生产的I类润滑油基础油已不能满足未来润滑油的这种要求,加氢法生产的II或III类基础油将成为市场主流。我国润滑油基础油标准建立于1983年,为适应调制高档润滑油的需要,1995年对原标准进行了修订,执行润滑油基础油分类方法和规格标QSHR 001-95,详见表-2。这种分类方法与国际上的分类有着本质上的区别。该标准按黏度指数把基础油分为低黏度指数(LVI)、中黏度指数(MVI)、高黏度指数(HVI)、很高黏度指数(VHVI)、超高黏度指数(UHVI)基础油5档。按使用范围,把基础油分为通用基础油和专用基础油。
5、专用基础油又分为适用于多级发动机油、低温液压油和液力传动液等产品的低凝基础油(代号后加W)和适用于汽轮机油、极压工业齿轮油等产品的深度精制基础油(代号后加S)。其中HVI油和VI80的MVI油都属于国际分类的I类基础油;而VI80的MVI基础油和LVI基础油根本不入类;VHVI、UHVI按国际分类为II类和III类基础油,但在硫含量和饱和烃方面都没有明确的规定。? 矿物基础油是由石油的高沸点、高相对分子质量烃类和非烃类的混合物经一系列加工而得,主要由烷烃、环烷烃、芳烃、环烷芳烃,以及含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等非烃化合物组成,几乎没有烯烃。对馏分润滑油料而言,其烃类碳数分布约为C
6、20C40;沸点范围约为350535;相对分子质量在2501000或个别更高。? 烃类是构成润滑油的主要成分,烃结构对润滑油的黏度、黏温性质、凝点等性能均有显著影响。? (1)对黏度影响矿物基础油以烃类为主,烃类的黏度与其分子结构、分子大小、环的数目和类型有关。润滑油的黏度随烃类相对分子质量的增大而增大;在碳原子数相同的各种烃类中,烷烃的黏度最小,芳香烃次小,环烷烃的黏度最大,并且随着环数在分子中的比例增加而增加;在环数相同的烃类中,黏度随侧链长度的增加而增加。? (2)对黏温性质影响?烃类本身的黏度指数差别很大,在润滑油产品所含的烃类中,以正构烷烃的黏度指数最高,能达到180以上;异构烷烃的
7、黏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;其次是具有烷基侧链的单环、双环环烷和单环、双环芳烃;最差的是重芳香烃、多环环烷烃和环烷-芳烃;对于双环和多环烃类,黏度指数随侧链的数目和长度的增加而增加,随环数的增加而急剧下降;胶质是多环的含氧化合物,其黏温性质更差。(3)对凝点的影响?各种烃类的凝点由大到小的顺序为:正构烷烃异构烷烃环烷烃芳烃。正构烷烃的凝点最高,且随碳原子数增加而升高。如正十六烷的凝点为18.16,正十八烷为36.7;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;带侧链的环状烃,侧链分支程度愈大,凝点下降也愈快。从分子结构对润滑油的一
8、些物理性质的影响可以看出,要想从烃分子的结构来改变润滑油的性能是受到限制的,当改变分子结构使某一性能改善的同时,往往另一性能就变差,只有适当的选择才能得到性能相对较全面的润滑油润滑油是由基础油和添加剂调和而成的。基础油是润滑油的主要构成原料,一般占润滑油成分的80%-90%,所以可以说基础油质量和性能的高低直接影响着润滑油的使用性能。基础油种类介绍? 美国石油学会API根据基础油组成的主要特性把基础油分成5类,I类为溶剂精制基础油,有较高的硫含量和不饱和烃(主要是芳烃)含量;II类主要为加氢处理基础油,其硫氮含量和芳烃含量较低,烷烃(饱和烃)含量高;III类主要是加氢异构化基础油,不仅硫、芳烃
9、含量低,而且黏度指数很高;IV类为聚a-烯烃(PAO)合成油基础油;V类则是除I-IV类以外的各种基础油。? I类基础油通常是由传统的“老三套”工艺生产制得,从生产工艺来看,I类基础油的生产过程基本以物理过程为主,不改变烃类结构,生产的基础油质量取决于原料中理想组分的含量和性质。因此,该类基础油在性能上受到限制。? II类基础油是通过组合工艺(溶剂工艺和加氢工艺结合)制得,工艺主要以化学过程为主,不受原料限制,可以改变原来的烃类结构。因而II类基础油杂质少(芳烃含量小于10%),饱和烃含量高,热安定性和抗氧性好,低温和烟炱分散性能均优于I类基础油。? III类基础油是用全加氢工艺制得,与II类
10、基础油相比,属高粘度指数的加氢基础油。III类基础油在性能上远远超过I类基础油和II类基础油,尤其是具有很高的黏度指数和很低的挥发性。某些III类油的性能可与聚-烯烃(PAO)相媲美,其价格却比合成油便宜得多。? IV类基础油指的是聚-烯烃(PAO)合成油。常用的生产方法有石蜡分解法和*聚合法。PAO依聚合度不同可分为低聚合度、中聚合度、高聚合度,分别用来调制不同的油品。? V类基础油是除IIV类以外的基础油,它主要包括:植物性基础油,合成酯、聚醚、硅油、含氟油、磷酸酯,各种GTL油,以及再生基础油等。各类基础油的主要指标如下类基础油性质粘度指数硫含量饱和烃含量%常规矿物型801200.031
11、200.0390聚-烯烃合成油?PAO除以外的其他类基础油矿物基础油的主要性能? 矿物基础油是由石油提炼,经常减压蒸馏、溶剂精制、脱蜡白土精制以及加氢等工艺制成,加氢程度的不同,得到不同的粘度指数、氧化稳定性、倾点、挥发性指标的基础油。矿物基础油主要由烷烃、环烷烃、芳烃、环烷芳烃,以及含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等非烃化合物组成,几乎没有烯烃。矿物基础油以烃类为主,所以烃结构对润滑油的粘度、粘温性质、凝点等性能均有显著影响。(1)对粘度影响? 烃类的粘度与其分子结构、分子大小、环的数目和类型有关。润滑油的粘度随烃类相对分子质量的增大而增大;在碳原子数相同的各种烃类中,烷烃的粘度最小
12、,芳香烃次小,环烷烃的粘度最大,并且随着环数在分子中的比例增加而增加;在环数相同的烃类中,粘度随侧链长度的增加而增加。(2)对粘温性能影响? 烃类本身的粘度指数差别很大,在润滑油产品所含的烃类中,以正构烷烃的粘度指数最高,能达到180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;其次是具有烷基侧链的单环、双环环烷和单环、双环芳烃;最差的是重芳香烃、多环环烷烃和环烷-芳烃;对于双环和多环烃类,粘度指数随侧链的数目和长度的增加而增加,随环数的增加而急剧下降;胶质是多环的含氧化合物,其粘温性质更差。(3)对凝点的影响? 各种烃类的凝点由大到小的顺序为:正构烷烃异构
13、烷烃环烷烃芳烃。正构烷烃的凝点最高,且随碳原子数增加而升高。如正十六烷的凝点为18.16,正十八烷为36.7;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;带侧链的环状烃,侧链分支程度愈大,凝点下降也愈快。? 从分子结构对润滑油的一些物理性质的影响可以看出,要想从烃分子的结构来改变润滑油的性能是受到限制的,当改变分子结构使某一性能改善的同时,往往另一性能就变差,只有适当的选择才能得到性能相对较全面的润滑油。?常用合成基础油的主要性能对于合成油,在车用润滑油中使用最多的是聚-烯烃,合成酯和聚醚。(1)PAO 结构与性能? PAO(聚-烯烃)是由*经聚合反应制成烯烃,再进一
14、步经聚合及氢化而制成的烯烃聚合物。聚-烯烃是用作润滑油基础油的最常见的一种合成烃,这类基础油与同粘度的矿物油相比,无S、P和金属,由于不含蜡,所以倾点极低,通常在-40以下,粘度指数一般超过140,闪点高、倾点低、低温流动性好、更宽的工作温度范围,蒸发损失小,高温稳定性好,氧化稳定性好,抗水解能力强,积炭少,无毒。而且与矿物油与良好的相容性。但PAO边界润滑性差,并由于它本身的极性小,对溶解极性添加剂的能力差,且对橡胶密封有一定的收缩性,但这些不足可通过添加一定量的酯类得以克服。(2)合成酯类油 ?酯类油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。因反应的脂
15、肪酸和脂肪醇的种类不同,合成酯可分为:多元醇酯、双酯、单酯等,而常用的合成酯基础油为:多元醇酯、双酯。通常来说,合成酯具有以下优异的性能:粘度指数高,闪点高、倾点低、低温流动性好,更宽的工作温度范围,蒸发损失小,高温稳定性好,氧化稳定性好,残炭少,润滑性能优异,毒性极低,环保、生物降解性能好。一些试验表明,酯类油还有一定的分散性能,能促进一些添加剂更好溶于润滑油而发挥作用。缺点是抗水解性能差,对橡胶件的相容性一般。所以酯类油也成为调和厂生产合成机油(聚-烯烃中加合成酯)和半合成发动机油(矿物油加合成酯)的一种选择。(3)聚醚 ?聚醚是由环氧乙烷EO、环氧丙烷PO、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。聚醚具有很多优异的性能:很高的粘度指数,优异的润滑性能,高闪点、低倾点、更宽的工作温度范围,对橡胶件相容性较好,毒性很低,残炭少,高温可以完全挥发掉,不留残余。由于其分子结构可以量身定做,分子量可大可小,因此,可制得不同的聚醚以满足不同的使用要求。可应用于齿轮油、蜗轮蜗杆油、制动液等。合成基础油与矿物基础油的主要性能对比 性 能矿 物双 酯多元醇酯聚 醚聚-烯烃粘温差较好好很好好低温特性差较好好较好好氧化稳定差较好好较好好高温稳定差较好好较好一般蒸发损失差较好很好一般好
